自由落體運(yùn)動(dòng)公式及規(guī)律總結(jié)
來源:高三網(wǎng) 2021-12-02 20:10:49
自由落體公式:初速度Vo=0,末速度V=gt,下落高度h=1/2gt2。自由落體是指常規(guī)物體只在重力的作用下,初速度為零的運(yùn)動(dòng),叫做自由落體運(yùn)動(dòng)。
1自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律總結(jié)
樹葉飄落,蘋果飄落,雪花從天而降等等都是由地心引力引起的。因此,自由落體的研究對(duì)我們的生活和其他方面都具有重要意義。比如,我們可以通過落石測(cè)量從井口到水面的深度;航天員離開神舟六號(hào)時(shí)使用降落傘降低著陸速度,這些都使用了與墜落有關(guān)的知識(shí)。自由落體運(yùn)動(dòng)本質(zhì)上是一種理想的勻速直線運(yùn)動(dòng)。伽利略通過研究落體的運(yùn)動(dòng)打開了現(xiàn)代物理學(xué)的大門。許多物理定律不能直接從表面現(xiàn)象中得到,而必須通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)才能得到。
2自由落體定律公式推導(dǎo)
關(guān)于重力加速度的公式可以利用牛頓的萬有引力定律推導(dǎo)出來。
地球上空的物體在以地心為描述其運(yùn)動(dòng)的參照點(diǎn)時(shí),它是圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),物體在與地心連線的方向上受到的合外力是一個(gè)指向地球中心的向心力,這個(gè)向心力由物體與地球之間的萬有引力提供,即F向=F萬,根據(jù)向心力遵循的牛頓第二定律公式:F=mg和萬有引力定律公式,可得:(當(dāng)R遠(yuǎn)大于h時(shí))
在上面的式子中,M是地球質(zhì)量,m是物體的質(zhì)量,R是地球半徑,h是物體距離地面的高度,g是物體圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的向心加速度,也即物體在此處的重力加速度,G是引力常量。
再來看一下地面上空的物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的情況,這種情況地球?qū)ξ矬w的萬有引力大于物體在該位置環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力,因此物體將做自由落體運(yùn)動(dòng)。物體自由下落受到的合外力仍然為:F合=F
從上面推導(dǎo)出來的物體重力加速度的公式中可以看出,在地面上空同一高度的兩個(gè)物體,不管物體的質(zhì)量、大小、結(jié)構(gòu)、密度如何,它們獲得的重力加速度都是完全相同的。
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