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    高中物理網

    重力加速度

    王尚老師微信

    重力加速度

    重力加速度(Gravitational acceleration)是一個物體受重力作用的情況下所具有的加速度,也叫自由落體加速度,用g表示。重力加速度方向豎直向下,其大小由多種方法可測定。我們先來看王尚老師視頻,視頻下方有詳細對重力加速度的解析,包括重力加速度數值,兩極與赤道重力加速度比較,自由落體運動,單擺測當地重力加速度,重力與萬有引力關系等。

    王尚老師為重力加速度錄制了若干視頻,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:重力加速度

    視頻2:重力加速度

    重力加速度通常指地面附近物體受地球引力作用在真空中下落的加速度。為了便于計算,常在計算中取其近似值約為g=9.8m/s²。

    在月球、其他行星或星體表面附近物體的下落加速度,則分別稱月球重力加速度、某行星或星體重力加速度。

    重力加速度的改變

    著名的伽利略斜塔實驗

    在同一地區的同一高度,任何物體的重力加速度都是相同的。

    重力加速度的數值隨海拔高度增大而減小。當物體距地面高度遠遠小于地球半徑時,g變化不大。而離地面高度較大時,重力加速度g數值顯著減小,此時不能認為g為常數。

    距離地面同一高度的重力加速度,也會隨著緯度的升高而變大。

    由于重力是萬有引力的一個分力,萬有引力的另一個分力提供了物體繞地軸作圓周運動所需要的向心力wuli.in。

    物體所處的地理位置緯度越高,圓周運動軌道半徑越小,需要的向心力也越小,重力將隨之增大,重力加速度也變大。

    課本和輔導書上常看到的重力加速度值g=9.8m/s²實際上是大概值,并不精確。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。如果要找某地g的精確值,最簡單的就是利用單擺來測定當地的重力加速度了。

    南極、北極與赤道的重力加速度

    地理南北極重力加速度比赤道的加速度大。在這里,我們做一個分析:

    首先,由于地球不是標準的球形,而是橢圓體;夸張一點來說,就像個橢球體的“橘子”。因此“距離地心近”的兩極萬有引力大一些,自然重力加速度也較大。

    從天體學的相關知識(F向=mvω)可知,赤道附近的向心力大。

    相對而言,物體在北極(或者說兩極)向心力為零,根據矢量運算法則自然重力也就大一些。

    兩極與赤道周圍的重力加速度公式

    綜上兩個因素所述:

    1南北極萬有引力較大;

    2南北極沒有向心力。

    因此,南北極附近的重力加速度大。請注意是兩個因素,高中物理網編輯組發現很多學校老師僅強調第二個向心力關系大小的因素,這是不科學的。

    更為詳細的解釋,見高中物理網文章《重力與萬有引力的關系》;

    單擺測重力加速度的實驗

    測重力加速度的實驗是機械振動與機械波中講解單擺時講到的,是高考物理的常考實驗。

    設單擺的擺長為L,擺球質量為m。

    重力加速度

    單擺只在最大擺角小于等于5°時,單擺的振動才可以近似看為為簡諧振動。單擺的固有周期公式:

    測重力加速度公式

    由該式可推導:

    測重力加速度公式

    據此,我們只要通過實驗方法測出擺長L和周期T,就可以通過計算得到當地的重力加速度wuli.in。

    合適的實驗器材、正確的測量方法、規范的操作是減小誤差的重要保證,為了使實驗結果更準確,實驗時應該注意以下幾點:

    (1)選擇擺線時,應選擇細而不易伸長的材料,如絲線等,且長度不應短于1m;作為擺球的小球應選擇體積小而密度較大的金屬球;

    (2)擺線的上端不可隨意卷在鐵夾上,而應該緊夾在鐵夾中固定,以免擺動時發生擺長改變的現象;擺長應為懸線長與球半徑之和;

    (3)擺動時偏角不應超過5°;

    (4)擺球應無初速釋放,且擺動時,要使之保持在同一個豎直平面內,不要形成圓錐擺;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。

    (5)計算單擺的振動次數時,應從小球通過最低點時開始計時,以后應從擺球從同一方向通過最低點時計數,且測多次全振動的時間,通過取平均值求周期T=t/n;

    推薦文章:單擺http://www.q6113.com/zongjie/kaodian/480424.html

    自由落體運動

    重力加速度數值

    在下面,王尚老師給出幾個城市的重力加速度值。

    赤道附近重力加速度g=9.780m/s²;

    廣州重力加速度g=9.788m/s²;

    武漢重力加速度g=9.794m/s²;

    上海重力加速度g=9.794m/s²;

    北京重力加速度g=9.801m/s²;

    紐約重力加速度g=9.803m/s²;

    莫斯科重力加速度g=9.816m/s²;

    北極地區重力加速度g=9.832m/s²;

    自由落體運動的定義

    wuli.in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。

    重力加速度學習問題與王尚老師答疑

    王尚老師物理答疑

    學生問題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,結合一直條件,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),我建議你做一下這兩道題,并好好看我的視頻解析:《物理自診斷》專題2例3,例10;

    學生問題2:萬有引力題目中,當地的重力加速度如何求解?

    王尚老師:這類問題的考核,還是在考察萬有引力與重力的關系。要知道,萬有引力是原始力。地球表面的物體受到萬有引力的作用,這個力有兩個效果,一個是提供向心力,一個是提供重力。而重力除以質量,就是當地的重力加速度。所以你的問題,還是要分析向心力。我建議你做一下這些題,并好好看我的視頻解析:《物理自診斷》專題15例3,例7,例9;《物理自診斷》專題16例1;《物理自診斷》專題17例4,例5,例6;

    參考文獻

    重力http://www.q6113.com/zongjie/b1/27.html

    超重與失重http://www.q6113.com/zongjie/kaodian/437754.html

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

    萬有引力http://www.q6113.com/zongjie/kaodian/43180.html

    自由落體運動http://www.q6113.com/zongjie/b1/25.html

    作者:王尚,蘇陽。校正:齊思源。版權歸屬高中物理網(www.q6113.com),嚴禁轉載。

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