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、实质:自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。
3、特点:
(1)物体只受重力一个力作用;
(2)初速度v0=0,加速度a=g。
4、自由落体运动的规律
速度公式:vt=gt
位移公式:
速度位移关系:vt2=2gh
(二)竖直上抛运动
1、定义:物体以初速度v0竖直向上抛出,不计空气阻力,抛出后物体只受重力作用的运动叫竖直上抛运动。
2、实质:初速度为v0的加速度为-g的匀变速直线运动。
3、特点:
(1)物体只受重力作用;
(2)初速度v0竖直向上,加速度a=-g。
4、竖直上抛运动的规律
速度公式:vt=v0-gt
位移公式:
位移速度关系:vt2-v02=-2gh
5、关于竖直上抛运动的几点讨论
(1)质点上升至最高点的时间
,最高点vt=0.
(2)质点上升的最大高度
。
(3)质点返回至抛出点的时间
,速度vt=-v0.
(三)例题
例1、一个物体从h高处自由下落,经过最后196m所用的时间是4s,若空气阻力不计,求物体下落的总时间t和下落的总高度h。
解析:应用匀变速运动的位移公式或利用平均速度公式进行求解。
解一:

解二:物体在最后4s内的平均速度也就是(t-2)s时的瞬时速度,有:

例2、物体从高处自由落下,通过1.75m高的窗户所需时间为0.1s,物体从窗底落到地面所需时间为0.2s,则物体是从多高处下落的?(取g=10m/s2)
解析:
通过窗户的中间时刻速度等于通过窗户的平均速度,
则
物体落到地面时的速度为:

物体自由落体的高度
.
例3、屋檐定时滴出水滴,当第5滴正欲滴下时,第1滴已刚好达到地面,而第3滴与第2滴正分别位于高1m的窗户的上、下沿,如图所示,取g=10m/s2,问:
(1)此屋檐离地面多少米?
(2)滴水的时间间隔是多少?
解析:
(1)设每滴水离屋檐的距离分别为s1、s2、s3、……,滴水的时间间隔相等,根据初速度为零的匀加速度直线运动的时间等分关系,可得:

即屋檐离地面的距离s1=3.2m.
(2)第1滴水刚好落到地面所需时间
,
即滴水的时间间隔
.
例4、离地20m高处有一个小球A开始做自由落体运动,同时其正下方地面上有另一个小球B以20m/s的初速度沿竖直方向向上抛出。求:
(1)经过多长时间两球在空中相遇?
(2)若要使两球在空中相遇,B球上抛的初速度应满足什么条件?
解析:
(1)两球同时开始分别做自由落体和匀减速直线运动(竖直上抛),它们在空中相遇时,空间坐标应相同。即A球下落的高度hA和B球上升的高度hB之和应等于A球开始下落的高度h。
由匀加速和匀减速直线运动规律可知:

(2)B球做匀减速运动,最终返回抛出点,它在空中运动的总时间由运动规律

得
。
由上式看出,如果v0太小,会出现B球抛出后已着地,而A球还未追上,这样两球就不可能相遇,要A、B两球在空中相遇,必须满足条件t0>t,即:
