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伽利略落体实验(jiā lì lüè luò tǐ shí yàn)

高中物理答题的时候,很多情况下学生都会因为一些比较容易混淆的知识点而跌入了出题老师设置的答题陷阱中。今天给大家总结一下高中物理易错点。牢记这些,那些不该丢的分数就再也不会逃出我们的手掌心了!

伽利略自由落体实验需要重新进行设计和测定

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摘要:本文从万有引力起源于电场力的理论角度分析得出,由于物体之间存在结构上的疏密程度差异,必然影响到物体内部裸核粒子的带电能力,进而得出两个质量相同的物体因为结构疏密程度上的差异会使物体的两性电量和产生差异,在相同的引力场中将会产生不同的引力加速度,说明了物体之间的万有引力作用并不都是严格地遵循万有引力定律,因此伽利略自由落体实验需要重新进行设计和测定。

1.大的物体不一定不能看成质点,小的物体不一定能看成质点。

关于落体运动,古希腊哲学家亚里士多德仅仅凭借直觉和观感,过去作出过这样的结论:重的物体下落速度比轻的物体下落速度快,落体速度与重量成正比。

2.平动的物体不一定能看成质点,转动的物体不一定不能看成质点。

1590年,伽利略在比萨斜塔上做了「两个铁球同时落地」的实验,得出了重量不同的两个铁球同时下落的结论,从此推翻了亚里士多德「物体下落速度和重量成比例」的学说,纠正了这个持续了1900多年之久的错误结论。关于自由落体实验,伽利略做了大量的实验,他站在斜塔上面让不同材料构成的物体从塔顶上落下来,并测定下落时间有多少差别。结果发现,各种物体都是同时落地,而不分先后。也就是说,下落运动与物体的具体特征并无关系。不管木制球或铁制球,假如同时从塔上开始下落,它们将同时到达地面。伽利略通过反复的实验,以为假如不计空气阻力,轻重物体的自由下落速度是相同的,即重力加速度的大小都是相同的。

3.参考系不一定是不动的,只是假定为不动的物体。

我们如果从牛顿的万有引力定律分析自由落体的运动规律,任意两个物体之间都遵循着万有引力定律,轻重不同的两个物体在地球的引力场中做自由落体运动都将获得相同的加速度,所以实验得出大小两球同时落地的结果是符合万有引力定律的。就是说伽利略的实验结论和从万有引力定律所做的理论分析是完全一致的,从这一点来讲,伽利略的实验是正确的。但是,万有引力定律完全成立是需要一定的条件的,必须假定任意两个中性物体之间的相互作用都是完全遵从万有引力定律的,任意两个物体场都与地球场作用的规律完全相同,而本来不然。

4.选择不同的参考系物体运动情况可能不同,但也可能相同。

关于重力加速度的公式可以利用牛顿的万有引力定律推汇出来。

5.在时间轴上n秒时指的是n秒末。第n秒指的是一段时间,是第n个1秒。第n秒末和第n+1秒初是同一时刻。

地球上空的物体在以地心为描述其运动的参照点时,如果它是围绕地球做匀速圆周运动,物体在与地心连线的方向上受到的合外力是一个指向地球中心的向心力,

6.忽视位移的矢量性,只强调大小而忽视方向。

这个向心力由物体与地球之间的万有引力提供,即 F向 = F引
,根据向心力遵循的牛顿第二定律公式:F=ma和万有引力定律公式: 可得,

7.物体做直线运动时,位移的大小不一定等于路程。

在上面的式子中,M是地球质量,m是物体的质量,R是地球半径,h是物体距离地面的高度,g是物体围绕地球做匀速圆周运动产生的向心加速度,也即物体在此处的重力加速度,N是引力常量。

8.位移也具有相对性,必须选一个参考系,选不同的参考系时,物体的位移可能不同。

再来看一下地面上空的物体做自由落体运动的情况,这种情况地球对物体的万有引力大于物体在该位置环绕地球做匀速圆周运动所需要的向心力,因此物体将做自由落体运动。物体自由下落受到的合外力仍然为:

9.打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点,如遇到打出的是短横线,应调整一下振针距复写纸的高度,使之增大一点。

F合 = F万

10.使用计时器打点时,应先接通电源,待打点计时器稳定后,再释放纸带。

从上面推汇出来的物体重力加速度的公式中可以看出,在地面上空同一高度的两个物体,无论物体的质量、大小、结构、密度怎样,它们获得的重力加速度都是完全相同的。

11.使用电火花打点计时器时,应注意把两条白纸带正确穿好,墨粉纸盘夹在两纸带间;使用电磁打点计时器时,应让纸带通过限位孔,压在复写纸下面。

因为依照场之间的作用规律,物体之间的万有引力作用实际上是借助于物体之间的场产生作用。同样对于任意两个物体与地球之间的万有引力作用,也是借助于场产生作用。只有任意两个物体自身所带的场与地球场之间产生的万有引力作用都具有完全相同的规律时,万有引力定律才是严格成立的,产生的重力加速度才能够总是完全相同,两球才能够同时落地。但实际情况是,万有引力规律只是一种近似,任意两个物体场与地球场之间的作用规律一般来讲并不完全严格的遵从万有引力定律,产生的重力加速度会存在一定差异,所以,严格来讲,任意两个物体从同一高度做自由落体运动并不是同时落地

12.“速度”一词是比较含糊的统称,在不同的语境中含义不同,一般指瞬时速率、平均速度、瞬时速度、平均速率四个概念中的一个,要学会根据上、下文辨明“速度”的含义。平常所说的“速度”多指瞬时速度,列式计算时常用的是平均速度和平均速率。

13.着重理解速度的矢量性。有的同学受初中所理解的速度概念的影响,很难接受速度的方向,其实速度的方向就是物体运动的方向,而初中所学的“速度”就是现在所学的平均速率。

14.平均速度不是速度的平均。

15.平均速率不是平均速度的大小。

16.物体的速度大,其加速度不一定大。

17.物体的速度为零时,其加速度不一定为零。

18.物体的速度变化大,其加速度不一定大。

19.加速度的正、负仅表示方向,不表示大小。

20.物体的加速度为负值,物体不一定做减速运动。

21.物体的加速度减小时,速度可能增大;加速度增大时,速度可能减小。

22.物体的速度大小不变时,加速度不一定为零。

23.物体的加速度方向不一定与速度方向相同,也不一定在同一直线上。

美高梅首页登录,24.位移图象不是物体的运动轨迹。

25.解题前先搞清两坐标轴各代表什么物理量,不要把位移图象与速度图象混淆。

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26.图象是曲线的不表示物体做曲线运动。

27.由图象读取某个物理量时,应搞清这个量的大小和方向,特别要注意方向。

28.v-t图上两图线相交的点,不是相遇点,只是在这一时刻相等。

29.人们得出“重的物体下落快”的错误结论主要是由于空气阻力的影响。

30.严格地讲自由落体运动的物体只受重力作用,在空气阻力影响较小时,可忽略空气阻力的影响,近似视为自由落体运动。

31.自由落体实验实验记录自由落体轨迹时,对重物的要求是“质量大、体积小”,只强调“质量大”或“体积小”都是不确切的。

32.自由落体运动中,加速度g是已知的,但有时题目中不点明这一点,我们解题时要充分利用这一隐含条件。

33.自由落体运动是无空气阻力的理想情况,实际物体的运动有时受空气阻力的影响过大,这时就不能忽略空气阻力了,如雨滴下落的最后阶段,阻力很大,不能视为自由落体运动。

34.自由落体加速度通常可取9.8m/s2或10m/s2,但并不是不变的,它随纬度和海拔高度的变化而变化。

35.四个重要比例式都是从自由落体运动开始时,即初速度v0=0是成立条件,如果v0≠0则这四个比例式不成立。

36.匀变速运动的各公式都是矢量式,列方程解题时要注意各物理量的方向。

37.常取初速度v0的方向为正方向,但这并不是一定的,也可取与v0相反的方向为正方向。

38.汽车刹车问题应先判断汽车何时停止运动,不要盲目套用匀减速直线运动公式求解。

39.找准追及问题的临界条件,如位移关系、速度相等等。

40.用速度图象解题时要注意图线相交的点是速度相等的点而不是相遇处。

41.产生弹力的条件之一是两物体相互接触,但相互接触的物体间不一定存在弹力。

42.某个物体受到弹力作用,不是由于这个物体的形变产生的,而是由于施加这个弹力的物体的形变产生的。

43.压力或支持力的方向总是垂直于接触面,与物体的重心位置无关。

44.胡克定律公式F=kx中的x是弹簧伸长或缩短的长度,不是弹簧的总长度,更不是弹簧原长。

45.弹簧弹力的大小等于它一端受力的大小,而不是两端受力之和,更不是两端受力之差。

46.杆的弹力方向不一定沿杆。

47.摩擦力的作用效果既可充当阻力,也可充当动力。

48.滑动摩擦力只以μ和N有关,与接触面的大小和物体的运动状态无关。

49.各种摩擦力的方向与物体的运动方向无关。

50.静摩擦力具有大小和方向的可变性,在分析有关静摩擦力的问题时容易出错。

51.最大静摩擦力与接触面和正压力有关,静摩擦力与压力无关。

52.画力的图示时要选择合适的标度。

53.实验中的两个细绳套不要太短。

54.检查弹簧测力计指针是否指零。

55.在同一次实验中,使橡皮条伸长时结点的位置一定要相同。

56.使用弹簧测力计拉细绳套时,要使弹簧测力计的弹簧与细绳套在同一直线上,弹簧与木板面平行,避免弹簧与弹簧测力计外壳、弹簧测力计限位卡之间有摩擦。

57.在同一次实验中,画力的图示时选定的标度要相同,并且要恰当使用标度,使力的图示稍大一些。

58.合力不一定大于分力,分力不一定小于合力。

59.三个力的合力最大值是三个力的数值之和,最小值不一定是三个力的数值之差,要先判断能否为零。

60.两个力合成一个力的结果是惟一的,一个力分解为两个力的情况不惟一,可以有多种分解方式。

61.一个力分解成的两个分力,与原来的这个力一定是同性质的,一定是同一个受力物体,如一个物体放在斜面上静止,其重力可分解为使物体下滑的力和使物体压紧斜面的力,不能说成下滑力和物体对斜面的压力。

62.物体在粗糙斜面上向前运动,并不一定受到向前的力,认为物体向前运动会存在一种向前的“冲力”的说法是错误的。

63.所有认为惯性与运动状态有关的想法都是错误的,因为惯性只与物体质量有关。

64.惯性是物体的一种基本属性,不是一种力,物体所受的外力不能克服惯性。

65.物体受力为零时速度不一定为零,速度为零时受力不一定为零。

66.牛顿第二定律F=ma中的F通常指物体所受的合外力,对应的加速度a就是合加速度,也就是各个独自产生的加速度的矢量和,当只研究某个力产生加速度时牛顿第二定律仍成立。

67.力与加速度的对应关系,无先后之分,力改变的同时加速度相应改变。

68.虽然由牛顿第二定律可以得出,当物体不受外力或所受合外力为零时,物体将做匀速直线运动或静止,但不能说牛顿第一定律是牛顿第二定律的特例,因为牛顿第一定律所揭示的物体具有保持原来运动状态的性质,即惯性,在牛顿第二定律中没有体现。

69.牛顿第二定律在力学中的应用广泛,但也不是“放之四海而皆准”,也有局限性,对于微观的高速运动的物体不适用,只适用于低速运动的宏观物体。

70.用牛顿第二定律解决动力学的两类基本问题,关键在于正确地求出加速度a,计算合外力时要进行正确的受力分析,不要漏力或添力。

71.用正交分解法列方程时注意合力与分力不能重复计算。

72.注意F合=ma是矢量式,在应用时,要选择正方向,一般我们选择合外力的方向即加速度的方向为正方向。

73.超重并不是重力增加了,失重也不是失去了重力,超重、失重只是视重的变化,物体的实重没有改变。

74.判断超重、失重时不是看速度方向如何,而是看加速度方向向上还是向下。

75.有时加速度方向不在竖直方向上,但只要在竖直方向上有分量,物体也处于超、失重状态。

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