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自由落体运动是物体只在重力作用下,从静止开始下落的运动。在这个问题中,一个质量为1千克的物体从10米高度自由落下。我们忽略空气阻力,重力加速度取9.8米每二次方秒。质量虽然给出,但实际上不影响落地速度。
现在我们从运动学基本公式推导自由落体的速度公式。匀加速直线运动的基本公式是v²等于u²加2as。对于自由落体运动,初速度u等于零,加速度a等于重力加速度g,位移s等于高度h。将这些条件代入,得到v²等于2gh,这就是自由落体的速度公式。
现在将具体数值代入公式进行计算。已知高度h等于10米,重力加速度g等于9.8米每二次方秒。将数值代入v²等于2gh,得到v²等于2乘以9.8乘以10,等于196。因此v等于根号196,等于14米每秒。这个速度大约相当于每小时50.4公里。
现在验证计算结果的正确性。使用能量守恒定律,重力势能mgh等于动能二分之一mv²。消去质量m,得到gh等于二分之一v²。代入数值:9.8乘以10等于二分之一乘以14的平方,即98等于98,验证正确。14米每秒约等于50.4公里每小时,相当于汽车在城市中的行驶速度。
总结自由落体问题的解题方法。解题步骤包括:确定运动类型、选择合适公式、代入数值计算、验证结果。关键要点是质量不影响落地速度,忽略空气阻力是理想化条件。本题答案是14米每秒。表格显示了不同高度对应的落地速度,都可以用公式v等于根号2gh来计算。