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自由落体运动是高一物理的重要概念。当物体仅在重力作用下从静止开始下落时,我们称之为自由落体运动。在这种运动中,物体的初速度为零,加速度等于重力加速度g,通常取9.8米每秒平方。
自由落体运动有三个基本公式。第一个是速度公式:v等于gt,表示速度与时间成正比。第二个是位移公式:h等于二分之一gt的平方,表示位移与时间的平方成正比。第三个是速度位移关系:v的平方等于2gh。这个图像显示了位移随时间变化的抛物线关系。
让我们通过一个具体例题来应用自由落体公式。石子从45米高的塔顶自由下落,求落地时间和落地速度。使用位移公式,45等于二分之一乘以10乘以t的平方,解得t等于3秒。再用速度公式,v等于gt,得到落地速度为30米每秒。
现在让我们观察自由落体运动的实际过程。物体从静止开始下落,随着时间增加,速度逐渐增大,下落距离与时间的平方成正比。这个动画清楚地展示了自由落体运动的特点:匀加速直线运动。
总结一下自由落体运动的重要特点:初速度为零,加速度恒定等于重力加速度,属于匀加速直线运动,通常忽略空气阻力。三个核心公式帮助我们解决各种问题。自由落体运动在物理实验、工程计算和安全防护等领域都有重要应用。