自由落体全透析

作者：王韵壹、李英、熊慧卿

自由落体运动是自然界中一种基本的运动形式，属于匀变速直线运动的特殊情况。在物理笔试中考察频率是非常高的，因此对自由落体的透彻掌握是十分有必要的。下面我们就来详解讲解自由落体运动的定义、公式、运动规律以及竖直上抛运动等内容，希望对大家有所帮助。

一、自由落体运动的特点

1.定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，叫做自由落体运动。

2.特点：自由落体运动是典型的匀变速直线运动——即初速度为零，加速度恒为g的匀加速直线运动。

二、自由落体加速度

1.概念：，在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，这个加速度叫做自由落体加速度，也叫做重力加速度，通常用g表示。

2.原因：由于万有引力的存在，使地球对其表面附近的一切物体都有吸引作用，这是产生重力加速度的原因。

3.方向：重力加速度的方向竖直向下。

只有在赤道上或两极，自由体运动的加速度方向，也是重力加速度的方向，才指向地球的中心。

4.大小：在地球上不同的地方，g的大小是不同的。一般的计算中，可以取g=9.8m/s2或g=10m/s2。

注意：重力加速度的大小随着纬度的增加而增大，随着海拔的升高而减小。

因此重力加速度在赤道附近较小，两极较大。在高山处比平地小。

三、自由落体运动的公式

同学们可以结合匀变速直线运动三大公式来对比理解上述自由落体运动公式，并加以灵活运用。

四、自由落体运动的规律

为了能够方便大家总结和掌握，将自由落体运动的规律汇总如下：

1.自由落体运动的速度随着时间的增加而增加，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1/2g;

3.自由落体运动的速度平方与位移成正比，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.自由落体运动的v-t图像中初速度为零，斜率大小为g。

五、自由落体运动公式使用技巧

1.若已知t，或者求解t，则优先考虑使用前两个公式。

2.若题干条件没有t，也没有求解t，则优先考虑使用第三个公式。

3.涉及到多个物体运动，其中有某个物体运动为自由落体运动的，一定要画出特殊时刻位置关系图，再来使用自由落体运动公式联立方程求解。

六、竖直上抛运动与自由落体运动

1.与自由落体运动将对应的是竖直上抛运动。竖直上抛运动指的是物体以某一初速度竖直向上抛起，做加速度为-g的匀减速直线运动。(不考虑空气摩擦力)

2.利用对称性进行求解

从对称性上来讲，竖直上抛运动从开始运动到达最高点的过程中，与自由落体运动是对称的，只不过速度方向相反，速度大小是相同的。

因此我们在解决竖直上抛运动时大部分情况。利用对称性来借助自由落体运动求解，这是我们总结解题的经验，对分析这类问题是非常便捷有效的。

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