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在忽略空气阻力的条件下,为什么质量不同的两个物体从静止开始自由下落时任意时刻的速度都相同?

风议员 提问者

发布于 2026-11-11

问题补充

忽略空气阻力时,物体仅受重力作用。由牛顿第二定律可知,重力加速度与质量无关,恒为g。两物体均从静止开始以相同加速度做匀加速直线运动,故任意时刻速度相同。

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清凉一吻 回答者

回答于 2026-11-11

在忽略空气阻力的条件下,物体自由下落时仅受重力作用。根据牛顿第二定律,物体的加速度等于合外力除以质量,即 a = F/m。此时合外力为重力 F = mg(m 为物体质量,g 为重力加速度),代入可得 a = mg/m = g。质量 m 在计算中被约去,说明自由下落的加速度恒为 g,与物体自身质量无关。

由于两个物体均从静止开始下落,初速度 v₀ = 0,且加速度同为 g,根据匀变速直线运动速度公式 v = v₀ + at = gt,它们在任意相同时刻 t 的速度必然相同。

判断依据:

  1. 牛顿第二定律(F = ma)。
  2. 万有引力在地表附近的近似表达(G = mg)。
  3. 匀变速直线运动学公式。

适用条件:

  • 必须忽略空气阻力及其他外力干扰。
  • 适用于同一地点或重力加速度 g 相同的区域。
  • 物体下落高度相对于地球半径极小,可认为 g 恒定不变。

常见误区: 日常经验中重物似乎比轻物下落更快,是因为空气阻力对轻小物体的减速影响更显著。当排除空气阻力后(如真空管实验),羽毛与铁球的下落速度完全一致。

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