第3讲 自由落体运动和竖直上抛运动-【优学精研】2027年高考物理一轮总复习教用Word

第3讲　自由落体运动和竖直上抛运动

1.掌握自由落体运动和竖直上抛运动的规律，并能解决实际问题。

2.理解竖直上抛运动的对称性和多解性。

考点一　自由落体运动

知识速记

1.运动特点：初速度为　0　，加速度为　g　的匀加速直线运动。

2.基本规律

　〔人教版必修第一册P48演示改编〕一个两端封闭的玻璃管（也称牛顿管），其中一端有开关，玻璃管可以与外界相通，把质量不相同的铁片和羽毛放到玻璃管中，玻璃管竖直放置，如图所示，让铁片和羽毛从玻璃管上方同时开始下落，判断下列说法的正误。

（1）玻璃管内存在空气时，金属片和羽毛均做自由落体运动。（　×　）

（2）玻璃管内存在空气时，金属片和羽毛下落的加速度相同。（　×　）

（3）玻璃管抽成真空后，金属片和羽毛下落一样快。（　√　）

（4）玻璃管抽成真空后，在北京和赤道分别做该实验，铁片下落的时间相同。（　×　）

训练落实

1.〔人教版必修第一册P53·T4改编〕用照相机拍摄从某砖墙前的高处自由落下的石子，拍摄到石子在空中的照片如图所示。由于石子的运动，它在照片上留下了一条模糊的径迹AB。已知石子从地面以上2.5 m的高度下落，每块砖的平均厚度为6 cm，则（g取10 m/s2）（　　）

A.图中径迹长度约为0.06 m

B.A点离释放点的高度约为0.5 m

C.曝光时石子的速度约为6.3 m/s

D.照相机的曝光时间约为0.01 s

解析：C　由题图可看出径迹长度约为Δx＝2d＝0.12 m，故A错误；A点离释放点的高度约为h＝2.5 m－0.06×8.6 m＝1.984 m，故B错误；曝光时石子的速度约为v2＝2gh，解得v≈6.3 m/s，故C正确；由于AB长度较小，故可以近似将石子在AB段的运动看作做匀速直线运动，故时间为 t＝ s＝0.019 s，故D错误。

2.如图所示，一根直棒长度为10 m，用手提着其上端，在其下端的正下方10 m处有一长度为6 m的、内径比直棒大得多的空心竖直管子，放开后让直棒做自由落体运动（不计空气阻力，重力加速度取g＝10 m/s2）。求：

（1）直棒下端下落至空心管上端时所用的时间；

（2）直棒通过该空心管所用的时间。

答案：（1）1.41 s　

（2）0.87 s

解析：（1）直棒下端下落至空心管上端（下落高度h1＝10 m）的过程，

根据自由落体位移公式可得h1＝g

解得t1＝ s≈1.41 s。

（2）直棒上端下落至空心管下端（下落高度h2＝26 m）的过程，根据自由落体位移公式可得

h2＝g

解得t2≈2.28 s

直棒通过该空心管所用的时间为

Δt＝t2－t1＝0.87 s。

考点二　竖直上抛运动

要点深化

1.竖直上抛运动的基本性质

2.竖直上抛运动的对称性

（2026·海南三亚模拟）音乐喷泉以其高水柱、丰富的灯光和音乐表演而著名，吸引了众多游客前来观赏和拍照。已知某喷泉能达到的最大高度为50 m，当水到达最高点后水流从四周散开，喷泉