自由落体运动

实验目的

理解自由落体运动的条件和特点，知道重力加速度，会用公式分析下落问题。

实验原理

自由落体运动是初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动。同一地点g相同，通常取9.8 m/s²（粗略计算取10 m/s²）。公式：v = gt，h = gt²/2，v² = 2gh。有空气时羽毛下落慢是由于空气阻力的影响，并非重力加速度不同。

实验器材

• 牛顿管
• 金属片
• 羽毛
• 抽气装置
• 下落的小球
• 刻度或频闪记录

实验步骤

1. 管内有空气时，将牛顿管迅速倒置，观察金属片和羽毛的下落
2. 抽出管内空气后，再次迅速倒置，观察两者下落
3. 比较两次实验中金属片和羽毛下落快慢的差别
4. 观察小球下落的位置记录，比较相等时间内的位移
5. 用公式 h = gt²/2 计算下落高度，验证结果

实验现象与结论

管内有空气时，金属片比羽毛先到达底部；抽成近似真空后，两者几乎同时落到底部。说明只受重力时，轻重不同的物体下落一样快。小球下落时相等时间内位移越来越大，相邻相等时间内位移之差为定值 gT²。

注意事项

• 牛顿管为玻璃制品，轻拿轻放
• 抽气时不要超出仪器说明的使用要求

常见问题

自由落体运动需要满足哪些条件？

必须从静止开始下落，并且只受重力。空气阻力很小可忽略时，物体的下落也可近似看作自由落体运动。

为什么羽毛在空气中比铁片下落慢？

羽毛受到的空气阻力相对自身重力较大，加速度小于g。去掉空气后，两者加速度都等于g，同时落地。