1.3 自由落体运动和竖直上抛运动 多过程问题 课件 -2027届高三物理一轮复习

该高中物理高考复习课件聚焦直线运动中的自由落体运动、竖直上抛运动及多过程问题三大核心考点，依据高考评价体系明确各考点考查要求，通过分析近五年真题归纳出多过程问题占比45%、竖直上抛运动占30%的高频考点分布，梳理出测量重力加速度、相遇问题等常考题型，构建系统备考框架。 课件亮点在于“考点拆解+真题突破+素养融合”策略，如以自由落体测重力加速度实验为例，培养学生科学探究中的证据收集与分析能力，通过竖直上抛相遇问题的相对运动模型建构，提升科学思维中的模型建构素养。特设多过程问题连接点速度分析技巧，帮助学生掌握分段法与全程法解题关键，教师可据此实施精准复习，助力学生高效冲刺高考。

第1章 直线运动 第3节 自由落体运动和竖直上抛运动 多过程问题 1 考点一 自由落体运动 考点二 竖直上抛运动 考点三 匀变速直线运动中的多物体和多过程问题 2 考点一 自由落体运动 3 1.自由落体运动特点和基本规律 （1）运动特点：初速度为___，加速度为___的匀加速直线运动。 （2）基本规律： 匀变速直线运动 自由落体运动 0 4 2.应用自由落体运动规律解题时的注意要点 （1）自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，可利用比例关系及推论等规律解题。 ①从开始下落，连续相等时间内下落的高度之比为<m></m> 。 ②<m></m>。相等时间内，速度变化量相同。 ③连续相等时间<m></m>内下落的高度之差<m></m>。 （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。 5 【视角1】　利用自由落体运动测重力加速度 例1 某物理兴趣小组利用自由落体运动测量重力加速度的装置如图甲所示。装置竖直放置，通过电磁铁控制小球的下落，利用计时器可测出小球从光电门1到光电门2所用的时间t，装置上的直尺可测出小球从自由下落的位置到光电门1的距离h1和从自由下落的位置到光电门2的距离h2，每改变一次光电门1和光电门2的位置，就会测出一个时间t，多次测量后，若以为横轴，利用数据作出一条倾斜直线，如图乙所示，则纵轴代表的物理量为　　　(填“t”或“t2”)。若图像的斜率为k，则重力加速度大小为　　(用k表示)。由于电磁铁剩磁，断开电磁铁的电源后，小球并不会立即下落，设每次都会延缓一小段时间Δt后再下落，Δt的存在会使重力加速度的测量值　　　　(填“变大”“变小”或“不变”)。  t2 不变 6 [解析] 设小球自由下落到光电门1的时间为t1，自由下落到光电门2的时间为t2，有h1=g，h2=g，t=t2-t1，联立解得t2=，则纵轴表示的物理量为t2。所以分析可知斜率k=，解得g=，以上可知g的值与h1、h2与t和Δt均无关，重力加速度的测量值不变。 7 【视角2】　非质点做自由落体运动 例2 如图所示，木杆长5 m，上端固定在某一点，由静止放开后让它自由落下(不计空气阻力)，木杆通过悬点正下方20 m处的圆筒AB，圆筒AB长为5 m，取g=10 m/s2，求: 8 （1）木杆通过圆筒的上端A所用的时间t1； [解析] 木杆由静止开始做自由落体运动， 设木杆的下端到达圆筒上端A所用的时间为t下A h下A=g，h下A=20 m-5 m=15 m 解得t下A= s 设木杆的上端到达圆筒上端A所用的时间为t上A h上A=g，解得t上A=2 s 则木杆通过圆筒上端A所用的时间 t1=t上A-t下A=(2-) s 9 （2）木杆通过圆筒AB所用的时间t2。 [解析] 设木杆的上端到达圆筒下端B所用的时间为t上B，则h上B=g，h上B=20 m+5 m=25 m 解得t上B= s，则木杆通过圆筒所用的时间t2=t上B-t下A=(-) s。 10 考点二 竖直上抛运动 11 1.竖直上抛运动特点和基本规律 （1）运动特点：初速度方向竖直向上，加速度为 ，上升阶段做匀减速运动， 下降阶段做__________运动。 （2）基本规律 ①速度与时间的关系式：____________； ②位移与时间的关系式： 。 自由落体 12 2.竖直上抛运动的重要特性 （1）对称性 ①时间对称：物体上升过程中从所用时间和下降过程中从所用时间 相等（如图），同理 。 ②速度对称：物体上升过程经过点的速度与下降过程经过 点的速度大小相等。 （2）多解性：当物体经过抛出点上方某个位置时，可能处于上升阶段，也可能处于下降阶段，造成多解，在解决问题时要注意这个特性。 13 3.竖直上抛运动的研究方法 分段法 上升阶段： 的匀减速直线运动 下降阶段：自由落体运动 全程法 初速度向上，加速度为的匀变速直线运动， ， （以竖直向上为正方向） 若，物体上升；若 ，物体下落 若，物体在抛出点上方；若 ，物体在抛出点下方 14 【视角1】　全程法和分段法求解竖直上抛运动 例1 (多选)在高度h=20 m楼顶边缘将一物体竖直向上抛出，物体上升的最大高度为5 m，不计空气阻力，g取10 m/s2下列说法正确的是(　 　) A.经过1 s物体回到抛出点相同高度 B.抛出的初速度大小为10 m/s C.当速度大小为5 m/s时，运动时间可能为1.5 s D.当位移大小为3 m，运动时间可能为 s BCD 15 [解析] 取竖直向上为正方向，物体竖直向上抛出，设初速度为v0。由题知，物体上升的最大高度为h'=5 m，则有=2gh'，解得v0=10 m/s，物体竖直上抛到速度为零所用的时间为t==1 s，故经过1 s物体上到最高点，即离抛出点5 m处，故A错误，B正确；当物体的速度大小为5 m/s，方向向上时，根据速度时间公式有v=v0-gt1，代入数据解得t1= s=0.5 s，当物体的速度大小为5 m/s，方向向下时，根据速度时间公式有-v=v0-gt1，代入数据解得t1= s=1.5 s，故C正确；当物体的位移大小为3 m，方向向上时，根据位移时间公式有x=v0t-gt2，代入数据解得t1= s，t2= s，当物体的位移大小为3 m，方向向下时，根据位移时间公式有-x=v0t-gt2，代入数据解得t3= s，另一值舍弃，故D正确。 【视角2】　自由落体与竖直上抛相遇问题 例2 一长为L的金属管从地面以v0的速率竖直上抛，管口正上方高h(h>L)处有一小球同时自由下落，金属管落地前小球从管中穿过。已知重力加速度为g，不计空气阻力。关于该运动过程说法正确的是( ) B A.小球穿过管所用时间大于 B.若小球在管上升阶段穿过管，则v0> C.若小球在管下降阶段穿过管，则<v0< D.小球不可能在管上升阶段穿过管 17 [解析] 两物体竖直方向加速度相同，所以小球相对管来说在做匀速直线运动，所以小球穿过管所用时间为，t=，故A错误；刚好在管上升最高点穿过管有L+h-=g，解得v0= 若小球在管上升阶段穿过管，则v0>，故B正确；若小球在管刚着地时穿管，有h+L=g，解得v0=，结合B分析可知小球在管下降阶段穿过管则<v0<，故C错误；根据以上分析可知D错误。故选B。 18 考点三 匀变速直线运动中的多物体和多过程问题 19 1.多物体问题 研究多物体在空间上重复同样的运动时，可利用一个物体的运动取代多物体的运动， 照片中的多个物体认为是一个物体在不同时刻所处的位置，如水龙头滴水、直升机定 点空降、小球在斜面上每隔一定时间间隔连续释放等，均可把多物体问题转化为单物 体问题求解。 20 2.多过程问题 （1）一般的解题步骤 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。 （2）解题关键 多运动过程的连接点的速度是联系两个运动过程的纽带，因此，对连接点速度的求解 往往是解题的关键。 21 【视角1】　多物体 例1 如图甲所示为哈尔滨冰雪大世界游客排队滑冰滑梯的场景，在工作人员的引导下，每间隔相同时间从滑梯顶端由静止开始滑下一名游客，将某次拍到的滑梯上同时有多名游客的照片简化为如图乙所示，已知AB和BC间的距离分别为2.5 m和3.5 m，求: （1）CD间距离多远； [解析]游客在滑梯上做匀加速直线运动，根据匀加速直线运动的规律可知，在相邻相等时间内位移差相等，即CD-BC=BC-AB，解得CD=4.5 m。 22 （2）此刻A的上端滑道上还有几人； （3）此时A距滑道顶端多远。 [解析]相邻两人间的距离差为1 m，所以此刻A的上端滑道上还有2人。 [解析]设相邻两名游客的时间间隔为T，下滑的加速度为a，则有Δs=CD-BC=aT2，即aT2=1 m，A此时的速度为vA== m/s，联立两式解得vA=2aT，此时A距滑道顶端s==2aT2=2 m。 23 【视角2】 多过程 例2 有一部观光电梯，启动时匀加速上升的加速度大小为2 m/s2，制动时匀减速上升的加速度大小为1 m/s2，中间阶段电梯可匀速运行，电梯运行上升的高度为48 m。求: （1）若电梯运行时限速为9 m/s，电梯升到最高处的最短时间是多少； [解析] 要想所用时间最短，则电梯只有加速和减速过程，而没有匀速过程，设最大速度为vm，由位移速度关系式得h=+ ，代入数据解得vm=8 m/s 因为vm=8 m/s<9 m/s，符合题意加速的时间为t1== s=4 s 减速的时间为t2== s=8 s 运动的最短时间为tmin=t1+t2=12 s 24 （2）如果电梯先匀加速上升，然后匀速上升，最后匀减速上升，全程共用时间为15 s，上升的最大速度是多少。 [解析]设加速的时间为t1'，减速的时间为t2'，匀速上升时的速度为v，且v<8 m/s 则加速的时间为t1'= 减速的时间为t2'= 匀速运动的时间为t=15 s-t1'-t2' 上升的高度为h=(t1'+t2')+v(15 s-t1'-t2') 联立解得v=4 m/s，另一解不合理，舍去。 25 $