自由落体是指常规物体只在重力的作用下,初速度为零的运动,叫做自由落体运动。自由落体运动是一种理想状态下的物理模型。
自由落体运动的特点体现在“自由”二字上,其含意为:
(1)物体开始下落时是静止的即初速度V=0。如果物体的初速度不为0,就算是竖直下落,也不能算是自由落体。
(2)物体下落过程中,除受重力作用外,不再受其他任何外界的作用力(包括空气阻力)或外力的合力为0。
(3)真空状态下,任何物体在相同高度做自由落体运动时,下落时间相同。
自由落体运动源于地心引力,物体在只受重力作用下从相对静止开始下落的运动叫做自由落体运动(其初速度为$V_0=0m/s$)譬如用手握住某种物体,不施加任何外力的理想条件下轻轻松开手后发生的物理现象。
自由落体运动公式
(1)速度表达式:$V_t=gt$
(2)位移表达式:$h=1/2gt^2$
(3)速度与位移关系式:${V_t}^2=2gh$
自由落体运动规律
自由落体运动规律汇总如下:
(1)自由落体运动的速度随着时间增加而增加,速度与时间成正比例关系,比例系数为g;
(2)自由落体运动的位移随着时间增加而增加,与时间的平方成正比,比例系数为$g/2$;
(3)自由落体运动的速度平方,与位移成正比例,比例系数为2g;
(4)自由落体运动是初速度为零,以g为加速度的匀加速直线运动;
(5)自由落体运动v-t图像中,初速度为零,斜率大小为g。
竖直上抛运动与自由落体运动
与自由落体运动相对应的是竖直上抛运动。竖直上抛运动指的是,物体以某一数值向上的速度竖直向上抛起,做初速度为v0,加速度为-g的匀减速直线运动。(注:不考虑空气摩擦)
从对称性来讲,竖直上抛运动从开始运动到达到最高点,与自由落体运动是类似对称的,只不过速度方向相反(速度的大小是相同的。)
我们在解决竖直上抛运动时,大部分情况下是利用对称性来借助自由落体运动求解。
初速度为零的匀加速直线运动
自由落体运动,是典型的初速度为零的匀加速直线运动,其加速度的大小为g。
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