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    自由落體運動

    王尚老師微信

    自由落體運動是勻變速直線運動的一種特殊情況。我們下面來看王尚老師視頻,視頻下方有對自由落體運動的詳細解析,包括公式、推導式、使用技巧、豎直上拋運動、伽利略的研究等。

    王尚老師為自由落體運動錄制了若干視頻,分享如下兩個,獲取更多視頻請關注微信teacherws。手機端用戶建議在電腦上登陸www.q6113.com查看,全屏后調高分辨率。

    視頻1:自由落體運動典型題講解

    視頻2:自由落體運動典型題講解

    自由落體運動的定義

    從靜止出發,只在重力作用下而降落的運動模式,叫自由落體運動。

    自由落體運動

    自由落體運動是最典型的勻變速直線運動;是初速度為零,加速度為g的勻加速直線運動。

    地球表面附近的上空可看作是恒定的重力場。如不考慮大氣阻力,在該區域內的自由落體運動的方向是豎直向下的(并非指向地心),加速度為重力加速度g的勻加速直線運動。上圖中的跳傘運動,由于有空氣阻力,是不能考慮為自由落體運動的。

    只有在赤道上或者兩極上,自由落體運動的方向(也就是重力的方向)才是指向地球中心的。

    g≈9.8m/s²(重力加速度在赤道附近較小,在高山處比平地小,方向豎直向下)。

    自由落體運動的基本公式

    (1)Vt=gt

    (2)h=1/2gt²

    (3)Vt²=2gh

    這里的h與x同樣都是指位移,一般在自由落體中用h表示數值方向的位移量。

    自由落體運動公式的使用技巧

    當題意條件中已知時間,或者求解時間,優先考慮使用前兩個公式。

    如果題中條件并沒有告知時間,也沒有讓我們求解時間,優先考慮使用第三個公式。王尚老師輔導書物理自診斷每道題都有視頻講解,哪道題不會掃題旁二維碼即可看視頻,學習更高效,考試分數更高。歡迎添加微信teacherws咨詢。

    豎直上拋運動與自由落體運動

    與自由落體運動相對應的是豎直上拋運動。豎直上拋運動指的是,物體以某一數值向上的速度豎直向上拋起,做初速度為v0,加速度為-g的勻減速直線運動。(注:不考慮空氣摩擦)

    從對稱性來講,豎直上拋運動從開始運動到達到最高點,與自由落體運動是類似對稱的,只不過速度方向相反(速度的大小是相同的。)

    我們在解決豎直上拋運動時,大部分情況下是利用對稱性來借助自由落體運動求解。這是解題經驗,對分析這類問題是非常便捷的。

    自由落體運動的研究先驅者

    亞里士多德

    對自由落體最先研究的是古希臘的科學家亞里士多德,他提出:物體下落的快慢是由物體本身的重量決定的,物體越重,下落得越快;反之,則下落得越慢。

    亞里士多德,前384年4月23日-前322年3月7日,古希臘哲學家,柏拉圖的學生、亞歷山大大帝的老師。

    他的著作包含許多學科,包括了物理學、形而上學、詩歌(包括戲劇)、生物學、動物學、邏輯學、政治、政府、以及倫理學。

    和柏拉圖、蘇格拉底(柏拉圖的老師)一起被譽為西方哲學的奠基者。亞里士多德的著作是西方哲學的第一個廣泛系統,包含道德、美學、邏輯和科學、政治和玄學。

    伽利略是意大利天文學家,也是世界著名物理學家。

    他于1564年誕生在意大利北部的比薩市,1642年1月8日去世,終年78歲。他畢生致力于科學事業,不僅為我們留下了時鐘、望遠鏡和眾多的科學專著,而且還為破除宗教迷信、科學偏見作出了杰出的貢獻。

    比薩斜塔

    伽利略對自由落體運動進行了研究。伽利略在1638年寫的《兩種新科學的對話》一書中指出:

    根據亞里士多德的論斷,一塊大石頭的下落速度要比一塊小石頭的下落速度大。

    假定大石頭的下落速度為8,小石頭的下落速度為4,當我們把兩塊石頭拴在一起時,下落快的會被下落慢的拖著而減慢,下落慢的會被下落快的拖著而加快,結果整個系統的下落速度應該小于8。但是兩塊石頭拴在一起,加起來比大石頭還要重,因此重物體比輕物體的下落速度要小。這樣,就從重物體比輕物體下落得快的假設,推出了重物體比輕物體下落得慢的結論。亞里士多德的理論陷入了自相矛盾的境地。王尚輔導書物理自診斷每道題都有視頻講解,哪道題不會掃題旁二維碼即可看視頻,學習更高效,考試分數更高,歡迎微信teacherws咨詢。伽利略由此推斷重物體不會比輕物體下落得快。伽利略的假設推導法,對物理思維方法起到了非常重要的作用。

    伽利略

    伽利略曾在著名的比薩斜塔做了著名的自由落體試驗,讓兩個體積相同,質量不同的球從塔頂同時下落,結果兩球同時落地,以實踐駁倒了亞里士多德的結論。

    但是后來經過歷史的嚴格考證,伽利略并沒有在比薩斜塔做實驗,人們卻還是把比薩斜塔當作對伽利略的紀念碑wuli.in。

    在伽利略的時代,無法直接測定瞬時速度。但是,伽利略通過數學運算得出結論:如果物體的初速度為0,而且速度隨時間的變化是均勻的,它通過的位移就與時間的二次方成正比。所以,伽利略做了上百次,證明小球沿斜面滾下的運動的確是加速直線運動。后來,伽利略將上述結果做了合理的外推:當斜面的傾角增大到90度,這是小球的運動不就是自由落體運動了么?王尚老師請同學們結合下面的圖像來理解。

    自由落體運動

    學生學習自由落體運動質疑與王尚老師答疑

    學生1:像雨滴不斷落下的自由落體運動問題如何分析?

    王尚老師:您說的這類題,是高一物理考試試卷的難點同時也是常考點。類似雨滴不斷滴落的問題,要好好審題,牢牢把握住題目中的已知條件,結合題目的已知條件靈活使用勻變速直線運動方程,還有就是打點計時器紙帶處理的公式(加速度公式和中點速度公式)。我建議你做一下這些題,并好好看我的視頻講解過程:《物理自診斷》專題1例9;專題2例3,例10;

    王尚老師物理答疑

    學生2:豎直上拋運動問題如何處理?

    王尚老師:我建議把豎直上拋運動運動分為兩段來處理,以最高點為界限。前半段,逆過來考慮,就是自由落體運動過程,而后面的一段就是自由落體運動。《物理自診斷》專題2很多題都是這樣講的,你做做這些題看看我的視頻。

    學生3:平拋運動豎直方向上分析,對自由落體運動的研究如何處理?

    王尚老師:你是在問平拋運動實驗圖像的問題。解決這類問題你要把打點計時器求解加速度的公式用起來,有的復雜的題還要用到中間點速度的求解公式。我建議你在看看《物理自診斷》的這些題,專題1例9;專題2例3,例10,看看我的視頻講解,你會對深入理解這部分內容特別有幫助。

    參考文獻

    重力加速度http://www.q6113.com/zongjie/kaodian/480426.html

    高一物理必修一核心考點歸納http://www.q6113.com/zongjie/b1/35.html

    打點計時器http://www.q6113.com/baike/001/2.html

    高考物理二十個最核心考點http://www.q6113.com/zongjie/kaodian/32195.html

    伽利略http://www.q6113.com/baike/001/20.html

    文章作者:王尚,校審:齊思源;版權歸屬高中物理網(www.q6113.com)

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