自由落体运动的特点:
(1) 物体开始下落时是静止的,即初速度V=0。
(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,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。 亚里士多德
对自由落体最先研究的是 古希腊 的科学家 亚里士多德 ,他提出:物体下落的快慢是由物体本身的重量决定的,物体越重,下落得越快;反之,则下落得越慢。亚里士多德的理论影响了其后两千多年的人。
物理学家 伽利略 在1636年提出了相反的意见。伽利略在1636年的《两种新科学的对话》中写道:如果依照亚里士多德的理论,假设有两块石头,大的重量为8,小的为4,则大的下落速度为8,小的下落速度为4,当两块石头被绑在一起的时候,下落快的会因为慢的而被拖慢。所以整个体系和下落速度在4-8之间。但是,两块绑在一起的石头的整体重量为12,下落速度也就应该大于8,这就陷入了一个自相矛盾的境界。伽利略由此推断物体下落的速度应该不是由其重量决定的。他在书中设想,自由落体运动的速度是匀速变化的。

自由落体 实验验证

自由落体下落的时间太短,当时用实验直接验证自由落体是 匀加速运动 仍有困难,伽利略采用了间接验证的方法,他让一个铜球从阻力很小的斜面上滚下,做了上百次的实验,小球在斜面上运动的加速度要比它竖直下落时的加速度小得多,所以时间容易测量些。实验结果表明,光滑斜面的倾角保持不变,从不同位置让小球滚下,小球通过的位移跟所用时间的平方之比是不变的即位移与时间的平方呈正比。由此证明了小球沿光滑斜面向下的运动是匀变速直线运动,换用不同质量的小球重复上述实验,位移跟所用时间的平方的比值仍不变,这说明不同质量的小球沿同一倾角的斜面所做的匀变速直线运动的情况是相同的。不断增加大斜面的倾角,重复上述实验,得出的值随斜面倾角的增加而增大,这说明小球做匀变速运动的加速度随斜面倾角的增大而变大。

自由落体 几条推论

1.第1秒末、第2秒末、……、第n秒末的速度之比V 1 :V 2 :V 3 ……:V n =1:2:3:……:n
2.从下落开始,物体在每一段相等的时间内通过的位移之比为自然数奇数之比1:3:5:7……2n-1
3.从下落开始,物体在每相邻两段相等的时间内通过的位移为at²
4.从下落开始,物体通过1S 2S 3S 4S ......ns所用的时间为1:√2:√3:√4:√n
物体通过1s 所用的时间为√(2S/g)
物体通过2s 所用的时间为√(2S/g)×√2物体通过ns所用的时间为√(2S/g)×√n
且由推论3易得推论4
5.从下落开始,物体通过相等的位移所用的时间为1:√2-1:√3-√2:√4-√3:√n-√(n-1)

自由落体 自由落体定律

伽利略 自由落体定律 :物体下落的速度与时间成正比,它下落的距离与时间的平方成 正比 ,物体下落的加速度与物体的重量无关,也与物体的质量无关。
伽利略 自由落体实验 的结果其实是可以推算出来的。按 牛顿 万有引力定律 计算,大铅球m 与地球M之间的引力F 应大于小铅球m 与地球M之间的引力F ,即:F =G·m M/r^2大于F =G·m M/r^2,不过把大质量的物体加速到一定速度,比加速小质量物体要用更大的力,所以大质量物体比小质量物体多百分之几的引力,那么加速大质量物体就要比小质量物体增加百分之多少的力,效果被抵消。
就同一个铅球m在同一高度h而言,如果在地球上落下的时间需要1秒,那么在月球上落入月面的时间就会大于1秒。这体现 牛顿万有引力定律 中的质量因素。在吸引同一物体时,地球上的重力加速度g大于月球上的加速度g′。即: g =GM /h^2 大于 g′ =GM /h^2