第1章 第3讲 自由落体运动与竖直上抛运动-【优化探究】2025年高考物理一轮复习高考总复习配套课件（教科版2019）

第3讲　自由落体运动与竖直上抛运动 第一章　运动的描述　匀变速直线运动的研究 基础知识 自主梳理 核心知识 典例研析 分层训练 巩固提高 考点一　自由落体运动 考点二　竖直上抛运动 内容索引 基础知识 自主梳理 一 3 一、自由落体运动 1．条件：物体只受________，从________开始下落。 2．运动性质：初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动。 3．基本规律 (1)速度与时间的关系式：________。 重力 静止 v＝gt v2＝2gh 二、竖直上抛运动 1．运动特点：初速度方向竖直向上，加速度为g，上升阶段做匀减速直线运动，下降阶段做____________运动。 2．运动性质：________直线运动。 3．基本规律 (1)速度与时间的关系式：____________。 自由落体 匀变速 v＝v0－gt 4．竖直上抛运动的对称性(如图所示) (1)时间对称：物体上升过程中从A→C所用时间tAC和下降过程中从C→A所用时间tCA________，同理tAB＝tBA。 (2)速度对称：物体上升过程经过A点的速度与下降过程经过A点的速度大小________。 相等 相等 二 核心知识 典例研析 7 考点一　自由落体运动 能力考点 1．自由落体运动的处理方法 自由落体运动是v0＝0、a＝g的匀变速直线运动，所以匀变速直线运动的所有公式、推论和方法全部适用。 2．其他常用规律 (1)从静止开始下落，连续相等的时间内下落的高度之比为1∶3∶5∶7∶… (2)Δv＝gΔt。相同时间内，速度变化量相同。 (3)连续相等时间T 内下落的高度之差 Δh＝gT2。 3．物体由静止开始的自由下落过程才是自由落体运动，从中间截取的一段运动过程不是自由落体运动，等效于竖直下抛运动，应该用初速度不为零的匀变速直线运动规律去解决此类问题。 考向1　自由落体运动基本公式的应用 [典例1]　(2024·四川雅安期中诊断)一长度L1＝3 m的竖直杆从高楼房顶由静止下落，在该杆的正下方距杆的下端h＝3.2 m处有一面高度L2＝3.6 m的广告牌。重力加速度大小g取10 m/s2，不计空气阻力。求： (1)从该杆开始下落到其下端到达广告牌上端的时间t1； [答案]　(1)0.8 s　 (2)该杆通过广告牌的时间t2。 [答案]　(2)0.6 s 考向2　自由落体运动中的“比例关系”问题 [典例2]　(多选)对于自由落体运动(g取10 m/s2)，下列说法正确的是 (　　) A．在前1 s内、前2 s内、前3 s内的位移大小之比是1∶3∶5 B．在相邻两个1 s内的位移之差都是10 m C.在第1 s内、第2 s内、第3 s内的平均速度大小之比是1∶3∶5 D．在1 s末、2 s末、3 s末的速度大小之比是1∶3∶5 BC 在前1 s内、前2 s内、前3 s内的位移大小之比是1∶4∶9，故A错误；在相邻两个1 s内的位移之差都是Δx＝gT2＝10 m，故B正确；在第1 s内、第2 s内、第3 s内的位移大小之比是1∶3∶5，所以平均速度大小之比是1∶3∶5，故C正确；在1 s末、2 s末、3 s末的速度大小之比是1∶2∶3，故D错误。 考向3　自由落体运动中的“两物体先后下落”问题 [典例3]　(多选)从高度为125 m的塔顶先后自由释放a、b两球，自由释放这两个球的时间差为1 s，g取10 m/s2，不计空气阻力。以下说法正确的是(　　) A．b球下落高度为20 m时，a球的速度大小为20 m/s B．a球接触地面瞬间，b球离地高度为45 m C．在a球接触地面之前，两球速度差恒定 D．在a球接触地面之前，两球离地的高度差恒定 BC 考点二　竖直上抛运动 能力考点 1．竖直上抛运动的研究方法 2.竖直上抛运动的多解性：当物体经过抛出点上方某个位置时，可能处于上升阶段，也可能处于下降阶段，造成多解，在解决问题时要注意这个特性。 考向1　竖直上抛运动的基本规律 [典例4]　(多选)建筑工人常常徒手抛砖块，当砖块上升到最高点时，被楼上的师傅接住用以砌墙。若某次以10 m/s的速度从地面竖直向上抛出一个砖块，楼上的师傅没有接住，g取10 m/s2，空气阻力可以忽略，则 (　　) A．砖块上升的最大高度为10 m B．不知道抛和接的具体距离，故无法计算砖块回到抛出点的时间 C．砖块回到抛出点前0.5 s时间内通过的距离为3.75 m D．被抛出后上升过程中，砖块做匀减速直线运动 CD 考向2　竖直上抛运动的研究方法 [典例5]　为测试一物体的耐摔性，在离地25 m高处，将其以20 m/s的速度竖直向上抛出，求该物体： (1)经过多长时间到达最高点； [答案]　(1)2 s　 (2)抛出后离地的最大高度是多少； [答案]　(2)45 m　 (3)经过多长时间回到抛出点； [答案]　(3)4 s　 (4)经过多长时间落到地面。 [答案]　(4)5 s ABC 三 分层训练 巩固提高 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 【A级　夯实基础】 1．(2023·广东普宁月考)航天员在某星球上完成自由落体运动实验：让一个质量为2 kg的物体从一定的高度自由下落，测得在第4 s内的位移是 21 m，则(　　) A．该星球表面的重力加速度为10 m/s2 B．物体在2 s末的速度是12 m/s C．物体在第2 s内的位移是12 m D．物体在4 s内的位移是80 m B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2．“高空抛物”是危害性极高的违法行为，给人们的生命安全造成很大威胁。某小区发现从楼上掉下一个苹果，调取监控时发现只能看到苹果下落的局部画面，监控显示苹果从二楼楼面下落到地面的时间为 0.2 s，已知一楼层高为4 m，其他楼层层高均为3 m，假设苹果从静止下落，试估算苹果从几楼落下(已知重力加速度g取10 m/s2)(　　) A．5楼　　　　　　 B．6楼 C．8楼 D．10楼 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 3．(2023·江苏高邮检测)一小球做自由落体运动，落地前40 m所用的时间为2 s，g取10 m/s2，则小球落地的速率为(　　) A．30 m/s B．35 m/s C．40 m/s D．45 m/s A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 4.在利用频闪相机研究自由下落物体的运动时，将一可视为质点的小球从O点由静止释放的同时频闪相机第一次曝光，再经连续三次曝光，得到了如图所示的频闪相片，已知曝光时间间隔为0.2 s，不考虑一切阻力。如果将小球从照片中的A点由静止释放，则下列说法正确的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 5.打弹弓是一款传统游戏，射弹花样繁多，燕子钻天是游戏的一种。如图所示，一表演者将弹丸竖直向上射出后，弹丸上升过程中在最初1 s内上升的高度与最后1 s内上升的高度之比为9∶1，不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2，则弹丸在上升过程中最初1 s内中间时刻的速度大小和上升的最大高度分别为(　　) A．45 m/s，125 m B．45 m/s，75 m C．36 m/s，125 m D．36 m/s，75 m A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 6.(2023·山东济宁调研)磕头虫是一种不用足跳但又善于跳高的小甲虫。当它腹朝天、背朝地躺在地面上时，将头用力向后仰，拱起体背，在身下形成一个三角形空区，然后猛然收缩体内背纵肌，使重心迅速向下加速，背部猛烈撞击地面，地面的反作用力便将其弹向空中(设磕头虫撞击地面和弹起的速率相等)。弹射录像显示，磕头虫拱背后重心向下加速(视为匀加速)的距离约为0.8 mm，弹射的最大高度约为24 cm。人原地起跳的方式是，先屈腿下蹲，然后突然蹬地向上加速。如果加速过程(视为匀加速)人的重心上升高度约为0.5 m，假设人向上加速与磕头虫向下加速的加速度大小相等，那么人离地后重心上升的最大高度可达(不计空气阻力的影响)(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A．150 m B．75 m C．15 m D．7.5 m 答案：A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 【B级　能力提升】 8．(2023·辽宁沈阳模拟)一名外墙清洁员乘坐吊篮从地面开始以2 m/s的速度匀速上升，中途一个小物体从吊篮上掉落，随后2 s清洁员听到物体落地的声音。忽略空气阻力对物体运动的影响，则物体落地时吊篮离地面的高度约为(　　) A．15 m B．20 m C．24 m D．30 m B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 9．(多选)(2023·广东清新一中高三质检)将某物体以30 m/s的初速度竖直上抛，不计空气阻力，g取10 m/s2，在5 s内物体的(　　) A．路程为45 m B．位移大小为25 m，方向竖直向上 C．速度改变量的大小为50 m/s D．平均速度大小为13 m/s，方向竖直向上 BC 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 10．在地质、地震、勘探、气象和地球物理等领域的研究中，需要精确的重力加速度g值，g值可由实验精确测得。近年来测g值的一种方法叫“对称自由下落法”，它是将测g值转变为测长度和时间，具体做法是：将真空长直管沿竖直方向放置，自其中O点上抛小球又落到原处的时间记为T2，在小球运动过程中经过比O点高H的P点，小球离开P点到又回到P点所用的时间记为T1，测得T1、T2和H，可求得g值等于(　　) A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 11.(2023·四川眉山高三诊断)如图所示，将可视为质点的小球置于空心管的正上方h处，空心管长度为L，小球与管的轴线重合，小球直径小于空心管内径。假设空间足够大，不计空气阻力，重力加速度为g，则下列判断正确的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 12.(2023·湖南长郡中学高三检测)如图所示，长为l(未知)的细线上端固定在O点，下端连着一小球(可视为质点)，悬点O距地面的高度H＝ 5.4 m，开始时将小球提到O点由静止释放，小球经时间t(未知)自由下落到使细线被拉直的位置后，在很短的时间(可忽略)内将细线拉断，拉断后瞬间小球速度为细线刚被拉直瞬间速度的一半，再经过时间t小球落到地面，不计空气阻力，g取10 m/s2，求： (1)细线的长度l； 答案：(1)1.8 m　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 (2)小球从O点由静止释放到落地的总时间。 答案：(2)1.2 s $$