自由落體的講解及公式推導(dǎo)

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來(lái)源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

自由落體的講解及公式推導(dǎo)

  “自由落體”,也就是不受任何阻力,只在重力作用下而降落的物體。如在地球引力作用下由靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始下落的物體。地球表面附近的上空可看作是恒定的重力場(chǎng)。如不考慮大氣阻力,在該區(qū)域內(nèi)的自由落體運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)。其加速度恒等于重力加速度g。

  雖然地球的引力和物體到地球中心距離的平方成反比,但地球的半徑遠(yuǎn)大于自由落體所經(jīng)過(guò)的路程,所以引力在地面附近可看作是不變的,自由落體的加速度即是一個(gè)不變的常量。它是初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。

  自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律:

  (1)位移隨時(shí)間變化的規(guī)律:h=1/2gt^2

  (2)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律:v=gt。

  (3)速度隨位移的變化規(guī)律:2gs=v^2

  推論:

  (1)相鄰相等時(shí)間T內(nèi)的位移之差△h=gT^2

  (2)一段時(shí)間內(nèi)平均速度v=h/t=1/2gt

  其他幾條推論:

  1第1秒末、第2秒末、……、第n秒末的速度之比 V1:V2:V3……:Vn=1:2:3:……:n   2.從下落開(kāi)始,物體在每一段相等的時(shí)間內(nèi)通過(guò)的位移之比為自然數(shù)奇數(shù)之比1:3:5:7……2n-1

  3.從下落開(kāi)始,物體在每相鄰兩段相等的時(shí)間內(nèi)通過(guò)的位移為at2

  4.從下落開(kāi)始,物體通過(guò)1S 2S 3S 4S ......ns所用的時(shí)間為1:√2:√3:√4:√n

  物體通過(guò)1s 所用的時(shí)間為√(2S/g)

  物體通過(guò)2s 所用的時(shí)間為√(2S/g)×√2

  物體通過(guò)ns 所用的時(shí)間為√(2S/g)×√n   且由推論3易得推論4

  5.從下落開(kāi)始,物體通過(guò)相等的位移所用的時(shí)間為1:√2-1:√3-√2:√4-√3:√n-√(n-1)

  由上面幾個(gè)公式能夠推出:

  自由落體的瞬時(shí)速度的計(jì)算公式為v=gt;位移的計(jì)算公式為h=1/2·g·t^2。

  研究自由落體的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通常在空氣中,隨著自由落體運(yùn)動(dòng)速度的增加,空氣對(duì)落體的阻力也逐漸增加。當(dāng)物體受到的重力等于它所受到的阻力時(shí),落體將勻速降落,此時(shí)它所達(dá)到的最高速度稱為終端速度。例如傘兵從飛機(jī)上跳下時(shí),若不張傘其終端速度約為50米/秒,張傘時(shí)的終端速度約為6米/秒。


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