2.4 自由落体运动 学习任务单-2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

该高中物理学习任务单聚焦自由落体运动的核心内容，以匀变速直线运动规律为基础，通过课前概念铺垫、课中规律应用、课后拓展深化，构建从定义（只受重力、初速为零）到性质（匀加速直线运动）再到规律（v=gt、h=½gt²）的学习支架，帮助学生掌握重力加速度及相关计算。 资料突出科学思维与物理观念的结合，通过理想化模型建构（忽略空气阻力）培养模型思维，结合频闪照相实验数据处理强化科学推理。习题设计联系生活（李子下落、高空抛物）和实际情境（杆过圆环、雨滴过窗口），注重问题解决能力，有效提升学生运动观念和科学探究素养。

高中物理人教版必修第一册 第二章《匀变速直线运动的研究》 第4节　自由落体运动 学习任务单 课题 第4节　自由落体运动 学习目标 1.通过对物体下落快慢因素的探究. 2.知道自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动． 3.掌握自由落体运动加速度的大小、方向，理解影响重力加速度的因素． 4.掌握自由落体运动的规律，并在解决有关实际问题的过程中. 课前学习任务 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．物体的下落可以看作自由落体运动的条件：空气阻力的作用较小，可以忽略不计。 二、自由落体运动的规律 1．自由落体运动的性质：自由落体运动是一种初速度为零的匀加速直线运动。 2．自由落体加速度 (1)定义：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，方向总是竖直向下的，这个加速度叫作自由落体加速度，也叫重力加速度，用符号g表示。 (2)大小： ①在地球不同的纬度，g的大小是不同的。 ②取值：通常的计算把g取作9.8 m/s2，粗略计算把g取作10 m/s2。 3．自由落体运动的速度公式、位移公式：vt＝gt，s＝gt2。 课中学习任务 一、自由落体运动 1.自由落体运动是初速度v0＝0、加速度a＝g的匀加速直线运动，是匀变速直线运动的一个特例。 2.自由落体运动是一种理想化模型，这种模型忽略了次要因素——空气阻力，突出了主要因素——重力。 二、练习巩固 1.(多选)某同学在《九中印象》中写道:“桃李园中的李子熟了,果实挂满枝头,把枝条压弯了腰,似乎在肆意地展示着九中累累的硕果,我情不自禁地想要伸手,李子们似乎知道我的心意,一个又大又红的李子从树上落了下来……”。李子下落的运动可看作是自由落体运动,经测量,李子的下落时间为0.8 s,则下列说法正确的是(重力加速度g取10 m/s2)(　　) A.李子是从3.2 m的高处开始下落的 B.李子是从4.0 m的高处开始下落的 C.李子落地时的速度大小是8 m/s D.李子落地时的速度大小是4 m/s 2.一位同学在研究小球的自由落体运动时,用频闪照相连续记录下小球的位置如图所示。已知闪光周期为 s,测得x1＝7.68 cm,x3＝12.00 cm,用上述数据通过计算可得小球运动的加速度约为　　　　m/s2,图中x2约为　　　　cm。(结果保留三位有效数字)  3.高空抛物具有高度的危险性，极易引发重大事故或造成人身伤亡、财产损失。从离地面80 m的空中自由落下一个小球，取g＝10 m/s2，求： (1)经过多长时间落到地面； (2)落到地面的速度大小； (3)自开始下落时计时，在第2 s内和最后2 s内的位移大小。 4．有一条竖直悬挂起来的长为4.2 m的细杆AB，在杆的正下方距B端0.8 m处有一个水平放置的圆环C，若让杆自由下落(g取10 m/s2)．求： (1)从杆下落开始，上端A及下端B到达圆环所经历的时间； (2)AB杆通过圆环的过程中所用时间． 参考答案 1.解析:AC　李子从树上落下来做自由落体运动,根据位移与时间关系可知h＝gt2＝×10×0.82 m＝3.2 m,故A正确,B错误;根据速度与时间关系,可知李子落地时的速度大小为v＝gt＝10×0.8 m/s＝8 m/s,故C正确,D错误。 2.答案:9.72　9.84 解析:由x3-x1＝4at2,得a＝, 解得a＝9.72 m/s2,由x2-x1＝2at2,解得x2＝9.84 cm。 3.答案　(1)4 s　(2)40 m/s　(3)15 m，60 m 解析　(1)设小球经时间t落地，根据自由落体运动规律有s＝gt2 解得t＝4 s。 (2)小球落到地面时的速度大小为v＝gt＝40 m/s。 (3)小球在第1 s内和前2 s内下落的高度分别为s1＝gt＝5 m s2＝gt＝20 m 小球在第2 s内的位移大小为s3＝s2－s1＝15 m 小球最后2 s内的位移大小为s4＝s－s2＝60 m。 4.[答案]　(1)1.0 s　0.4 s　(2)0.6 s [解析]　(1)杆做自由落体运动，杆的B端到达圆环的时间为tB，则hB＝gt，将hB＝0.8 m代入求得tB＝0.4 s 杆的A端到达圆环的时间为tA， 则hA＝gt 将hA＝5.0 m代入求得tA＝1.0 s． (2)杆通过圆环的过程中所用的时间 t＝tA－tB＝0.6 s． 课后学习任务 一、关于自由落体运动的几个比例关系式及推论 (1)第1 s末，第2 s末，第3 s末，…，第n s末速度之比为1∶2∶3∶…∶n； (2)前1 s内，前2 s内，前3 s内，…，前n s内的位移之比为1∶4∶9∶…∶n2； (3)连续相等时间内的位移之比为1∶3∶5∶…∶(2n－1)；　 (4)连续相等位移所用时间之比为1∶(－1)∶(－)∶…∶(－)； 二、练习巩固 1．一位同学在某星球上完成自由落体运动实验：让一个质量为2 kg的小球从一定的高度自由下落，测得其在第5 s内的位移是18 m，则(　　) A．小球在2 s末的速度是20 m/s B．小球在第5 s内的平均速度是3.6 m/s C．小球在第2 s内的位移是20 m D．小球在5 s内的位移是50 m 2.甲同学看到乙同学从10层楼的楼顶同时由静止释放两个看上去完全相同的铁球(一个为实心球，一个为空心球)，结果甲同学看到两球不是同时落地的．他分析了两球未能同时落地的原因，你认为他的下列分析正确的是(　　) A．两球在下落过程中受到的空气阻力不同，先落地的受空气阻力小 B．两球在下落过程中受到的空气阻力不同，先落地的受空气阻力大 C．两球下落过程中受到的空气阻力相同，先落地的是实心球，重力远大于阻力 D．两球下落过程中受到的空气阻力相同，先落地的是空心球，阻力与重力比，差别较小 3.一个物体从45 m高处自由下落(空气阻力不计,g＝10 m/s2),求: (1)物体下落所用的时间; (2)前2 s内物体的平均速度大小; (3)物体下落最后1 s内的位移大小。 4．如图所示，一滴雨滴从离地面20 m高的楼房屋檐自由下落，下落途中用Δt＝0.2 s的时间通过一个窗口，窗口的高度为2 m，g取10 m/s2，问：　 (1)雨滴落地的速度大小； (2)雨滴落地前最后1 s内的位移大小； (3)屋檐离窗的上边框有多高？ 参考答案 1.D 2.C　[两球形状完全相同，在下落过程中所受空气阻力近似相同，下落快慢不同的原因是重力不同，故C正确．] 3.答案:(1)3 s　(2)10 m/s　(3)25 m 解析:(1)根据h＝gt2得 t＝＝ s＝3 s。 (2)前2 s内物体的位移h1＝g＝×10×22 m＝20 m, 平均速度＝＝ m/s＝10 m/s。 (3)最后1 s内下落的位移为总的位移减去前2 s内的位移,前2 s内的位移为h1＝20 m 所以最后1 s内的位移为Δh＝h-h1＝45 m-20 m＝25 m。 4.[答案]　(1)20 m/s　(2)15 m　(3)4.05 m [解析]　(1)由题意可知，根据自由落体运动公式h＝gt2得 t＝2 s 则雨滴落地的速度v＝gt＝20 m/s． (2)雨滴在第1 s内的位移为h1＝gt＝5 m 则雨滴落地前最后1 s内的位移大小为 h2＝h－h1＝15 m． (3)由题知窗口的高度为h3＝2 m，设屋檐距窗口上边框h0，雨滴从屋檐运动到窗的上边框时间为t0，则 h0＝gt 又h0＋h3＝g(t0＋Δt)2 联立解得h0＝4.05 m． 学科网（北京）股份有限公司 $