第1章 第3讲 自由落体运动和竖直上抛运动 多过程问题(课件PPT) -【赢在微点·顶层设计】2026年高中物理高考一轮总复习

1 第3讲 第一章 运动的描述 匀变速直线运动的研究 自由落体运动和竖直上抛运动　多过程问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 目 标 要 求 1.掌握自由落体运动和竖直上抛运动的特点及运动规律，理解竖直上抛运动的对称性和多解性。2.运用匀变速直线运动规律解决多过程问题。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 考点1　自由落体运动 考点2　竖直上抛运动 内容 索引 温馨提示:点击标题链接相关内容 考点3 匀变速直线运动中的多物体和多过 程问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 自由落体运动 赢在微点 物理 大一轮 考点1 赢在微点 物理 大一轮 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 5 必|备|知|识 1.自由落体运动的条件：物体只受 ，从 开始下落的运动。 2.基本规律。 (1)速度与时间的关系式： 。 (2)位移与时间的关系式： 。 (3)速度与位移的关系式： 。 重力 静止 v=gt h=gt2 v2=2gh 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (1)重的物体总是比轻的物体下落得快( ) (2)以重力加速度g下落的运动是自由落体运动( ) (3)做自由落体运动的物体，任意相等时间内速度增量相等( ) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 关|键|能|力 应用自由落体运动规律解题时的两点注意事项。 (1)自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动，可利用比例关系及推论等规律解题。 (2)物体从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，可等效于竖直下抛运动，使用初速度不为零的匀加速直线运动规律解答此类问题。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 考向1 伽利略对自由落体运动的研究 【典例1】　最早系统地研究自由落体运动 的物理学家是伽利略，他为了研究自由落体 的规律，采用“冲淡”重力的方法，将落体实 验转化为沿斜面运动的实验。实验中，伽利略不断改变铜球滚下的距离，重复了多次，测量了铜球在较小倾角斜面上运动的位移和时间，发现位移与时间的平方成正比；通过改变铜球质量与增大斜面倾角，发现该规律仍然成立。于是，他外推到倾角为90°的情况得出结论。关于伽利略的研究，下列说法正确的是( ) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 A.伽利略通过斜面实验验证物体做自由落体运动的加速度的大小跟质量有关 B.伽利略思想方法的核心是直接用实验验证了运动速度与下落的时间成正比 C.“冲淡”重力是指使铜球的加速度变小了 D.实验中铜球位移与时间的平方成正比说明它做变加速直线运动 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 伽利略通过斜面实验验证物体做自由落体运动的加速度大小跟质量无关，A项错误；伽利略所处的时代技术不够发达，无法直接验证运动速度与下落的时间成正比，B项错误；伽利略让铜球沿阻力很小的斜面滚下，小球在斜面上运动的加速度要比竖直下落的加速度小得多，伽利略用此方法“冲淡”重力，C项正确；实验中铜球位移与时间的平方成正比说明它做匀加速直线运动，D项错误。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 考向2 自由落体运动规律的应用 【典例2】　(2024·广西卷)让质量为1 kg的石块P1从足够高处自由下落，P1在下落的第1 s末速度大小为v1，再将P1和质量为2 kg的石块绑为一个整体P2，使P2从原高度自由下落，P2在下落的第1 s末速度大小为v2，g取10 m/s2，则( ) A.v1=5 m/s B.v1=10 m/s C.v2=15 m/s D.v2=30 m/s 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 重物自由下落做自由落体运动，与质量无关，则下落1 s后速度为v1=v2=gt=10 m/s2×1 s=10 m/s，B项正确。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 命题特点：以教材中“伽利略通过逻辑推理指出亚里士多德的诊断——‘重的物体下落得快’是错误的”为背景考查自由落体运动的规律。 复习建议：重视知识记忆的同时还要重视结论的由来，特别是一些重要的推理过程，这些推理过程常常成为直接的命题点或命题的载体。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 考向3 “线状物体”的下落问题 【典例3】　(2025·沈阳检测)如图所示，有一根长L1=0.8 m的木棍，悬挂在某房顶上的O点，它自由下落时经过一高为L2=1.4 m的窗口，通过窗口所用的时间t=0.2 s，不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2，则窗口上边缘离悬点O的距离h为( ) A.5.8 m B.3.6 m C.3 m D.5 m 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 　　“线状物体”的自由落体运动问题可转化为上、下两个端点的自由落体运动问题。如典例3中木棍下端与窗口上边缘平齐是通过窗口的开始，木棍上端与窗口下边缘平齐是通过窗口的结束，通过窗口的时间为下落h+L2所用时间t2与下落h-L1所用时间t1的差。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 考向4 两物体先后下落问题 【典例4】　(多选)甲、乙两物体，甲的质量为4 kg，乙的质量为 2 kg，甲从20 m高处自由下落，1 s后乙从10 m高处自由下落，不计空气阻力。在两物体落地之前，下列说法正确的是( ) A.同一时刻甲的速度大 B.同一时刻甲的加速度大 C.两物体从起点各自下落1 m时的速度是相同的 D.落地之前甲和乙的高度之差保持不变 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 　　两物体的加速度相同，均为重力加速度，故先下落的物体相对后下落的物体做匀速直线运动，两者的距离随时间均匀变化。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 竖直上抛运动 赢在微点 物理 大一轮 考点2 赢在微点 物理 大一轮 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 21 必|备|知|识 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，下降阶段做自由落体运动。 2.基本规律(以竖直向上为正方向)。 (1)速度与时间的关系式： 。 (2)位移与时间的关系式： 。 v=v0-gt x=v0t-gt2 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (1)物体做竖直上抛运动，速度为负值时，位移也一定为负值( ) (2)做竖直上抛运动的物体，任意时间内的速度变化量方向总是竖直向下的( ) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 关|键|能|力 1.竖直上抛运动的两种研究方法。 (1)分段法：将全程分为两个阶段，即上升过程的匀减速阶段和下落过程的自由落体阶段。 (2)全程法：将全过程视为初速度为v0，加速度为a=-g的匀变速直线运动(g为重力加速度的大小)，必须注意物理量的矢量性。习惯上取v0的方向为正方向，则v>0时，物体正在上升；v<0时，物体正在下 降；h>0时，物体在抛出点上方；h<0时，物体在抛出点下方。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 2.竖直上抛运动的重要特性。 (1)对称性：如图所示，物体以初速度v0竖直上抛，A、B为途中的任意两点，C为最高点，则有 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (2)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。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 考向1 竖直上抛运动的两种研究方法 【典例5】　如图所示，一氦气球下方系有一物体从地面由静止释放，氦气球携物体以10 m/s的速度匀速竖直上升，当物体运动到距地面h=20 m高处时绳子突然断裂，物体由于惯性继续向上做匀减速直线运动。不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2，求： (1)物体距离地面的最大高度； 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (2)绳子断裂后，物体多久落地?(结果可用根号表示) 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 　　对两种解法比较可以看出，分段法所用关系式多，需要分析繁杂的物理过程，但思路清晰，更容易理解。全程法解题过程简单，但要注意各矢量的方向，从而确定其正负号，否则容易出错。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 考向2 竖直上抛运动的对称性和多解性 【典例6】　(多选)为研究竖直上抛运动的规律，小池同学将一个物体从足够高的某位置以v0=30 m/s的初速度竖直向上抛出，设抛出瞬间为t=0时刻(不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2)，下列说法正确的是( ) A.t=3 s时物体恰好到达最高点 B.从t=0到t=6 s，物体经过的路程为45 m C.物体运动到与出发点相距25 m时对应的时刻可能是1 s、5 s或(3+) s D.物体6 s末回到出发点，此时速度与抛出时速度相同 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 匀变速直线运动中的多物体和多过程问题 赢在微点 物理 大一轮 考点3 赢在微点 物理 大一轮 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 34 关|键|能|力 1.多物体问题。 研究多物体在空间上重复同样的运动时，可利用一个物体的运动取代多物体的运动，照片中的多个物体认为是一个物体在不同时刻所处的位置，如水龙头滴水、小球在斜面上每隔一定时间间隔连续释放等，均可把多物体问题转化为单物体问题求解。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 2.多过程问题。 多过程问题指物体有多个不同性质的运动过程，各阶段满足不同的运动规律，解题中有两个关键点：一是弄清各阶段的运动性质，分别列出运动学方程；二是相邻阶段运动连接点的速度是联系两个过程的纽带，也成为解题的关键。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 考向1 多物体问题 【典例7】　屋檐上每隔一定时间滴下一滴水，当第6滴正欲滴下 时，第1滴刚好落到地面，并且第5滴与第3滴分别位于高0.4 m的窗子的上、下沿，g取10 m/s2，则( ) A.滴水的时间间隔为0.2 s B.屋檐离地面高度为1.25 m C.第4滴与第2滴水的距离也为0.4 m D.第1滴水刚好落到地面时，第4滴水的速度大小为4 m/s 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 考向2 多过程问题 【典例8】　ETC是高速公路上不停车电子收费系统的简称。简化为如图所示，汽车(视为质点)在入口AB处以54 km/h运动到距收费站中心线EF左侧10 m的CD处，速度减为18 km/h，匀减速运动的加速度大小为1 m/s2，然后做匀速运动通过收费站，求： 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 解析 (1)汽车从AB处到EF处的时间； 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 解析 (2)AB处到EF处的距离； 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 解析 (3)若换成人工窗口收费,需在收费站中心线停车,汽车(视为质点)在入口AB处以54 km/h的初速度进入，汽车刹车时加速度大小为2.5 m/s2，它需在匀速运动多少时间后开始刹车?(保留2位有效数字) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 把握高考微点，实现素能提升 完成——微练3 本部分内容讲解结束 设木棍下端和窗口上边缘对齐时，下落的时间为t1，木棍上端和窗口下边缘对齐时，下落的时间为t2，根据运动学规律有h-L1= g，h+L2=g，又t2-t1=t，联立解得h=5.8 m，A项正确。 根据速度公式可知同一时刻甲的速度大，A项正确；自由落体运动的加速度都是重力加速度，B项错误；由2gh=v2可知两物体从起点各自下落1 m时的速度是相同的，C项正确；两物体间距离Δh=20 m-g(t+Δt)2-=10 m-gΔt(2t+Δt)，因此落地之前甲和乙的高度之差随时间增加而变化，D项错误。 绳子断裂后，物体向上运动的距离为 h1== m=5 m， 物体距离地面的最大高度为 H=h1+h=25 m。 方法一：分段法 物体向上运动的时间为t1==1 s， 物体从最高点至落地，根据自由落体运动的规律得H=g， 代入数据解得t2= s， 绳子断裂后，物体落地的时间为 t=t1+t2=(+1) s。 方法二：全程法 以竖直向上的方向为正方向，物体从绳子断裂到落地的位移 h'=-20 m，加速度a=-g=-10 m/s2，初速度v0=10 m/s， 由运动学规律得h'=v0t+at2， 代入数据得t=(+1) s，t=(1-) s(为负值，应舍去)。 物体恰好到达最高点的时间为t==3 s，A项正确；由运动的对称性知，t=6 s时物体恰好回到出发点，此时速度大小等于30 m/s，方向竖直向下，D项错误；物体上升的最大高度为hm==45 m，6 s内物体经过的路程为90 m，B项错误；物体运动到与出发点相距25 m时，根据±h=v0t-gt2，即±25=30t-5t2，解得t=1 s、t=5 s或t=(3+) s[t=(3-) s不合题意，舍去]，C项正确。 设时间间隔为T，第5滴与第3滴分别位于高0.4 m的窗子的上、下沿，则有Δh=g(3T)2-gT2=0.4 m，解得T=0.1 s，A项错误；当第6滴正欲滴下时，第1滴刚好落到地面，从屋檐下落到地面需要的时间间隔为5T，则屋檐离地面高度为H=g(5T)2=1.25 m，B项正确；第4滴与第2滴水的距离为d=g(4T)2-g(2T)2=0.6 m，C项错误；第1滴水刚好落到地面时，第4滴水的速度大小为v=g(2T)=2 m/s，D项错误。 设初速度方向为正方向，v0=54 km/h=15 m/s，v1=18 km/h=5 m/s，则t1== s=10 s， t2== s=2 s， 所以汽车从AB处到EF处的时间为 t=t1+t2=12 s。 由速度与位移的关系可得，AB处到CD处的距离为 x1== m=100 m， AB处到EF处的距离为x=x1+x2=110 m。 由速度与位移的关系得匀减速运动的位移大小为 x4== m=45 m， 所以匀速的位移大小为x3=x-x4=65 m， 匀速运动的时间为t'=≈4.3 s。 $$