高中物理自由落體的運(yùn)動(dòng)知識(shí)點(diǎn)詳解
高中物理自由落體的運(yùn)動(dòng)知識(shí)點(diǎn)詳解
在物理的學(xué)習(xí)中中，學(xué)生會(huì)學(xué)習(xí)到各種的運(yùn)動(dòng)，下面學(xué)習(xí)啦的小編將為大家?guī)?lái)自由落體的運(yùn)動(dòng)知識(shí)點(diǎn)介紹，希望能夠幫助到大家。
高中物理自由落體的運(yùn)動(dòng)知識(shí)點(diǎn)
自由落體運(yùn)動(dòng)的定義
從靜止出發(fā)，只在重力作用下而降落的運(yùn)動(dòng)模式，叫自由落體運(yùn)動(dòng)。
自由落體運(yùn)動(dòng)是最典型的勻變速直線運(yùn)動(dòng);是初速度為零，加速度為g的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。
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)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(yùn)動(dòng)。
只有在赤道上或者兩極上，自由落體運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(shù)值方向的位移量。
自由落體運(yùn)動(dòng)的研究先驅(qū)者
對(duì)自由落體最先研究的是古希臘的科學(xué)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(xué)家，柏拉圖的學(xué)生、亞歷山大大帝的老師。
他的著作包含許多學(xué)科，包括了物理學(xué)、形而上學(xué)、詩(shī)歌(包括戲劇)、生物學(xué)、動(dòng)物學(xué)、邏輯學(xué)、政治、政府、以及倫理學(xué)。
和柏拉圖、蘇格拉底(柏拉圖的老師)一起被譽(yù)為西方哲學(xué)的奠基者。亞里士多德的著作是西方哲學(xué)的第一個(gè)廣泛系統(tǒng)，包含道德、美學(xué)、邏輯和科學(xué)、政治和玄學(xué)。
伽利略是意大利天文學(xué)家，也是世界著名物理學(xué)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(xué)事業(yè)，不僅為我們留下了時(shí)鐘、望遠(yuǎn)鏡和眾多的科學(xué)專著，而且還為破除宗教迷信、科學(xué)偏見作出了杰出的貢獻(xiàn)。
伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了研究。伽利略在1638年寫的《兩種新科學(xué)的對(duì)話》一書中指出：
根據(jù)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(dāng)我們把兩塊石頭拴在一起時(shí)，下落快的會(huì)被下落慢的拖著而減慢，下落慢的會(huì)被下落快的拖著而加快，結(jié)果整個(gè)系統(tǒng)的下落速度應(yīng)該小于8。但是兩塊石頭拴在一起，加起來(lái)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(shè)，推出了重物體比輕物體下落得慢的結(jié)論。亞里士多德的理論陷入了自相矛盾的境地。
伽利略由此推斷重物體不會(huì)比輕物體下落得快。伽利略的假設(shè)推導(dǎo)法，對(duì)物理思維方法起到了非常重要的作用。
伽利略曾在著名的比薩斜塔做了著名的自由落體試驗(yàn)，讓兩個(gè)體積相同，質(zhì)量不同的球從塔頂同時(shí)下落，結(jié)果兩球同時(shí)落地，以實(shí)踐駁倒了亞里士多德的結(jié)論。
高中物理重力加速度的知識(shí)點(diǎn)介紹
重力加速度
重力加速度(Gravitational acceleration)是一個(gè)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(cè)定。
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(jì)算，常在計(jì)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
在同一地區(qū)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(shù)值隨海拔高度增大而減小。當(dāng)物體距地面高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于地球半徑時(shí)，g變化不大。而離地面高度較大時(shí)，重力加速度g數(shù)值顯著減小，此時(shí)不能認(rèn)為g為常數(shù)。
距離地面同一高度的重力加速度，也會(huì)隨著緯度的升高而變大。
由于重力是萬(wàn)有引力的一個(gè)分力，萬(wàn)有引力的另一個(gè)分力提供了物體繞地軸作圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力。
物體所處的地理位置緯度越高，圓周運(yùn)動(dòng)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(dǎo)書上?？吹降闹亓铀俣戎礸=9.8m/s²實(shí)際上是大概值，并不精確。
如果要找某地g的精確值，最簡(jiǎn)單的就是利用單擺來(lái)測(cè)定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣攘恕?/p>
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(gè)分析：
首先，由于地球不是標(biāo)準(zhǔn)的球形，而是橢圓體;夸張一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，就像個(gè)橢球體的“橘子”。因此“距離地心近”的兩極萬(wàn)有引力大一些，自然重力加速度也較大。
從天體學(xué)的相關(guān)知識(shí)(F向=mvω)可知，赤道附近的向心力大。
相對(duì)而言，物體在北極(或者說(shuō)兩極)向心力為零，根據(jù)矢量運(yùn)算法則自然重力也就大一些。
綜上兩個(gè)因素所述：
1南北極萬(wàn)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(qǐng)注意是兩個(gè)因素，高中物理網(wǎng)編輯組發(fā)現(xiàn)很多學(xué)校老師僅強(qiáng)調(diào)第二個(gè)向心力關(guān)系大小的因素，這是不科學(xué)的。
單擺測(cè)重力加速度的實(shí)驗(yàn)
測(cè)重力加速度的實(shí)驗(yàn)是機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波中講解單擺時(shí)講到的，是高考物理的?？紝?shí)驗(yàn)。
設(shè)單擺的擺長(zhǎng)為L(zhǎng)，擺球質(zhì)量為m。
單擺只在最大擺角小于等于5°時(shí)，單擺的振動(dòng)才可以近似看為為簡(jiǎn)諧振動(dòng)。單擺的固有周期公式：
由該式可推導(dǎo)：
據(jù)此，我們只要通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法測(cè)出擺長(zhǎng)L和周期T，就可以通過(guò)計(jì)算得到當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?/p>
合適的實(shí)驗(yàn)器材、正確的測(cè)量方法、規(guī)范的操作是減小誤差的重要保證，為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：
(1)選擇擺線時(shí)，應(yīng)選擇細(xì)而不易伸長(zhǎng)的材料，如絲線等，且長(zhǎng)度不應(yīng)短于1m;作為擺球的小球應(yīng)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(yīng)該緊夾在鐵夾中固定，以免擺動(dòng)時(shí)發(fā)生擺長(zhǎng)改變的現(xiàn)象;擺長(zhǎng)應(yīng)為懸線長(zhǎng)與球半徑之和;
(3)擺動(dòng)時(shí)偏角不應(yīng)超過(guò)5°;
(4)擺球應(yīng)無(wú)初速釋放，且擺動(dòng)時(shí)，要使之保持在同一個(gè)豎直平面內(nèi)，不要形成圓錐擺;
(5)計(jì)算單擺的振動(dòng)次數(shù)時(shí)，應(yīng)從小球通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)，以后應(yīng)從擺球從同一方向通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)計(jì)數(shù)，且測(cè)多次全振動(dòng)的時(shí)間，通過(guò)取平均值求周期T=t/n;
重力加速度數(shù)值
在下面，給出大家?guī)讉€(gè)城市的重力加速度值。
赤道附近g=9.780m/s²;
廣州g=9.788m/s²;
武漢g=9.794m/s²;
上海g=9.794m/s²;
北京g=9.801m/s²;
紐約g=9.803m/s²;
莫斯科g=9.816m/s²;
北極地區(qū)g=9.832m/s²;
猜你感興趣：
1.高中物理動(dòng)能和動(dòng)能定理教學(xué)設(shè)計(jì)