第二章 第4节 自由落体运动-【高中必刷题】2025-2026学年高中物理必修第一册同步课件（人教版）

物理 必修第一册 RJ 1 4 第4节 自由落体运动 刷基础 2 1.［山西太原2025高一上期中］关于玻璃管内羽毛、铁片下落演示实验对比的结论，下列 选项正确的是( ) C A.物体下落的快慢跟它的轻重有关 B.把玻璃管内的空气抽出去，铁片下落得更慢了 C.把玻璃管内的空气抽出去，是为了减小空气阻力的影响 D.在现实生活中如果没有空气阻力，所有物体下落的快慢都不一样 题型1 自由落体运动的特点 3 解析 物体下落的快慢跟它的轻重无关,故A错误；把玻璃管内的空气抽出去,铁片下落得更快了,故 B错误；把玻璃管内的空气抽出去,是为了减小空气阻力的影响,故C正确；在现实生活中如果没有 空气阻力,所有物体下落的快慢都一样,故D错误. 题型1 自由落体运动的特点 4 2.［湖南名校联盟2025高一下联考］如图所示，在长为的轻绳的两端各拴一个小球、 （均可视为质点），用手捏住、竖直悬挂，站在某一高处，某时刻由静止释放，测得、 两 球先后落地的时间差为，不计空气阻力，重力加速度.则小球 的释放点到地面 的高度为( ) B A. B. C. D. 题型2 自由落体运动规律的应用 5 解析 设小球落地时间为,有,解得,则小球 释放点离地高度 为 ,故B正确. 题型2 自由落体运动规律的应用 6 3.［海南部分学校2025高一上检测］某幢楼房每层楼的高度都为 ，一小石子从天台最边缘无 初速度落下.如图所示，段为楼房的顶层， 段为楼房的最下面5层，已知小石子通过图中 段的时间和通过 段的时间相等，若不计空气阻力，小石子可视为质点，则该楼房的层数 为( ) B A.8 B.9 C.10 D.12 题型2 自由落体运动规律的应用 7 解析 设小石子经过段和段的时间均为,则小石子经过段中间时刻的速度大小为 , 经过段中间时刻的速度大小为,根据自由落体公式有,联立可得 , ,可知小石子通过段所用的时间为, 段的高度为 ,故 段共4层,该楼房共9层,B正确,A、C、D错误. 题型2 自由落体运动规律的应用 8 一题多解 本题也可以求出后,由速度—时间公式得出小石子在点的速度 ,再根据速 度—位移公式求得的高度 . 题型2 自由落体运动规律的应用 9 4.［贵州贵阳2025高一上联考］某同学用“滴水法”研究水珠的自由落体运动，稍扭松水龙头， 待稳定后确保每隔相同时间总有一滴水珠从水龙头出水口处落下.通过观察发现，相邻水珠落下时 刻的时间间隔为 .现从某一水珠刚落下时刻开始计时，且将该水珠计数为1，当第5滴水珠刚从出 水口落下时，第1滴水珠恰好落到地面上.水龙头出水口到地面的高度为，重力加速度为 ，则 ( ) C A. B. C. D. 题型2 自由落体运动规律的应用 10 解析 由题意可知,当第5滴水珠刚从出水口落下时,第1滴水珠恰好落到地面上,则第1滴水珠与第5 滴水珠间的时间间隔为 ,由自由落体运动公式可得,水龙头出水口到地面的高度为 ,故选C. 题型2 自由落体运动规律的应用 11 5.［江苏南京六校2025高一上联考］鸡蛋从高处落到地面而不被摔坏，撞击地面的速度最大不能 超过.某同学设计了如图所示的保护装置，用、 两块较粗糙的夹板夹住鸡蛋，现让该装置 从距地面某一高处自由下落，装置着地后速度立即减为零，且保持竖直，此后鸡蛋在、 夹板间 减速下落的加速度大小为.（不计空气阻力， ） 题型2 自由落体运动规律的应用 12 （1）如果没有保护，求鸡蛋自由下落而不被摔坏时释放的最大高度 ； [答案] 解析 由题意知,鸡蛋做自由落体运动,由自由落体运动的规律得,解得 . （2）某次试验中保护装置从离地面 的高度处静止释放，为保证鸡蛋安全，求鸡蛋放的位 置离装置下端的最小距离 ； [答案] 解析 保护装置和鸡蛋共同自由下落,有 ,保护装置着地后鸡蛋开始减速,所以为保证鸡蛋 安全,到达地面时速度不超过,鸡蛋放的位置到装置下端的最小距离满足 , 代入数据联立解得 . 题型2 自由落体运动规律的应用 13 （3）求在满足第（2）问情况下鸡蛋运动的总时间 . [答案] 解析 鸡蛋和保护装置自由下落时有,减速时有 ,鸡蛋运动的总时间 ,联立解得 . 题型2 自由落体运动规律的应用 14 6.一根竖直杆，在其下端以下处固定一长度为 的竖直管（杆能穿过管），杆自由下 落，穿过竖直管所用时间为 （穿过的过程是指从两个物体刚刚有重叠到完全没有重叠的过程， 且杆与管间无相互作用），，则竖直杆 的长度为( ) C A. B. C. D. 题型3 有长度的物体做自由落体运动 15 解析 杆做自由落体运动,杆的下端由静止下落到管口的过程有,设杆的长度为 ,竖直 管长度为,杆的上端下落到管底端的过程有 ,穿过管所用的时间 ,联立解得 ,故C正确. 题型3 有长度的物体做自由落体运动 16 7.［广东广州二中2025高一上期中］小兰设计了不同的实验方案测量当地重力加速度. 甲 乙 丙 题型4 自由落体运动的相关实验 17 （1）①如图甲，下列实验步骤的正确顺序是______. BCA A.断开电源，取下纸带，计算重力加速度 B.接通电源，使电火花计时器开始工作 C.释放重锤，带动纸带做自由落体运动 解析 实验步骤为：先接通电源,使打点计时器工作后再释放重锤,使其拖动纸带打点,然后关闭电 源,取下纸带,进行数据分析,故正确的顺序为BCA. 题型4 自由落体运动的相关实验 18 ②能使电火花计时器正常工作的电源是___. A A.， 交流电 B.， 交流电 C.两节干电池 解析 电火花计时器使用“, ”的交流电作为工作电源，故选A. ③图乙中标出的相邻两计数点之间还有4个计时点未画出，纸带部分被污染，则根据现有数据计 算出重力加速度为______ .（保留三位有效数字） 9.85 解析 根据逐差法求加速度可得 ,解得 . 题型4 自由落体运动的相关实验 19 （2）①如图丙，两个光电门间隔为，小球直径为 ，将小球静止释放后依次通过两个光电门， 时间依次为，，则用所给字母表示重力加速度 _ _________. ②如果释放时具有向下的初速度，测得的重力加速度将______（填“偏大”“偏小”或“不 变”）. 不变 解析 ①小球通过两光电门的速度分别为、 ,故重力加速度 小球释放时具有向下的初速度,对利用光电门计算的速度没有影响,故测 量的重力加速度的值不变. 题型4 自由落体运动的相关实验 20 8.［江西上饶一中2025高一上期中］如图所示，从高出地面 的位置竖直向上抛出一个 小球，它上升 后回落，最后到达地面，以抛出点为原点建立一维坐标系，方向以向 上为正，不计空气阻力，取 ，下列说法正确的是( ) B A.整个过程中，小球的路程为 B.小球初速度为 C.从抛出点到落地点小球的位移为 D.上升过程和下降过程中加速度大小相等，方向相反 题型5 竖直上抛运动的理解与应用 21 解析 整个过程中,小球的路程为,故A错误；根据 ,解得 小球初速度为 ,故B正确；从抛出点到落地点小球的位移 为 ,故C错误；上升过程和下降过程中加速度均为重力加速度,大小相等,方向相同,故D错误. 题型5 竖直上抛运动的理解与应用 22 9.［天津五区重点校2025高一上联考］如图所示，小球甲从距离地面高度为 处以速度 竖直向上抛出，同时小球乙从距离地面高度为 处开始自由下落，小球运动 的过程中不计空气阻力，重力加速度 ，下列说法中正确的是( ) B A.小球乙落地前，两小球的速度差逐渐变大 B.落地前的运动过程中小球甲、乙的平均速率之比为 C.至小球乙落地时，甲、乙两球的位移大小之比为 D.小球甲、乙运动的第 内位移相同 题型5 竖直上抛运动的理解与应用 23 解析 以小球乙为参考系,小球甲向上做匀速直线运动, 小球乙落地前,两小球的速度差值不变,等于,A错误；小球甲、乙运动的第 内位移大小分 别为、 ,两个小球的位移大小相 等,方向相反,位移不相同,D错误；小球乙落地时间为 ,小球乙落地时,甲、乙两球的位 移大小分别为、,C错误；乙球经过 落地,乙球的平均速率为 ,甲球上升到最高点所用时间为, 内上升的高度为 ,离地面的最大高度为,自由落体的时间也是 ,则甲球的平均速率为 ,甲、乙两球的平均速率之比为 ,B正确. 题型5 竖直上抛运动的理解与应用 24 10.如图所示，我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇创造了海拔 的大气科学观测世界 纪录.若某段过程中，浮空艇以的速度匀速上升，当到达离地面高 处时，从 浮空艇上掉下一个重物（不计空气阻力，取 ）. 易错点 忽略物体的初速度，错误地认为物体在做自由落体运动 25 （1）重物经多长时间落到地面？ [答案] 解析 重物掉落后以 向上做匀减速运动,上升到最高点时速度减到零,故其上升的时间和上升的高 度分别为、,故重物将上升到离地面高度为 处,重物 从最高处开始做自由落体运动,根据自由落体运动的规律有 ,解得重物自由落体时间为 , 重物落地共需时间为 . 易错点 忽略物体的初速度，错误地认为物体在做自由落体运动 26 （2）重物从浮空艇上掉落到落地过程中运动的路程是多少？ [答案] 解析 重物从掉落到落地运动的路程为 . 易错点 忽略物体的初速度，错误地认为物体在做自由落体运动 27 易错分析 本题中重物从浮空艇掉落瞬间具有和浮空艇相同的速度,即重物掉落后的速度方向向上,具有向下 的加速度,所以重物做向上的匀减速运动.此时容易犯的错误就是认为重物从浮空艇掉落后,直接向 下做自由落体运动.解决此类题一定要注意研究的物体是否具有初速度,初速度方向向哪,与加速度 方向是怎样的关系,不能直接认为物体在做自由落体运动. 易错点 忽略物体的初速度，错误地认为物体在做自由落体运动 28 4 第4节 自由落体运动 刷提升 29 1.［四川泸州2025高一上期中］假设运动员从 跳台起跳后沿一条直线运动，起跳时其重心比 跳台台面高，运动员到达最高位置时，其重心比跳台台面高 ，运动员下降到手触及水 面时，其重心比水面高.将运动员视为质点，不计空气阻力，重力加速度取 ，下列 说法正确的是( ) B A.运动员的起跳速度大小为 B.运动员从起跳到手刚触及水面的时间为 C.运动员的位移大小为 时，对应两个时刻 D.运动员的手刚触及水面时的速度大小为 30 解析 由题意知运动员从起跳到上升到最高点,重心上升了 ,运动员的起 跳速度大小为 ,故A错误；运动员从起跳到上升到最高点的时间为 ,由题意可知运动员从最高点到手刚触及水面重心下降了 ,下落时间 ,运动员的手刚触及水面时的速度 大小为,运动员从起跳到手刚触及水面的时间为 ,故B 正确,D错误；当运动员的位移大小为 时,可以在跳台上方,对应两个时刻,也可以在跳台下方, 对应一个时刻,所以运动员的位移大小为 时,对应三个时刻,故C错误. 31 2.［广东广州华南师范大学附中2025高一上月考］测 值的一种方法叫“对称自由下落法”.具体 做法：将真空长直管沿竖直方向放置，自其中 点竖直向上抛出小球，小球又落回原处的时间为 ，在小球运动过程中经过比点高的点，小球离开点至又回到点所用的时间为 ，测得 、和，可求得 等于( ) C A. B. C. D. 32 解析 根据位移—时间关系可得,联立解得 ,故选C. 33 方法总结 竖直上抛运动的对称性 时间对称：物体上升过程中从所用时间和下降过程中从所用时间 相等； 速度对称：物体上升过程经过点的速度与下降过程经过 点的速度大小相等. 34 3.“笛音雷”是一种鞭炮，其点燃后一段时间内的速度—时间图像如图所示 （不计空气阻力，取竖直向上为正方向），其中 时刻为“笛音雷”起飞时 刻，段是斜率的绝对值等于重力加速度 的直线.下列说法正确的是( ) C A.“笛音雷”在 时刻上升至最高点 B. 时间内，“笛音雷”做自由落体运动 C.时间内，“笛音雷”的平均速度接近 D.若另一颗“笛音雷”在时刻起飞，其后的运动情况与在 时刻起飞的“笛 音雷”一样，则二者间的距离先越来越小，后越来越大 35 思路导引 36 解析 取竖直向上为正方向,由题图可知,时间内“笛音雷”的速度方向始终向上,在 时刻速 度达到最大,故“笛音雷”在时刻没有上升至最高点,故A错误；根据 图像切线的斜率表示加 速度可知, 时间内“笛音雷”的加速度为重力加速度,速度方向竖直向上,故“笛音雷”做竖 直上抛运动,故B错误；图像与横轴围成的图形面积表示位移,将、两点连接起来,线段 表 示做匀加速直线运动,其平均速度为,由题图可知时间内线段 与横轴围成的 图形面积与曲线与横轴围成的图形面积大小接近,即位移接近,运动时间相同,故 时间内 “笛音雷”的平均速度接近,故C正确；将题图中实线向右平移至过,即得到 时刻起飞的 “笛音雷”的 图像,可知两颗“笛音雷”间的距离先越来越大,在两图线交点处距离最大,然后 两者间的距离越来越小,故D错误. 37 4.［河北示范性高中2025高一上联考］（多选）一个探险队登上一座小山峰，山峰一侧是悬崖， 探险队一个队员向悬崖下丢了一块石头，放手时石头的初速度为零，丢下石头的同时开始计时， 时听到石头落地的响声，声音在空气中传播的速度为，重力加速度大小取 ， 空气阻力忽略不计，则( ) AC A.悬崖的高度一定小于 B.悬崖的高度可能小于 C.石头落地的速度一定大于 D.石头在第内的位移为 38 思路导引 石头的运动过程分析如图所示. 39 解析 设悬崖的高度为,根据题意可得,整理得,若 ,则 ,故悬崖的高度一定小于 ,故A正确； 若,则,故悬崖的高度一定大于 ,故B错误；因 悬崖的高度一定大于,石头落地的速度 ,故C正确； 若石头下落时间不小于,则石头在第 内下落的高度为 ,由前面分析可知,石头下落的时间 ,故石头在第内的位移小于 ,故D错误. 40 教材变式 本题目由教材P53第3题演变而来.教材考查了用石块估算井口到水面的距离,本题延伸考查了石头 落地的速度和在某段时间内的位移. 41 关键点拨 本题中直接求石头下落的高度和下落的时间比较难计算,可以把选项中的数据直接代入进行验证. 42 5.［江苏扬州邗江中学2025高一上期中］如图所示，离地面足够高处有一竖直的空管，管长为 ，、 为空管的上、下两端，空管受外力作用，由静止开始竖直向下做匀加速直线运动， 加速度大小为.同时在处将一个大小不计的小球沿管的轴线以初速度 竖直上抛，不计一 切阻力，取 . 43 （1）若小球上抛的初速度为，从抛出开始计时，经过多长时间从管的 端穿出? [答案] 解析 取竖直向下为正方向,设经时间,小球从端穿出,小球下落的高度 , 空管下落的高度 , 又 , 代入数据联立解得 . 44 （2）若此空管的端距离地面 高，欲使在空管到达地面时小球必须落到管内且不反弹，在 其他条件不变的前提下，求小球的初速度 大小的范围. [答案] 解析 设空管经时间到达地面,则有 , 解得 , 小球在时间内下落高度为 , 小球落入管内的条件是 , 解得 , 所以小球的初速度大小必须在 范围内. 45 思路导引 （1）小球从 端穿出时,比管向下的位移多了一个管长； （2）欲使在空管到达地面时小球必须落到管内,则小球向下的位移大于管长,且多出的位移小于管长. 46 $$