1.3　自由落体运动和竖直上抛运动　多过程问题——2027年高考物理一轮复习课件

该高中物理高考复习课件聚焦自由落体运动、竖直上抛运动及匀变速直线运动多过程问题三大核心考点，依据高考评价体系明确运动规律应用、图像分析、多过程衔接等考查要求，通过考点权重分析归纳出自由落体比例关系、竖直上抛对称法、多过程关联速度等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题情境+多解法训练+科学思维培养”，如以典题3竖直上抛运动为例，通过分段法、全程法、对称法解析培养科学推理能力，结合典题5列车多过程运动模型建构，帮助学生掌握关键速度衔接技巧。教师可依托此课件实施精准考点突破，助力学生高效提升得分率。

第3讲　自由落体运动和竖直上抛运动　多过程问题 考点一 自由落体运动 强基础•固本增分 静止 gt　 gt2 2gh 考点一 考点二 考点三 研考点•精准突破 1.自由落体运动的图像 甲 乙 丙 考点一 考点二 考点三 2.解决自由落体运动问题的两点注意 (1)匀变速直线运动的所有规律都适用,如:①从开始下落,连续相等时间内下落的高度之比为1∶3∶5∶7∶…;②由Δv=gΔt知,相等时间内,速度变化量相同;③运动开始一段时间内的平均速度gt;④连续相等时间T内下落的高度之差Δh=gT2。 (2)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。 考点一 考点二 考点三 典题1 有一质点从某一高度处自由下落,开始的高度用时为t,重力加速度为g,则(　　) A.物体自由下落高度所用的时间为t B.物体自由下落高度时的速度为gt C.物体落地所用的时间为3t D.物体落地时的速度为gt D 考点一 考点二 考点三 解析 设整个过程下落高度为h,由题意可得h=gt2,则物体自由下落高度为h时,满足h=gt'2,解得t'=t,A错误;物体自由下落高度时的速度为v'=gt'=gt,B错误;物体落地过程满足h=gt″2,解得物体落地所用的时间为t″=t,C错误;物体落地时的速度为v″=gt″=gt,D正确。 考点一 考点二 考点三 典题2 (2025山东东营期末)如图所示,有三架无人机静止在空中,离地面的高度之比h1∶h2∶h3=3∶2∶1。若无人机同时由静止分别释放小球a、b、c,不计空气阻力,则以下说法正确的是(　　) A.a、b、c下落时间之比为3∶2∶1 B.a、b、c落地前瞬间速度大小之比为3∶2∶1 C.a与b落地的时间差等于b与c落地的时间差 D.a与b落地的时间差小于b与c落地的时间差 D 考点一 考点二 考点三 解析 根据h=gt2可得t=,可知a、b、c下落时间之比ta∶tb∶tc=∶1,则a与b落地的时间差与b与c落地的时间差之比为<1,可知a与b落地的时间差小于b与c落地的时间差,A、C错误,D正确;根据v=gt可知a、b、c落地前瞬间速度大小之比va∶vb∶vc=ta∶tb∶tc=∶1,B错误。 考点一 考点二 考点三 考点二 竖直上抛运动 强基础•固本增分 向上 重力 v0-gt　 v0t-gt2　 -2gh 考点一 考点二 考点三 研考点•精准突破 1.研究竖直上抛运动的两种方法 (1)分段法:将全程分为两个阶段,即上升过程的匀减速直线运动阶段和下落过程的自由落体运动阶段。 (2)全程法:取v0的方向为正方向,则v=v0-gt,h=v0t-gt2,v2-=-2gh。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。 考点一 考点二 考点三 2.巧用竖直上抛运动的三类对称 考点一 考点二 考点三 考向一竖直上抛运动规律的应用 典题3 (★一题多解)一气球以10 m/s的速度匀速上升,当它上升到离地175 m的高处时,一重物从气球上脱落,则重物需要经过多长时间才能落到地面?到达地面时的速度是多大?(重力加速度g取10 m/s2,不计空气阻力) 答案 7 s　60 m/s 考点一 考点二 考点三 解析 解法一(分段法) 设重物离开气球后,经过t1时间上升到最高点 则t1= s=1 s 上升的最大高度h1= m=5 m 故重物离地面的最大高度H=h1+h=5 m+175 m=180 m 重物从最高处自由下落,落地时间和落地速度分别为 t2= s=6 s v=gt2=10×6 m/s=60 m/s 所以重物从气球上脱落至落地共历时t=t1+t2=7 s。 考点一 考点二 考点三 解法二(全程法) 从物体自气球上脱落开始计时,经时间t落地,规定初速度方向为正方向,则物体在时间t内的位移h=-175 m 由位移公式有h=v0t-gt2 解得t=7 s 所以重物落地速度为 v=v0-gt=10 m/s-10×7 m/s=-60 m/s 其中负号表示方向向下,与初速度方向相反。 解法三(对称法) 根据速度对称知,重物返回脱离点时,具有向下的速度v0=10 m/s 考点一 考点二 考点三 设落地速度为v,则v2-=2gh 解得v=60 m/s,方向竖直向下 经过高度h历时Δt==5 s 从最高点到落地历时t1==6 s 由时间对称可知,重物脱落后至落地历时t=2t1-Δt=7 s。 考点一 考点二 考点三 考向二自由落体运动和竖直上抛运动中的相遇问题 典题4 (多选)将小球A从高度为H的高塔塔顶由静止释放,同时另一个小球B自塔底以初速度v0竖直上抛,A、B两小球在同一直线上运动。不考虑空气阻力的影响,下面判断正确的是( 　　) A.两小球在空中运动的过程中,间距随时间均匀减小 B.如果两小球在空中相遇,则小球A从开始下落到与小球B相遇经历的时间一定为 C.若H>,则A、B两小球可能在空中相遇 D.若<H<,则小球B一定能在下落过程中与小球A相遇 ABD 考点一 考点二 考点三 解析 两小球在空中运动的过程中,间距Δx=H-gt2-=H-v0t,可知间距随时间均匀减小,A正确。如果两小球在空中相遇,根据v0t-gt2+gt2=H,解得小球A从开始下落到与小球B相遇经历的时间t=,B正确。若小球B正好运动到最高点时与小球A相遇,则B速度减为零所用的时间t1=,A自由下落的位移为hA=,B竖直上抛的位移为hB=,又hA+hB=H,联立解得H=;若A、B两球恰好在落地时相遇,则有t2=,A自由下落的位移为H=,代入时间得H=;由以上分析可知,当H>时,A、B两小球不能在空中相遇,当<H<时,小球B一定能在下落过程中与小球A相遇,C错误,D正确。 考点一 考点二 考点三 考点三 匀变速直线运动中的多过程问题 研考点•精准突破 1.解答多过程问题的一般步骤 (1)准确选取研究对象,根据题意画出物体在各阶段运动的示意图,直观呈现物体运动的全过程。 (2)明确物体在各阶段的运动性质,找出题目给定的已知量、待求未知量,设出中间量。 (3)合理选择运动学公式,列出物体在各阶段的运动方程及物体各阶段间的关联方程。 考点一 考点二 考点三 2.解答多过程问题的四点技巧 (1)抓住一个关键:不同过程之间衔接的关键物理量是不同过程之间的衔接速度。 (2)分清四个要点:①运动有几个过程;②每个过程做什么运动;③每种运动满足什么规律;④关键位置(时刻)有哪些。 (3)用好四个公式:①v=v0+at;②x=v0t+at2;③v2-=2ax;④x=t。 (4)借助v-t图像:v-t图像可以反映物体运动过程经历的不同阶段,可获得的重要信息有加速度(斜率)、位移(面积)和速度。 如图所示,全程初、末速度相等,匀加速直线运动过程和匀减速直线运动过程平均速度相等。设匀加速运动的时间为t1,匀减速运动的时间为t2,匀加速运动的位移为x1,匀减速运动的位移为x2,分析可得。 考点一 考点二 考点三 典题5 长为l的高速列车在平直轨道上正常行驶,速率为v0,要通过前方一长为l0的隧道,当列车的任一部分处于隧道内时,列车速率都不允许超过v(v<v0)。已知列车加速和减速时加速度的大小分别为a和2a,则列车从减速开始至回到正常行驶速率v0所用时间至少为(　　) A. B. C. D. C 考点一 考点二 考点三 解析 列车车头到达隧道前做匀减速直线运动,速度从v0减速到v,用时t1=,然后以速度v做匀速直线运动,直到列车车尾离开隧道,用时t2=,最后列车在隧道外做匀加速直线运动,速度从v加速到v0,用时t3=,因此列车从减速开始至回到正常行驶速率所用时间至少为t=t1+t2+t3=,选项C正确,A、B、D错误。 考点一 考点二 考点三 【链接教材】本题与人教版教材必修第一册第55页第6题的命题情境相似,属于交通工具运动问题,此类问题在高考中考查频率较高,体现了高考命题情境化的特点。另外,从考查的运动情境来看,均属于车辆减速、匀速、加速的多过程问题,不管是本题求列车运动的总时间,还是教材习题中求汽车通过ETC通道和通过人工通道的时间,都运用了相同的解决方法。 考点一 考点二 考点三 典题6 在进行10 m跳台跳水训练时,运动员必须在距离水面一定高度前完成规定动作并调整好入水姿势。某兴趣小组对10 m跳台跳水进行模拟研究,将运动员视为质点,若运动员某次起跳时获得竖直向上的初速度v0=1 m/s,并在距离水面h0=1.6 m前完成规定动作并调整好入水姿势竖直入水,其入水深度h=2.5 m,跳台距水面高度H=10 m,运动员质量m=40 kg,重力加速度g取10 m/s2,空气阻力不计。求: (1)运动员向上跳起的最大高度hm; (2)运动员完成规定动作允许的最长时间tm; (3)运动员即将入水时速度v的大小和入水至水深h处的过程运动员受到水的平均作用力F的大小。 考点一 考点二 考点三 答案 (1)0.05 m (2)1.4 s (3) m/s　2 008 N 解析 (1)运动员起跳后做竖直上抛运动,到最高点有 -2ghm=0- 解得hm= m=0.05 m。 考点一 考点二 考点三 (2)运动员从起跳到最高点所用时间为 t1= s=0.1 s 运动员从最高点到距水面1.6 m处有 hm+H-h0= 代入数据解得t2=1.3 s 运动员完成规定动作允许的最长时间为 tm=t1+t2=0.1 s+1.3 s=1.4 s。 考点一 考点二 考点三 (3)运动员入水时,由速度位移关系公式可得 v2=2g(hm+H) 代入数据解得,入水时速度大小为v= m/s 运动员入水后至水深h处,由速度位移关系公式可得 -2ah=0-v2 代入数据解得a=40.2 m/s2 运动员入水后至水深h处的过程中,受到重力mg和水的平均作用力F,由牛顿第二定律可得 F-mg=ma 解得平均作用力F的大小为F=mg+ma=40×10 N+40×40.2 N=2 008 N。 考点一 考点二 考点三 $