自由落体运动

一、自由落体运动是怎么产生的

　　自由落体运动是指只受重力作用(不存在空气阻力的理想状态)的均匀加速度运动过程，如在地球引力作用下由静止状态开始下落的物体。

　　重力作用造成了自由落体，而重力和万有引力、向心力有着密不可分的关系。

　　1、万有引力

　　万有引力是指任意两个质点在连心线方向上相互吸引的力，牛顿于1687年在《自然哲学的数学原理》中提出了著名的万有引力定律：任意两个质点有通过连心线方向上的力相互吸引，该引力的大小与它们的质量乘积成正比，与它们距离的平方成反比，与两物体的化学本质或物理状态以及中介物质无关。以数学表示为：F=Gm₁m₂/r²

　　F：两个物体之间的引力，G：万有引力常数，m₁：物体1的质量，m₂：物体2的质量，r：两个物体之间的距离

　　2、重力

　　重力是指地球表面的物体因地球的吸引而受到竖直向下的力。(除赤道和两极外并不指向地心)

　　3、向心力

　　向心力是当物体沿着圆周或者曲线轨道运动时，指向圆心(曲率中心)的合外力作用力。向心力是从这种合外力作用所产生的效果而命名的，这种效果可以由弹力、重力、摩擦力等任何一力而产生，也可以由几个力的合力或其分力提供。

　　倘若地球表面物体是静止的，物体受到重力会和万有引力相同。但事实上我们知道，地球上的物体均随着地球绕着地轴自转，因此万有引力F的一个分力提供物体做匀速圆周运动的向心力，万有引力另一个分力则为物体所受重力。

二、自由落体运动的特点

　　不受任何阻力，只在重力作用下而降落的物体，叫“自由落体”。

　　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v₀=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、任何物体在相同高度做自由落体运动时，下落时间相同。

　　自由落体的瞬时速度的计算公式为v=gt;位移的计算公式为h=½gt²。

三、自由落体运动特点分析

两个铁球在相同高度做自由落体运动时，下落时间相同：

　　1、忽略其他因素，两个铁球与地球之间有重力(没有其他力)，重力使铁球和地球有互相接近的趋势;

　　2、万有引力公式计算两个铁球和地球之间的万有引力：

　　F₁=A铁球的质量×g(当地的重力加速度)

　　F₂=B铁球的质量×g(当地的重力加速度)

　　3、松手后分别计算下落的加速度：

　　A铁球的加速度=F₁/A铁球的质量=g

　　B铁球的加速度=F₂/B铁球的质量=g

　　可见，两个加速度相等。

　　4、初速度都是0，加速度又相等，所以同时落地。