2.5 自由落体运动 讲义-2025-2026学年高一上学期物理教科版必修第一册

2.5自由落体运动 梯度分层 基础巩固：课堂衔接，回归教材，夯实根本 拔高提升：进阶训练，聚焦核心，提炼重难 思维拓展：情景构建，素养提升，高阶训练 基础巩固 1 一、自由落体运动 1.定义：物体只在重力作用下，从静止开始下落的运动。 2.特点：只受重力，初速度为  。 3.近似情况：当空气阻力作用较小可忽略时，从静止开始下落的物体可视为自由落体运动。 二、自由落体运动规律的实验 1.实验器材： 、打点计时器、纸带、电源、夹子、导线、重物。 2.实验原理：利用纸带记录重物下落过程，分析运动规律。 3.实验步骤：固定器材，让重物下落打点，测量加速度，改变 重复实验。 4.数据处理：计算计数点瞬时速度，绘制速度—时间图像。 5.实验结论：自由落体运动是 运动。 三、自由落体加速度 1.定义：同一地点，一切物体自由下落的加速度，也叫重力加速度，用   表示。 2.方向：竖直向下。 3.数值：一般计算取 ，粗略计算取10m/s²。 4.规律：地球表面不同地点g值 ，纬度越高g值越 ；同一地点高度越高，g值越小。 拔高提升 2 一、单选题 1．在物理学的发展历程中，下面的哪位科学家首先建立了平均速度，瞬时速度和加速度等概念用来描述物体的运动，并首先采用了实验检验猜想和假设的科学方法，把实验和逻辑推理和谐地结合起来，从而有力地推进了人类科学的发展( ) A.亚里士多德 B.伽利略 C.牛顿 D.爱因斯坦 2．伽利略研究自由落体运动时，他设计并做了小球在斜面上运动的实验。关于这个实验，下列说法中符合史实的是( ) A.伽利略测量出了自由落体运动的加速度 B.在倾角小的斜面上进行实验，可“冲淡”重力的作用，使测量时间更容易 C.若斜面倾角一定，铜球沿斜面运动的位移与所用时间成正比 D.伽利略最后将斜面倾角增大到90°得到了小球自由落体的规律 3．下列对物体做自由落体运动的说法中正确的是( ) A.物体速度和加速度均为0 B.物体速度增大，加速度大小保持不变，方向改变 C.物体下落过程中，速度和加速度同时增大 D.物体下落过程中，加速度是个恒量 4．椰子从距地面高度的树上由静止落下，不计椰子下落时受到的空气阻力，取重力加速度大小，那么椰子在距地面处时的速度大小为( ) A.5m/s B.10m/s C.15m/s D.20m/s 5．在救援中，无人机被广泛用来定点投放物资。有三架无人机a、b、c悬停在空中，分别将悬挂的物资由静止释放，已知a、b、c离地面的高度之比，不计空气阻力，则( ) A.物资下落到地面的时间之比为 B.物资下落到地面的时间之比为 C.物资到达地面时的速度大小之比是 D.物资到达地面时的速度大小之比是 6．一名宇航员在某星球上表面完成自由落体运动实验，让一个小球从一定的高度自由下落，测得在第5s内的位移是18m，则( ) A.该星球表面的重力加速度为4 B.小球在2s末的速度是20m/s C.小球在第5s内的平均速度是3.6m/s D.小球在第1s内与第2s内的位移之比不等于1:3 7．音乐喷泉是一种为了娱乐而创造出来的可以活动的喷泉，随着音乐变换，竖直向上喷出的水柱可以高达几十米，为城市的人们在夜间增添一份美轮美奂的视觉和听觉的盛宴。现有一音乐喷泉，竖直向上喷出的水从喷出到上升的最大高度用时为t。若水通过第一个位移为，通过最后一个位移为，不计空气阻力，则等于( ) A. B.1 C.2 D.7 8．如图所示，甲突然释放刻度尺，乙迅速夹住，由此判断乙的反应时间。现在尺上贴上间隔0.02s的刻度制成反应时间尺，下列说法正确的是( ) A.反应时间尺的“0”刻度位于A处 B.反应时间尺的刻度疏密均匀 C.反应时间尺的刻度A处较密 D.反应时间尺的刻度B处较密 9．从某高处由静止释放一粒小石子,经过1s从同一点再由静止释放另一粒小石子,不计空气阻力,则在它们落地之前的任一时刻( ) A.两粒石子间的距离将保持不变,速度之差保持不变 B.粒石子间的距离将不断增大,速度之差保持不变 C.两粒石子间的距离将不断增大,速度之差也越来越大 D.两粒石子间的距离将不断减小,速度之差也越来越小 10．一无人机在空中悬停，某时刻从机身底部无初速度释放一金属小球，小球落地前1s内下落的距离是无人机底部距地面高度的。若不计空气阻力，重力加速度，则小球着地时速度大小为( ) A. B. C. D. 11．如图，甲、乙两同学通过实验测量人的反应时间：甲用两个手指轻轻捏住量程为L的木尺上端，让木尺自然下垂，乙把手紧靠在尺下端L刻度处（未碰到尺）。甲突然松手，乙看到尺子下落后快速用手指夹尺子，若夹住尺子位置的刻度为，已知当地的重力加速度大小为g，则乙的反应时间为( ) A. B. C. D. 思维拓展 3 12．甲、乙两物体距地面的高度之比为，所受重力之比为，某时刻两物体同时由静止开始下落，不计空气阻力的影响，下列说法正确的是( ) A.甲、乙落地时的速度大小之比为 B.所受重力较大的乙物体先落地 C.在两物体均未落地时，甲、乙的加速度大小之比为 D.在两物体均未落地时，甲、乙之间的距离越来越近 二、多选题 13．对于从苹果树上同一高度同时落下的苹果和树叶,下列说法正确的是(   ) A.苹果和树叶都可以看成做自由落体运动 B.苹果可以近似地看成做自由落体运动.树叶不能看成做自由落体运动 C.苹果和树叶都不能看成做自由落体运动 D.假如地球上没有空气,则苹果和树叶将同时落地 三、实验题 14．重庆缙云山位于东经，北纬，海拔米；西大附中学习小组几位同学在狮子峰顶用如图甲所示的装置测量峰顶处的重力加速度，得到如图乙所示的一段纸带。 (1)实验时该纸带的______（选填“A”或“G”）端是和重物相连的。 (2)关于该实验的操作，下列说法正确的是______。 A.打点计时器上下限位孔应在同一竖直线上 B.实验时应先启动计时器再松开纸带 C.选取一条符合要求的纸带，应将第一个点作为计数点 D.为了保证纸带竖直下落，应该将拉纸带的手靠在电火花计时器限位孔上，再释放纸带 (3)选取一条符合要求的纸带从中截取一段，其中A、B、C、D、E、F、G为纸带上选取的连续计时点，用刻度尺测量出各点的间距如图乙所示。已知实验使用的交流电源频率为，则打B点时重物的瞬时速度大小为______，测得的自由落体加速度______，造成实验误差的主要原因是______。（计算结果均保留3位有效数字） 参考答案与解析 【基础巩固】 一、自由落体运动 1.定义：物体只在重力作用下，从静止开始下落的运动。 2.特点：只受重力，初速度为 0。 3.近似情况：当空气阻力作用较小可忽略时，从静止开始下落的物体可视为自由落体运动。 二、自由落体运动规律的实验 1.实验器材：铁架台、打点计时器、纸带、电源、夹子、导线、重物。 2.实验原理：利用纸带记录重物下落过程，分析运动规律。 3.实验步骤：固定器材，让重物下落打点，测量加速度，改变质量重复实验。 4.数据处理：计算计数点瞬时速度，绘制速度—时间图像。 5.实验结论：自由落体运动是匀变速直线运动。 三、自由落体加速度 1.定义：同一地点，一切物体自由下落的加速度，也叫重力加速度，用 g 表示。 2.方向：竖直向下。 3.数值：一般计算取9.8m/s²，粗略计算取10m/s²。 4.规律：地球表面不同地点 g 值不同，纬度越高 g 值越大；同一地点高度越高，g 值越小。 【练习】 1．答案：B 解析：伽利略首先建立了平均速度、瞬时速度和加速度等概念用来描述物体的运动，并首先采用了实验检验猜想和假设的科学方法，把实验和逻辑推理和谐地结合起来，从而有力地推进了人类科学的发展，ACD错误，B正确。 故选B。 2．答案：B 解析：A.伽利略并没有测量出自由落体运动的加速度，故A错误； B.在倾角小的斜面上进行实验，可“冲淡”重力的作用，使小球下落得较慢，使测量时间更容易，故B正确； C.若斜面倾角一定，铜球沿斜面运动的位移与所用时间的平方成正比，故C错误； D.伽利略并没有将斜面倾角增大到90°，而是通过合理推理得到了小球自由落体的规律，故D错误。 故选B。 3．答案：D 解析：A.物体自由下落时，速度和加速度均不为0，初速度为0，故A错误； BCD.物体下落过程中速度增大，加速度大小保持不变，方向也不变，始终竖直向下，为恒量，故BC错误，D正确。 故选D。 4．答案：D 解析：由速度与位移关系式可得，代入数据解得，故ABC错误，D正确。 故选：D。 5．答案：B 解析：AB.根据 解得 可知，物资下落到地面的时间之比为 故A错误，B正确； CD.根据 解得 可知，物资到达地面时的速度大小之比是 故CD错误。 故选B。 6．答案：A 解析：AC.在第5s内的位移是18m，小球在第5s内的平均速度是可知4.5s末的瞬时速度为18m/s，根据可得该星球表面的重力加速度为选项A正确，C错误；B.小球在2s末的速度是选项B错误；D.小球做初速度为零的匀加速运动，则在第1s内与第2s内的位移之比等于1:3，选项D错误。故选A。 7．答案：D 解析：根据相同时间的位移比为1:3:5:7的比例. 8．答案：D 解析：A、反应时间为零指的是甲一释放刻度尺，乙就夹住，刻度尺并未下落，故反应时间尺的“0”刻度位于B处，故A错误； BCD、做匀加速直线运动的物体，相同时间内的位移逐渐增大，即随着刻度尺的下落，每隔0.02s的位移逐渐增大，可知反应时间尺的刻度疏密不均匀，反应时间尺的刻度B处较密，A处较疏，故BC错误，D正确。 故选：D。 9．答案：B 解析：当第一个石子运动的时间为t时,第二个石子运动的时间为(国际单位制)。 ① ② ③ ④ 由①③得: 由②④得: 因此,随t增大,不变,B选项正确。 10．答案：A 解析：设小球的下落时间为t，根据自由落体运动规律可得，联立解得，则小球的着地速度，A项正确。 11．答案：B 解析：该实验测量甲放手后，尺子下落，乙反应过来夹住尺子的反应时间，这段时间尺子下落的高度为 根据 可知 解得 故选B。 12．答案：A 解析：由自由落体运动公式得，又，所以甲、乙落地时的速度大小之比为，A正确； 又由得，则距地高度较低的甲先落地，B错误； 两物体落地前均做自由落体运动，即甲、乙两物体的加速度大小均为g，C错误； 根据自由落体运动规律可知，两物体落地前甲、乙之间的距离保持不变，D错误。 故选：A。 13．答案：BD 解析：从树上落下的苹果所受阻力相对重力很小,可看成做自由落体运动,而从树上落下的树叶所受阻力相对重力较大,不能看成做自由落体运动,选项A、C错误,B正确,假如地球上没有空气,则苹果和树叶不受空气阻力,都做自由落体运动,下落快慢相同,同时落地,选项D正确. 14．答案：(1)A (2)AB (3)0.388；9.72；与打点计时器间的摩擦阻力以及空气阻力 解析：(1)纸带随着重物向下做加速运动，则实验时该纸带的A端是和重物相连的。 (2)A.为了减小纸带与打点计时器间的摩擦，打点计时器上下限位孔应在同一竖直线上，故A正确； BD.为了保证纸带竖直下落，并充分利用纸带，应手提着纸带的上端，使重物靠近电火花打点计时器，先启动计时器再手松开纸带，故B正确，D错误； C.选取一条符合要求的纸带，不一定要将第一个点作为计数点，故C错误。 故选AB。 (3)打B点时重物的瞬时速度大小为 根据逐差法可得自由落体加速度为 造成实验误差的主要原因是：与打点计时器间的摩擦阻力以及空气阻力。 学科网（北京）股份有限公司 $