第1章 3.第3节 自由落体运动和竖直上抛运动 多过程问题（PPT课件）-【高考突破新方案】2027年高考物理大一轮复习练案

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，依据高考评价体系明确两大核心模块考查要求，通过真题分类（如T1-3、9-10为前两者，T4-8为多过程问题）梳理考点权重，归纳图像分析、时间计算、位移比例等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于高考真题深度解析与科学思维培养，如2019课标Ⅰ题用逆向思维将竖直上抛转为自由落体模型，2025福建题通过分段运动公式训练科学推理能力，设易错警示（如位移比≠1:3:5时初速度不为零）。助力学生掌握分段处理、逆向思维等技巧，教师可据此精准教学，提升复习效率。

第3节 自由落体运动和竖直上抛运动　 多过程问题 返回目录  自由落体运动和竖直上抛运动T1、2、3、9、10　     匀变速直线运动中的多过程问 题T4、5、6、7、8 返回目录 高考真题 1.★★(2023广东,3,4分)铯原子喷泉钟是定标“秒”的装置。在喷泉钟的真空系统中, 可视为质点的铯原子团在激光的推动下,获得一定的初速度。随后激光关闭,铯原子团 仅在重力的作用下做竖直上抛运动,到达最高点后再做一段自由落体运动。取竖直向 上为正方向。下列可能表示激光关闭后铯原子团速度v或加速度a随时间t变化的图像 是     ( )  　　　      　    D　     返回目录 解析　铯原子团仅受重力,加速度为g且竖直向下,C错误,D正确。在v-t图像中,图线斜 率表示加速度,故斜率不变,图线应是一条倾斜的直线,A、B错误。 返回目录 2.★★(2021湖北,2,4分)2019年,我国运动员陈芋汐获得国际泳联世锦赛女子单人10米 跳台冠军。某轮比赛中,陈芋汐在跳台上倒立静止,然后下落,前5 m完成技术动作,随后 5 m完成姿态调整。假设整个下落过程近似为自由落体运动,重力加速度大小取10 m/s 2,则她用于姿态调整的时间约为 ( ) A.0.2 s　　　    B.0.4 s　　　    C.1.0 s　　　    D.1.4 s 　    B　     解析    解法一　 运动员做自由落体运动,前5 m过程中有h1= g ,解得t1=1 s。全程10 m 过程中有h2= g ,解得t2=  s。运动员用于姿态调整所用的时间t=t2-t1≈0.4 s,B正确。 解法二　 自由落体运动是初速度为零的匀变速直线运动,通过连续相等位移所需时间 之比t1∶t2∶t3∶…=1∶( -1)∶( - )∶…,前5 m自由落体运动过程中有h1= g ,解 得t1=1 s;由推论可知t2=( -1)t1≈0.4 s,B正确。 返回目录 3.★★(2019课标Ⅰ,18,6分)如图,篮球架下的运动员原地垂直起跳扣篮,离地后重心上 升的最大高度为H。上升第一个 所用的时间为t1,第四个 所用的时间为t2。不计空 气阻力,则 满足 ( )   A.1< <2    B.2< <3    C.3< <4    D.4< <5 　    C　     返回目录 解析　竖直上抛至最高点的逆运动是自由落体运动。将H分为相等的4段,由上至下通 过各段的时间关系为T1∶T2∶T3∶T4=1∶( -1)∶( - )∶(2- ),所以 = = = 2+ ,C正确。 返回目录 4.★★(2025安徽,4,4分)汽车由静止开始沿直线从甲站开往乙站,先做加速度大小为a的 匀加速运动,位移大小为x;接着在t时间内做匀速运动,最后做加速度大小也为a的匀减 速运动,到达乙站时速度恰好为0。已知甲、乙两站之间的距离为8x,则( ) A.x= at2　　　    B.x= at2　　　     C.x= at2　　　    D.x= at2 　    A　     解析　设汽车做匀速直线运动的速度为v,根据运动学公式,在匀加速直线运动阶段有v2 -0=2ax,在匀减速直线运动阶段有0-v2=2(-a)x3,解得x3=x,根据题意可知8x=x+x2+x,解得x2= 6x,汽车在匀速直线运动阶段有x2=vt,联立解得x= at2,A正确。 返回目录 5.★★(2025福建,14,11分)在2024年巴黎奥运会上,我国游泳运动员创造了男子百米自 由泳新的世界纪录。在此次比赛中,运动员起跳后于t0时刻入水。入水后的运动过程可 近似分为三个阶段:t0~ t1段的前程游为匀减速直线运动,t1~ t2段为匀速游,t2~ t3段的冲刺 游为匀加速直线运动;速率v随时间t变化的图像如图所示。已知t0=0.9 s,t1=10.4 s,t2=44.4 s,t3=46.4 s,求该运动员在 (1)t0~ t1段的平均速度大小; (2)t2~ t3段的加速度大小; (3)t2~ t3段的位移大小。 返回目录 答案 (1)2.4 m/s    (2)0.1 m/s2    (3)4.2 m 解析    (1)设t0时刻的速度为v0,t1时刻的速度为v1,t0~t1段的位移为s1,平均速率为 ,以游泳 方向为正方向,由匀变速直线运动规律有s1= (v0+v1)(t1-t0), = ,解得 =2.4 m/s。 (2)设t2时刻的速度为v2,t3时刻的速度为v3,t2~t3段的加速度为a2,以游泳方向为正方向,由 加速度定义有a2= ,解得a2=0.1 m/s2。 (3)设t2~t3段的位移为s2,由匀变速直线运动规律有s2= (v2+v3)·(t3-t2),解得s2=4.2 m。 返回目录 高考模拟 6.★★(2025届海南文昌中学月考)如图所示为科技馆中一“反重力”展品,上端有一个 不断均匀滴水的水龙头,在频闪灯的照射下,可观察到一个个下落的水滴。当缓慢调节 灯光频率为f时,每次闪光时上一个水滴刚好落到下一个水滴的位置,可观察到水滴似乎 不再下落,而是固定在图中a、b、c、d位置不动。已知重力加速度g取10 m/s2,忽略空 气阻力,下列说法正确的是 ( ) A.f=10 Hz 　    A　     B.f=5 Hz C.水滴在c点的速度为2  m/s D.水滴在b、c、d点的速度之比为1∶2∶3 返回目录 解析　由匀变速直线运动的判别式可得Δy=gT2=10 cm,解得T=0.1 s,灯光频率f= =10 Hz,A正确,B错误。【关键:自由落体运动属于特殊的匀变速直线运动,适用匀变速直线 运动的基本公式和推论】水滴在c点的速度vc= =  m/s=4 m/s,C错误。水 滴在b点的速度vb= =  m/s=3 m/s,水滴在d点的速度vd=vc+gT=5 m/s,水滴 在b、c、d点的速度之比为3∶4∶5,D错误。 返回目录 易错警示 ab∶bc∶cd≠1∶3∶5,可得水滴在a点的速度不为零,故水滴在b、c、d点的速度之比 不等于1∶2∶3。 返回目录 7.★★(2026届湖南华大新高考联盟一模)道路千万条,安全第一条。一司机驾驶汽车以 20 m/s的速度行驶在平直公路上,当距路口停止线60 m时信号灯绿灯倒计时显示还有5 s,此时司机作出反应开始刹车,刹车过程汽车做匀减速直线运动。当绿灯熄灭时,汽车 恰好停在停止线位置。则该司机的反应时间约为 ( ) A.0.6 s　    B.0.8 s　    C.1 s　    D.1.2 s 　    C　     解析　设司机反应时间为t1,汽车以初速度v0=20 m/s匀速行驶,位移为x1=v0t1;设刹车时间 为t2,汽车匀减速至静止,平均速度为 = ,位移x2= t2;总位移x=x1+x2、总时间t=t1+t2, 联立解得t1=1 s,C正确。 返回目录 8.★★★(2026届湖北孝感高级中学月考)如图所示,两个光滑斜面在B处平滑连接,小球 在A点获得大小为8 m/s的速度沿斜面向上运动,到达B点时速度大小为6 m/s,到达C点时 速度减为0。已知AB=BC,下列说法正确的是 ( )   A.小球在AB、BC段的加速度大小之比为9∶16 B.小球在AB、BC段运动时间之比为3∶7 C.小球经过BC段中点位置时速度大小为3 m/s 　    B　     D.小球由A运动到C的平均速率为5 m/s 返回目录 解析　设AB=BC=L,根据速度与位移关系式可得,小球在AB段加速度大小a1= ,在 BC段加速度大小a2= ,代入数据解得a1= (m/s2)、a2= (m/s2),故a1∶a2=7∶9,A错 误。根据平均速度 = = 可得,小球在AB段运动时间t1= = (s),在BC段运动 时间t2= = = (s),解得t1∶t2=3∶7,B正确。小球经过BC段中点位置时的速度大小 v= =  m/s=3  m/s,C错误。小球由A运动到C的平均速率为 = = 4.2 m/s,D错误。 返回目录 9.★★★(多选)(2026届陕西多校开学考)某学校组织同学们自制水火箭。在发射过程 中,一水火箭(视为质点)由静止开始从水平地面上以10 m/s2的加速度竖直向上运动了5 m,然后失去动力。若不计空气阻力,取重力加速度大小g=10 m/s2,关于该水火箭在空中 的运动,下列说法正确的是 ( ) A.最大速度为10 m/s B.运动的时间为(2+ ) s C.离地的最大高度为15 m D.落回地面时水火箭的速度大小为10  m/s 　    BD　     返回目录 解析    阶段一     由静止开始向上做匀加速直线运动至失去动力 根据h1= a ,解得t1= =  s=1 s; 此时水火箭的速度大小v1=at1=10 m/s。 阶段二     失去动力后,向上做匀减速直线运动至最高点 失去动力后,水火箭做竖直上抛运动,到达最高点所用时间t2= =1 s;水火箭继续上升的 高度h2= t2=5 m; 水火箭离地的最大高度为h=h1+h2=10 m,C错误。 返回目录 阶段三     从最高点到落回地面,做自由落体运动 由h= g ,解得t3= =  s=  s; 该水火箭在空中的运动时间t=t1+t2+t3=(2+ ) s,B正确。水火箭落回地面时的速度大小 v=gt3=10  m/s,可得最大速度为10  m/s,A错误,D正确。 一题多解 竖直上抛运动整体分析 取竖直向上为正,从失去动力至落回地面,根据-h1=v1t'- gt'2可得,从失去动力至落回地面 所用的时间t'=(1+ ) s;根据v2- =2gh1,解得落回地面时的速度大小v=10  m/s。 返回目录 10.★★★(2026届江西赣州中学开学考)如图,一长为L=0.4 m的金属管从地面以v0的速 率竖直上抛,管在运动过程中保持竖直,管口正上方高h=1.2 m处有一小球同时自由下 落,金属管落地前小球从管中穿过。已知重力加速度g=10 m/s2,小球直径小于管的内径, 不计空气阻力。若小球在管下降阶段穿过管,则v0可能是( ) A.1 m/s　　　    B.2 m/s C.3 m/s　　　    D.4 m/s 　    C　     返回目录 解析    【关键:利用临界值进行分析】若小球刚好在管上升到最高点时穿过金属管,则 位移关系满足L+h= g + ,解得v0=4 m/s;若小球在金属管落地前瞬间穿过管,可得 L+h= g ,解得v'0=2  m/s;v0的范围为2  m/s<v0<4 m/s,C正确。 返回目录 一题多解 利用相对运动分析 小球相对金属管向下做速度为v0的匀速直线运动;金属管由地面上抛至最高点的时间t1 = ,可得L+h=v0· ,解得v0=4 m/s;金属管由出发至落回地面的时间t2=2 ,可得L+h=v0·  ,解得v0=2  m/s;v0的范围为2  m/s<v0<4 m/s。 返回目录  多过程问题中利用整体思维判断能量关系 (多选)(2025届重庆西南大学附中月考)如图所示,一竖直圆管质量为M,下端距水平地面 的高度为L,顶端塞有一质量为m的小球。圆管由静止自由下落,与地面发生多次弹性碰 撞,且每次碰撞时间均极短。在运动过程中,管始终保持竖直,小球未从管内掉出。已知 M=5m,球和管之间的滑动摩擦力大小为5mg,g为重力加速度的大小,不计空气阻力。则  ( )   　    ACD　     创新风向·挑战思维 返回目录 A.圆管第一次弹起后上升的过程中一直减速运动 B.圆管第一次弹起后上升的过程中小球的加速度始终等于4g C.圆管的长度可能为 L D.圆管第一次与地面碰撞反弹后,离开地面的最大高度为 L 返回目录 解析    阶段一     管第一次与地面碰撞前,管与小球一起做自由落体运动 管与地面第一次碰撞前瞬间,根据 =2gL可得管与小球速度均为v1= ; 阶段二     弹起后管的速度等大反向,而小球的速度不变,圆管上升,小球继续下降 对小球,根据牛顿第二定律可得5mg-mg=ma1,解得a1=4g,方向向上; 对圆管,根据牛顿第二定律可得5mg+Mg=Ma2,解得a2=2g,方向向下; 以竖直向上为正方向,设经过时间t共速, 则v共=-v1+a1t=v1-a2t, 解得达到共速所需时间t= =  ,共同速度v共=  ; 返回目录 设此时管下端距地面的高度为h1,根据运动学公式可得h1= t= L; 阶段三     共速后,管与小球将以加速度g减速上升h2到达最高点 根据运动学规律可得h2= = 。 根据三个阶段的分析可得,管第一次落地弹起后上升的最大高度H1=h1+h2= L,故圆管 第一次弹起后上升的过程中一直减速运动;小球先以大小为4g的加速度做匀减速运动, 减速为零后再以大小为4g的加速度向上做匀加速运动,当与管共速后,整体一起以大小 为g的加速度向上做匀减速运动,A、D正确,B错误。 【关键:整个运动过程中,系统机械能损失来源于小球与管之间的摩擦生热;当系统最终 处于地面且速度减为零时,小球恰好不从管内掉出】 返回目录 根据能量守恒定律可得5mgx=MgL+mg(x+L),解得x= L,所以管的长度范围是x'≥ L,C 正确。 返回目录 $