Свободное падение

Содержание и основные понятия

Вблизи поверхности Земли все тела без сопротивления воздуха падают с одинаковым ускорением g. Вертикальное движение является частным случаем равноускоренного.
ФГОС · 9 класс
ФОП · базовый уровень
интерактивная модель
свободное падение
ускорение g
вертикальный бросок
сопротивление воздуха
01
Физическая картина
Что происходит и какие границы имеет модель.
Главная идея
Вблизи поверхности Земли все тела без сопротивления воздуха падают с одинаковым ускорением g. Вертикальное движение является частным случаем равноускоренного.
Масса тела не влияет на ускорение свободного падения в вакууме.
В верхней точке броска скорость мгновенно равна нулю, но ускорение остаётся равным g.
Сопротивление воздуха зависит от формы, площади и скорости и может привести к установившейся скорости.
Как рассуждать
Сначала назовите систему и взаимодействия, затем выберите величины и только после этого записывайте закон. Формула работает в пределах допущений модели.
02
Законы и величины
Символы следует читать как связь величин, а не как рецепт подстановки.
v
=
v
0
−
g
t
v=v_0-gt
v
=
v
0
​
−
g
t
вертикальная скорость
h
=
v
0
t
−
g
t
2
2
h=v_0t-\frac{gt^2}{2}
h
=
v
0
​
t
−
2
g
t
2
​
высота
Разбор ситуации
Камень, брошенный вверх со скоростью 19,6 м/с, без сопротивления поднимается примерно 2 с и достигает высоты 19,6 м.
04
Связи и применение
В реальном мире
Камень, брошенный вверх со скоростью 19,6 м/с, без сопротивления поднимается примерно 2 с и достигает высоты 19,6 м.
Проверка модели
Сравнивайте предсказание с наблюдением, оценивайте единицы, порядок величины и влияние неучтённых факторов. Расхождение не всегда означает ошибку закона: часто идеализация перестаёт быть достаточной.
Ц
Что нужно понимать
Результат 1
Объяснять физический смысл темы «Свободное падение» через модель, а не только через формулу.
Результат 2
Различать и корректно использовать термины: свободное падение, ускорение g, вертикальный бросок.
Результат 3
Указывать условия применимости закона, проверять единицы и предельные случаи.
Т
Термины темы
Определение должно указывать физический смысл, а не заменяться бытовым синонимом.
свободное падение
Движение тела только под действием силы тяжести в принятой модели.
ускорение g
Ускорение свободного падения, создаваемое гравитационным полем в данной точке.
вертикальный бросок
Движение тела с начальной скоростью вдоль вертикали под действием силы тяжести в принятой модели.
сопротивление воздуха
Сила со стороны воздуха, зависящая от скорости, формы и размеров движущегося тела.
Ф
Происхождение и вывод формул
Фундаментальный закон нельзя «доказать» алгеброй: для каждой записи указано, является ли она определением, экспериментальным законом или следствием модели.
v
=
v
0
−
g
t
v=v_0-gt
v
=
v
0
​
−
g
t
следствие модели
Вертикальная скорость.
Ниже показано, из какого определения, опыта или закона возникает эта запись и где она применима.
a
y
=
−
g
a_y=-g
a
y
​
=
−
g
Ось направляют вверх, поэтому ускорение свободного падения имеет отрицательную проекцию.
v
y
=
v
0
y
+
a
y
t
v_y=v_{0y}+a_yt
v
y
​
=
v
0
y
​
+
a
y
​
t
Используют закон изменения скорости при постоянном ускорении.
v
=
v
0
−
g
t
v=v_0-gt
v
=
v
0
​
−
g
t
Подстановка a_y=-g показывает, что при подъёме вертикальная скорость каждую секунду уменьшается на g.
Условия:
Движение вблизи поверхности Земли без сопротивления воздуха; ось направлена вверх, g считается постоянным.
Контроль:
Размерности обеих частей должны совпадать; результат проверяют на знак, порядок и предельный случай.
h
=
v
0
t
−
g
t
2
2
h=v_0t-\frac{gt^2}{2}
h
=
v
0
​
t
−
2
g
t
2
​
следствие модели
Высота.
Ниже показано, из какого определения, опыта или закона возникает эта запись и где она применима.
a
y
=
−
g
,
y
0
=
0
a_y=-g,\quad y_0=0
a
y
​
=
−
g
,
y
0
​
=
0
Начало отсчёта высоты помещают в точку броска, а положительное направление выбирают вверх.
y
=
y
0
+
v
0
t
+
a
y
t
2
2
y=y_0+v_0t+\frac{a_yt^2}{2}
y
=
y
0
​
+
v
0
​
t
+
2
a
y
​
t
2
​
Для постоянного ускорения применяют формулу координаты равноускоренного движения.
h
=
v
0
t
−
g
t
2
2
h=v_0t-\frac{gt^2}{2}
h
=
v
0
​
t
−
2
g
t
2
​
После подстановки y_0=0 и a_y=-g получают высоту относительно точки броска.
Условия:
Вертикальный бросок в однородном поле тяжести без сопротивления воздуха; h отсчитывается вверх от точки броска.
Контроль:
Размерности обеих частей должны совпадать; результат проверяют на знак, порядок и предельный случай.
!
Границы модели и типичные ошибки
Ошибка: забыть условие модели
Нельзя переносить формулу на любую ситуацию только из-за совпадения букв. Ключевое условие этой темы: Масса тела не влияет на ускорение свободного падения в вакууме.
Как проверить рассуждение
В верхней точке броска скорость мгновенно равна нулю, но ускорение остаётся равным g. Затем проверьте единицы, направление векторов и поведение результата при нулевом или очень большом параметре.
Σ
Вывод по теме
Свободное падение
Вблизи поверхности Земли все тела без сопротивления воздуха падают с одинаковым ускорением g. Вертикальное движение является частным случаем равноускоренного.
Масса тела не влияет на ускорение свободного падения в вакууме.
В верхней точке броска скорость мгновенно равна нулю, но ускорение остаётся равным g.
Любой численный результат сопровождается единицей, знаком и объяснением его физического смысла.
Содержание сверено с ФРП по физике ООО/СОО 2025 года и тематикой действующих линий ФПУ: И. М. Пёрышкин и соавторы (7–9), Г. Я. Мякишев и соавторы (10–11); углубления — с линиями «Инженеры будущего» и В. А. Касьянова. Формулировки оригинальные, тексты учебников не воспроизводятся.