Урок 08. Свободное падение тел

Научиться узнавать модель свободного падения, определять направление ускорения , рассчитывать скорость, путь и время падения без начальной скорости и объяснять, почему в вакууме масса тела не влияет на ускорение.

Если не сказано иначе, сопротивлением воздуха пренебрегаем и используем .

Все уроки · Перейти к заданиям

Материалы к уроку

Главное

Свободное падение — движение под действием только силы тяжести. Вектор ускорения направлен вертикально вниз. У поверхности Земли , а в большинстве школьных задач принимают .

Для тела, отпущенного без начальной скорости:

Если нужно найти время по высоте:

По второму закону Ньютона , поэтому в вакууме тела разной массы падают с одинаковым ускорением. В воздухе движение может отличаться из-за сопротивления.

Если ось направлена вниз, ; если вверх, . Направление ускорения остаётся вниз — меняется только знак проекции.

Наглядная схема

flowchart TD
    A["На тело действует только сила тяжести"] --> B["Свободное падение"]
    B --> C["Ускорение g направлено вниз"]
    C --> D{"Тело отпущено без толчка?"}
    D -->|Да| E["v = gt"]
    D -->|Да| F["h = gt² / 2"]
    E --> G["Скорость растёт"]
    F --> H["Путь растёт как t²"]
    classDef law fill:#d0ebff,stroke:#1971c2,color:#212529;
    class B,C,E,F law;

Тренировка по шагам

Сначала назови физическую модель, затем выпиши данные в СИ, выбери формулу и проверь единицу ответа.

Шаг 1. Узнай модель

Камень движется в вакууме после того, как его отпустили. Какая сила действует на него и является ли движение свободным падением?

Ответ ученика

Назови силу и условие модели.

Шаг 2. Направление и знак ускорения

Вектор направлен вниз. Каков знак , если ось направлена вверх? А если вниз?

Ответ ученика

Раздели направление вектора и знак его проекции.

Шаг 3. Скорость через одну секунду

Тело отпустили без начальной скорости. Найди модуль скорости через 1 с при .

Ответ ученика

Используй .

Шаг 4. Путь за две секунды

Какое расстояние пройдёт свободно падающее тело за 2 с, если и ?

Ответ ученика

Не забудь квадрат времени.

Шаг 5. Время и скорость по высоте

Камень отпустили с высоты 45 м. Найди время падения и скорость перед ударом. Прими .

Ответ ученика

Сначала найди , затем .

Шаг 6. Две разные массы

Шары массой 1 кг и 5 кг одновременно отпустили с одной высоты в вакууме. Какой упадёт раньше? Объясни через второй закон Ньютона.

Ответ ученика

Покажи, что происходит с массой в выражении для ускорения.

Шаг 7. Найди высоту по времени

Тело падало 4 с без начальной скорости. С какой высоты оно упало и какой скорости достигло при ?

Ответ ученика

Используй две формулы: для пути и скорости.

Шаг 8. Исправь ошибку

Ученик для высоты 20 м написал: с. Найди ошибку и вычисли время правильно.

Ответ ученика

Вырази время из .

Как оценить результат

Можно переходить дальше, если не менее 7 из 8 шагов выполнены верно, ученик узнаёт модель свободного падения, различает и скорость, не теряет квадрат времени и объясняет независимость ускорения от массы в вакууме.

Вопросы ученика

Предыдущий урок · Следующий урок