一、自由落体运动
高一同学们应该刚学习了自由落体运动。你一定非常熟悉这个运动的定义:物体只在重力的作用下从静止开始下落的运动。
这是个理想化模型对不对,因为生活中总有空气阻力的影响,但是物理教你抓住主要问题,忽略次要问题。先建立理想化模型,在你有能力处理更复杂情景时再添加其他因素,这也是一种认识世界的方法。
这是我们必修一课本的封面图。同一个苹果通过频闪照相的方式呈现出来,你可以通过测量相邻图片的距离来推算它的运动性质和加速度。
为什么下落的是苹果而不是羽毛?因为对于羽毛来说,重力很小,空气阻力相对于重力而言就不能忽略了,所以我们生活中看到的羽毛都是从容优雅地落地。有没有想过如果羽毛在没有空气的地方下落会有什么情况发生?曾经看过一个非常好的视频,去年推荐给我们高二年级的青年教师讲课用。如果你想查看完整视频可以搜索《加油向未来第二季20170806期》
通过观察真空中羽毛和重物的下落过程可以发现,二者是同步下落的,这说明,在没有空气阻力的情况下,任何物体下落都是一样快的,遵循同样的运动学规律。而如果羽毛在真空中,金属球在空气中,居然也是真空中羽毛下落更快,说明空气的阻力作用真的很明显。
2、生活中减轻空气阻力影响的实验
我们都知道气球(内装空气)质量很小,某种程度和羽毛有可比性。而金属物体质量都相对较大。下面的视频是我找到的日本NHK电视台播放的科普节目视频,感受日语听力的同时看字幕就好。
请给自己一些时间想想视频中提出的问题,如果气球放在金属盘子上,下落会有什么现象?
揭晓答案,我们来看视频:
视频中没有给出完整解释,你想到原因了吗?
如果没有,那么我来提醒你一下,记不记得小学曾经学过一篇文章描述大雁飞行,老师一定还让你用"一会.....一会......"造句。大雁在飞行中会根据气流的方向和速度,自发选择队形,一会排成一字型,一会排成人字型,领头大雁承受很大的空气阻力,排在后面的减少很多,所以刚才的盘子是不是像领头大雁,气球是不是像排在后面的大雁?如果你看的够仔细,会发现视频中最后气球是离开盘子一丢丢的,应该是因为气球还是受到气流(或者说一点点空气阻力)的影响,盘子的下落当然会引起比较复杂的气流运动。
生活中物体的下落其实都不会是自由落体运动,但是因为阻力总是比重力小很多,所以物体还是会保持一个加速状态,比如跳伞。
跳伞运动员在降落伞未打开时,下落时速度增加很快,即加速度比较大,所以到达一定高度要打开降落伞,在很大的空气阻力作用下减速。从下落开始人基本会经历先加速再减速两个过程。
而如果在整个下落过程中充分利用气流的影响,不用降落伞而穿上特殊的装备,就是一项我最喜欢看的极限运动---翼装飞行。
有没有觉得很酷?每年在张家界天门山举办比赛,会有转播,特别酷。
飞翔一直是人类的梦想,勇敢者可以实现心中的梦想。
说到这里,想到了最近电影中的片段,宋佳扮演的空军飞行员从小有飞翔的梦想。但是,小时候的她居然爬上目测有十多米高的大烟囱的顶端,向下飞翔,看得我那个紧张啊......
危险动作,请勿模仿。
消防气垫对于高空坠落也是有防护高度限制的,我们来了解一个知识,是央视《是真的吗》播出的一期节目。因为一篇文章里最多放三个视频,所以我把视频做了技术处理。
消防人员把假人从高处释放,落在消防气垫上,通过假人内部的西瓜的碎裂情况判断会对人造成的损伤。
实验结果是,6层楼是消防气垫的安全极限。每层3米算,6层楼的房顶,18米时,西瓜已经裂开。所以估计电影里拍摄时是地面直接盖一个烟囱顶吧。
影片中的宋佳从小与众不同,或者说把她刻画为男孩子形象,打架和疯狂。但是,真的不是这样的,我的学生里有两名男生空军飞行员,他们都不是这样的。也许表达与众不同和心怀梦想可以试试别的方式。后来泼水给雷佳音,也不像一个见过蓝天和拥抱过大地的人做的事情吧,对于飞行员而言,可能理智和坚毅更为重要。
END