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“自由落体运动”问题的再认识 摘 要 “自由落体运动”是物理中的一种经典的运动，其受到多种因素的影响。本文就“自由落体运动”中的一些问题进行了探讨，以供大家学习和参考。 关键词 自由落体运动；相识 中图分类号 O4 文献标识码 A 文章编号 2095-636315-0187-02 1 问题的提出 理论力学这个学科是近代理论物理和工程技术的基础部分，其中运用到了严密的数学分析工具。通过数学分析工具，能够对机械运动进行大量的计算和推理，从而使力学的定理和定律更加完善，将力学现象跟数学符号有机结合起来，对力学本质进行揭露，把力学应用到生活中去。然而，应当留意的是，在理论力学学习中，好像跟实际联系不多，很难激发学习爱好。因此，为了对力学有更深刻的相识，本人就针对自由落体运动这一志向模型的问题进行了相关探讨。 2 自由落体运动的理论模型 众所周知，全部的物体，只要在空气中运动，都会受到阻力作用。我们就这个空气阻力进行分析，发觉其是一个变力，这种状况是比较困难的。在自由落体运动的志向模型中，没有考虑这个改变的空气阻力的作用。这种状况在一般物理中没有涉及到，在一般物理中，对物体运动和受力关系仅仅是运用牛二定律来描述。面对这类状况，假如可以考虑运用微分方程或者近似法。但是，在理论力学中，我们可以对其进行简化处理。假设一个物体在空气中运动，收到的煤质阻力的方向跟速度的方向是相反的，这种阻力的大小的影响因素有物体大小和物体形态等。可以运用这个式子来求解， =s。其中c是对物体大小和形态的系数，这个系数又名为阻力系数。表示煤质密度，S代表面积，代表速度的函数。详细的原理，这里由于篇幅限制，不再赘述。 当物体在空中自由下落的时候，很久以前人们就留意到了这个运动。在古希腊时期，一位闻名的学者亚里士多德凭借自己的感性相识，他认为物体下落的快慢跟重量有关系，假如物体越轻，那么物体下落的速度越慢。打个比方，在同一棵树上，果实和叶子从同一个高度落下来，果实由于比枯叶的重量要大一些，那么他就认为果实比枯叶下落快一些。但是，这一思想统治了人类接近两千年，后来伽利略对此表示怀疑。他做了一个试验，在比萨斜塔，运用两个重量差异较大的铁球，在同一个高度，同时下落，最终发觉两个球落地的时间几乎是一样的。如此，就使亚里士多德的错误被订正了。 3 “自由落体运动”问题的再相识 问题是，假如伽利略真的在比萨斜塔上做过落体试验，那试验事实真会证明亚里士多德是错的吗？本文接下来进行详细的分析。假设伽利略在比萨斜塔进行落体试验，即使可以运用密度较大的铁球来减小阻力作用的影响，但是即使铁球的密度再大，也不能忽视空气阻力的作用。首先，我们可以从定性的角度来分析一下，假如空气阻力不一样，铁球的下落会受到的影响会是怎样的呢。通过日常的生活阅历进行分析，我们发觉，空气阻力不但跟铁球的表面积有关系，跟球体下落速度休戚相关。然而，事实上，这两个球的速度的大小差异事实上是微乎其微的。我们来探讨一下，大球和小球在空气阻力方面的影响的差别吧。假设我们简洁地认为，大球的质量M大，其所受到的空气阻力F也大；小球的质量m较小，其所受到的空气阻力f也要小一些。用这样的思路进行思索，是很难得到结果的，这就要看物体所受到的合外力跟质量m的比值的大小了。通过对两个球进行分析，可发觉，单位质量的物体受到的重力几乎是一样的，那么他们下降的速度的大小就跟空气阻力有关联了。经过如此分析， 我们可知，这个问题就归结于单位质量所对应的表面积的大小比较了。如图1，我们常常用到的自由落体试验验证模型中，没有考虑空气阻力的影响。 接下来对另一个问题的探讨，或许对本问题有所启发。我们在买西瓜的时候，假设西瓜的价格和品质是一样的 ，那么是买小的西瓜好一些，还是买大的西瓜好一些呢。通过实际视察，可发觉，人们普遍喜爱选择大的西瓜。我们可以用极限的观点来说明这种现象。假设西瓜的直径接近于0，那么此时西瓜就剩下西瓜皮了。因此，我们可以得出结论，对于单位质量的西瓜而言，大西瓜对应的皮要相对少一些。那么，我们回到上一个问题上来。在两个球体下落的过程中，大球的单位质量所受到的空气阻力比小球小，大球的单位质量所受的合外力比小球大，因而也就有大球比小球下落快的结论。须要留意的是，伽利略对于自由落体运动的结论是在空气阻力为0的基础上得到的。但是，事实上，空气阻力是客观存在的，因此我们应当客观地相识自由落体运动得到的结论。 在当今年头，许多人对伽利略是否在比萨斜塔做过试验表示怀疑。假如确有其事的话，或许亚里士多德的结论更贴近实际状况。在铁球下落的过程中，空气阻力对其影响是较大的，对小球的影响要比大球要大，这也就导致质量大的铁球比质量小的铁球先落地的现象。通过分析，我们应当清楚地相识到，伽利略和亚里士多德这两个人对落体运动的探讨是条件是有差异的，我们应当相识到条件差异对物体运动的影响。 4 结论 通过上述分析，我们可知，在探究科学学问的过程中，我们要不断地进行尝试，假如只是因循守旧，那么就很难得到正确的结论。另外，我们应当把物理中的模型跟我们生活实际相联系起来，对理论模型跟实际生活的差异要有清楚的相识。这样才能带着问题去分析，在发觉问题后，找到解决问题的方法，从而使自身解決问题的实力得到提高。 参考文献 1赵凯华，罗蔚茵.力学M.北京：高等教化出版社，11015：250. 2别莱斯曼.趣味力学M.3版.符其，译.北京：中国青年出版社，11010：164-166. 3王立华.空气阻力对自由落体运动的影响J.沧州师范专科学校学报，2000：50-52. 4胡铮浩.万有引力物理接着教化探讨J.苏州教化学院学报，19101：5-10. 5胡铮浩.有心力场基本问题物理接着教化探讨J.苏州教化学院学报，2000：84-89. 第5页 共5页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页