自由落体动画
实时数据
高度 (h)
0.00 m
速度 (v)
0.00 m/s
时间 (t)
0.00 s
重力 (g)
9.8 m/s²
运动参数
快速预设
可视化选项
能量守恒
高度-时间图
速度-时间图
物理公式
高度：
h(t) = h₀ - ½gt² + v₀t
速度：
v(t) = v₀ - gt
势能：
PE = mgh
动能：
KE = ½mv²
总能量：
E = PE + KE = constant
什么是自由落体运动？
自由落体是物体仅在重力作用下运动的状态。在现实场景中，空气阻力也起作用，但在理想自由落体中，我们忽略空气阻力来研究重力的纯粹效应。所有在地球表面附近自由落体的物体都以相同的速率向下加速，无论其质量如何，正如伽利略著名证明的那样。
重力和加速度
重力加速度，记为g，在地球表面附近约为9.8 m/s²。这意味着在自由落体中，物体的速度每秒增加9.8 m/s。加速度是恒定的，并且始终指向下方，朝向地心。这种恒定加速度赋予了自由落体其特征的数学简单性和可预测性。
能量守恒
在自由落体中，机械能守恒。随着物体下落，势能(mgh)减少，而动能(½mv²)增加完全相同的量。总机械能在整个下落过程中保持恒定，展示了能量守恒原理。在最高点，所有能量都是势能；在最低点，最大势能已转化为动能。
实际应用
跳伞：自由落体原理对于理解降落伞展开和终端速度至关重要。体育运动：篮球投篮、标枪投掷和跳水都涉及重力作用下的抛射体运动。工程学：电梯、自动扶梯和游乐园设施的设计。太空科学：理解轨道力学和航天器轨迹。物理教育：理解更复杂运动和力的基本概念。
问题解决策略
步骤1：确定已知量（初始高度h₀、初速度v₀、时间t）。步骤2：根据需要求解的内容确定使用哪个公式。步骤3：将数值代入h(t) = h₀ - ½gt² + v₀t求高度或v(t) = v₀ - gt求速度。步骤4：计算并检查单位（高度用米，速度用m/s，时间用秒）。步骤5：验证能量守恒：PE + KE应保持恒定。步骤6：考虑方向：通常向上为正，向下为负。