自由落體運動(dòng)學(xué)是物理中的一個(gè)關(guān)鍵知識點(diǎn),占有較重的比分,下面自由落體運動(dòng)學(xué)知識點(diǎn)是小編為大家帶來(lái)的,希望對大家有所幫助。
自由落體運動(dòng)學(xué)知識點(diǎn)
掌握內容:
第一要認識什么是自由落體運動(dòng)和豎直上拋運動(dòng)。因為自由落體運動(dòng)和豎直上拋運動(dòng)都屬于勻變速直線(xiàn)運動(dòng),因此,第二要掌握自由落體運動(dòng)和豎直上拋運動(dòng)的特點(diǎn)和規律,并能把勻變速直線(xiàn)運動(dòng)的規律遷移到解決自由落體運動(dòng)和豎直上拋運動(dòng)的問(wèn)題中。
知識要點(diǎn):
一、自由落體運動(dòng)。
1、什么是自由落體運動(dòng)。
任何一個(gè)物體在重力作用下下落時(shí)都會(huì )受到空氣阻力的作用,從而使運動(dòng)情況變的復雜。若想辦法排除空氣阻力的影響(如:改變物體形狀和大小,也可以把下落的物體置于真空的環(huán)境之中),讓物體下落時(shí)之受重力的作用,那么物體的下落運動(dòng)就是自由落體運動(dòng)。
物體只在重力作用下,從靜止開(kāi)始下落的運動(dòng)叫做自由落體運動(dòng)。
2、自由落體運動(dòng)的特點(diǎn)。
從自由落體運動(dòng)的定義出發(fā),顯然自由落體運動(dòng)是初速度為零的直線(xiàn)運動(dòng);因為下落物體只受重力的作用,而對于每一個(gè)物體它所受的重力在地面附近是恒定不變的,因此它在下落過(guò)程中的加速度也是保持恒定的。而且,對不同的物體在同一個(gè)地點(diǎn)下落時(shí)的加速度也是相同的。關(guān)于這一點(diǎn)各種實(shí)驗都可以證明,如課本上介紹的“牛頓管實(shí)驗”以及同學(xué)們會(huì )做的打點(diǎn)計時(shí)器的實(shí)驗等。綜上所述,自由落體運動(dòng)是初速度為零的豎直向下的勻加速直線(xiàn)運動(dòng)。
二、自由落體加速度。
1、在同一地點(diǎn),一切物體在自由落體運動(dòng)中加速度都相同。這個(gè)加速度叫自由落體加速度。因為這個(gè)加速度是在重力作用下產(chǎn)生的,所以自由落體加速度也叫做重力加速度。通常不用“a”表示,而用符號“g”來(lái)表示自由落體加速度。
2、重力加速度的大小和方向。
同學(xué)們可以參看課本或其他讀物就會(huì )發(fā)現在不同的地點(diǎn)自由落體加速度一般是不一樣的。如:廣州的自由落體加速度是9.788m/s2,杭州是9.793m/s2,上海是9.794m/s2,華盛頓是9.801m/s2,北京是9.80122m/s2,巴黎是9.809m/s2,莫斯科是9.816m/s2。即使在同一位置在不同的高度加速度的值也是不一樣的。如在北京海拔4km時(shí)自由落體加速度是9.789m/s2,海拔8km時(shí)是9.777m/s2,海拔12km時(shí)是9.765m/s2,海拔16km時(shí)是9.752m/s2,海拔20km時(shí)是9.740m/s2。
盡管在地球上不同的地點(diǎn)和不同的高度自由落體加速度的值一般都不相同,但從以上數據不難看出在精度要求不高的情況下可以近似地認為在地面附近(不管什么地點(diǎn)和有限的高度內)的自由落體加速度的值為:g = 9.765m/s2。在粗略的計算中有時(shí)也可以認為重力加速度g = 10m/s2。重力加速度的方向總是豎直向下的。
三、自由落體運動(dòng)的規律。
既然自由落體運動(dòng)是初速度為零的豎直向下的勻加速直線(xiàn)運動(dòng)。那么,勻變速直線(xiàn)運動(dòng)的規律在自由落體運動(dòng)中都是適用的。勻變速直線(xiàn)運動(dòng)的規律可以用以下四個(gè)公式來(lái)概括:
四、豎直下拋運動(dòng)。
1、物體只在重力作用下,初速度豎直向下的拋體運動(dòng)叫豎直下拋運動(dòng)。一切拋體運動(dòng)并不是指拋的過(guò)程,而是指被拋的物體出手以后的運動(dòng)。因此,一切拋體運動(dòng)都是只在重力作用下的運動(dòng)。不同的拋體運動(dòng)(如:平拋運動(dòng)、斜拋運動(dòng)、豎直上拋運動(dòng)以及下面將要講到的豎直上拋運動(dòng))的區別僅在于初速度的方向。初速度沿水平方向的是平拋運動(dòng),初速度向下的是豎直下拋運動(dòng)……。
2、既然一切拋體運動(dòng)都是在恒定重力作用下的運動(dòng),那么它也就具有恒定的加速度,屬于勻變速運動(dòng)。因為重力的方向是向下的,加速度的方向也是向下的,對于豎直下拋運動(dòng)加速度的方向與物體初速度的方向相同。所以,豎直下拋運動(dòng)是沿豎直方向的勻加速直線(xiàn)運動(dòng)。且加速度為g(= 9.8m/s2)。
3、豎直下拋運動(dòng)的規律:
將豎直下拋運動(dòng)與自由落體運動(dòng)相比,區別之處僅在于豎直下拋運動(dòng)有初速度(v0)。既然自由落體運動(dòng)滿(mǎn)足以下規律:
五、豎直上拋運動(dòng)。
1、結合上面我們對豎直下拋運動(dòng)的分析和研究,不難想象豎直上拋運動(dòng)可以表述為:物體只在重力作用下,初速度豎直向上的拋體運動(dòng)叫豎直上拋運動(dòng)。自然它也是勻變速直線(xiàn)運動(dòng)。這里應該提醒大家的是豎直上拋運動(dòng)的加速度與豎直下拋運動(dòng)的加速度(包括大小和方向)是一樣的,是同一個(gè)加速度。由于初速度的方向向上,因此人們常說(shuō)豎直上拋運動(dòng)的加速度與運動(dòng)的初速度是相反的(不是因為加速度反向,而是初速度的方向發(fā)生了改變而引起的)。那么,豎直上拋運動(dòng)是沿豎直方向的勻減速直線(xiàn)運動(dòng)。它的加速度加速度為g(= 9.8m/s2)。
2、豎直上拋運動(dòng)的規律。
選定豎直向上的初速度方向為正方向,那么,加速度g的方向應為負?紤]到重力加速度g是一個(gè)特定的加速度不宜將g寫(xiě)做-9.8m/s2,應在公式中符號“g”的前面加一個(gè)負號。規律如下:
這說(shuō)明物體由拋出到返回拋出點(diǎn)所用的時(shí)間是上升段(或下降段)所用時(shí)間的二倍。也說(shuō)明上升段與下降段所用的時(shí)間相等。返回拋出點(diǎn)時(shí)的速度與出速度大小相等方向相反。
(5)從前面兩個(gè)表對比可以看出豎直上拋的物體在通過(guò)同一位置時(shí)不管是上升還是下降物體的速率是相等的。
(6)豎直上拋運動(dòng)由減速上升段和加速下降段組成,但由于豎直上拋運動(dòng)的全過(guò)程中加速度的大小和方向均保持不變,所以豎直上拋運動(dòng)的全過(guò)程可以看作是勻減速直線(xiàn)運動(dòng)。
自由落體運動(dòng)公式
1.初速度Vo=0 2.末速度Vt=gt
3.下落高度h=gt2/2(從Vo位置向下計算) 4.推論Vt2=2gh
注:
(1)自由落體運動(dòng)是初速度為零的勻加速直線(xiàn)運動(dòng),遵循勻變速直線(xiàn)運動(dòng)規律;
(2)a=g=9.8m/s2≈10m/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)。
(3)豎直上拋運動(dòng)
1.位移s=Vot-gt2/2 2.末速度Vt=Vo-gt (g=9.8m/s2≈10m/s2)
3.有用推論Vt2-Vo2=-2gs 4.上升最大高度Hm=Vo2/2g(拋出點(diǎn)算起)
5.往返時(shí)間t=2Vo/g (從拋出落回原位置的時(shí)間)
注:
(1)全過(guò)程處理:是勻減速直線(xiàn)運動(dòng),以向上為正方向,加速度取負值;
(2)分段處理:向上為勻減速直線(xiàn)運動(dòng),向下為自由落體運動(dòng),具有對稱(chēng)性;
(3)上升與下落過(guò)程具有對稱(chēng)性,如在同點(diǎn)速度等值反向等。