第一单元 第3讲 自由落体运动与竖直上抛运动（PPT课件）-【高考快车道】2027年高考物理大一轮总复习（通用版）

该高中物理高考复习课件聚焦“自由落体运动与竖直上抛运动”专题，依据高考评价体系梳理了基本规律、推论比例、对称性等核心考点，明确了选择（占比约40%）和计算（占比约35%）的高频考查形式，通过模拟题实例归纳了多过程问题、图像分析等常考题型，构建了系统的知识网络。 课件亮点在于“科学思维导向的分层突破”，如例4结合分段法与全程法解析竖直上抛运动，培养模型建构能力，例3通过频闪照片运用逐差法强化科学推理素养。特设“辨别明理”易错点判断和“技法点拨”解题步骤，助力学生掌握多解问题应对技巧，教师可依托此课件实现考点精准突破，提升复习效率。

第3讲 自由落体运动与竖直上抛运动 1 必备知识自查 核心考点探究 ◆ ◆ 考点精讲 课时作业 2 一、自由落体运动 1.基本规律 (1)从静止开始的、只受重力作用的匀加速直线运动. (2) 基本公式：____;_ _____; . 2.自由落体运动推论比例公式 可充分利用自由落体运动初速度为零的特点、比例关系及推论等规律解题. (1) 从运动开始连续相等的时间内位移之比为___________. (2)从运动开始的一段时间内的平均速度 . (3) 连续相等的时间内位移的增加量相等,即 _____. 必备知识自查 3 二、竖直上抛运动 1.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， 下降阶段做自由落体运动. (2)基本公式 ①速度与时间的关系式：____________； ②位移与时间的关系式： ___________. 必备知识自查 4 2.竖直上抛运动的特性 (1)对称性 ①时间对称：物体上升过程中从<m></m>所用时间<m></m>和下降过程中从<m></m> 所用时间<m></m>相等. ②速度对称：物体上升过程经过<m></m>点的速度与下降过程经过<m></m>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. 必备知识自查 5 【辨别明理】 1.同一地点，轻重不同的物体 值一样大.( ) √ 2.自由落体运动中相等时间内速度变化量相同.( ) √ 3.不计空气阻力，物体从某高度由静止下落，任意两个连续相等的时间间 隔 内的位移之差恒定.( ) √ 4.物体做竖直上抛运动，速度为负值时，位移也一定为负值.( ) × 5.做竖直上抛运动的物体，在上升过程中，速度变化量方向是竖直向下的. ( ) √ 必备知识自查 6 考点一 自由落体运动 例1 [2025· 陕西咸阳模拟] 巴黎奥运会女子单人10米跳台比赛中，运动员 在跳台上倒立静止，然后下落，前一半位移完成技术动作，后一半位移完 成姿态调整后几乎无水花进入水面.假设整个下落过程近似为自由落体运 动，则运动员用于完成技术动作和姿态调整的时间之比为( ) A. B. C. D. √ 核心考点探究 7 [解析] 运动员下落过程的总时间 ，用于完成技术动作的时间 ，用于姿态调整的时间 ，则运动 员用于完成技术动作和姿态调整的时间之比 ，故选D. 核心考点探究 8 例2 如图所示，用一把直尺可以测量神经系统的反应速度.请 你的同学用手指拿着一把长 的直尺，你在零刻度线做抓 尺的准备，当他松开直尺，你见到直尺向下落时，立即用手 抓住直尺，记录抓住处的刻度，重复以上步骤多次.现有甲、 乙、丙三位同学相互测定神经系统的反应速度得到以下数据 (单位：，取 ，不计空气阻力)，下列说法正确的 是( ) 第一次 第二次 第三次 甲 23 22 20 乙 24 9 21 丙 19 16 12 核心考点探究 9 A.甲同学的最快的反应时间为 B.乙同学第二次实验的测量数据是准确的 C.若将该直尺的刻度改造成“反应时间”，则其刻度均匀 D.若某同学的反应时间约为 ，则不能用该直尺测量他的 反应时间 √ 第一次 第二次 第三次 甲 23 22 20 乙 24 9 21 丙 19 16 12 核心考点探究 [解析] 根据自由落体运动的位移公式，可得，反应时间 ， 可知下落高度 越小，则反应越快，则甲同学的最快的反应时间 ，故A错误；乙同学第二次实验的测量数据差异太大， 是不准确的，故B错误；根据，可知， 与 不成正比，故改造后刻度 分布不均匀，故C错误；若某同学的反应时间约为 ，则该直尺下降 的高度 ，则不能用该直尺测量他的反应时 间，故D正确. 核心考点探究 11 例3 (多选)[2025·河北廊坊模拟] 小球从靠近竖直砖墙的某位置由静止释 放，用频闪方法拍摄的小球位置如图中0、1、2、3、4所示.已知连续两次 闪光的时间间隔均为，每块砖的厚度为，重力加速度为 ，空气阻力不 计.由此可知( ) A.小球下落过程中的加速度大小为 B.小球经过位置2时的瞬时速度大小为 C.小球经过位置3时的瞬时速度大小为 D.小球从位置1到位置4过程中的平均速度大小为 √ √ 核心考点探究 12 [解析] 由逐差法 ，可得小球在下落过程中的加速度为 ，故A正确；小球经过位置2时的瞬时 速度大小为 ，故B错误； 小球经过位置3时的瞬时速度大小为 ，故C错误；小球从位 置1运动到位置4过程中的平均速度大小 ，故D正确. 核心考点探究 13 考点二 竖直上抛运动 竖直上抛运动的两种研究方法 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、加速度向下的匀变速直线运动， ， (以竖直向上为正方向) (1)若，物体上升，若 ，物体下落 (2)若，物体在抛出点上方，若 ，物体在抛出点下方 核心考点探究 14 例4 [2025·湖北孝感调研] 在某次跳水比赛中，一位运动员从离水面 高的平台上向上跃起，举起双臂直体离开台面，此时其重心位于从手到脚 全长的中点，跃起后重心升高 达到最高点，落水时身体竖直，手先 (1) 运动员起跳时的速度大小 ； [答案] [解析] 上升阶段有 代入数据解得 . 入水(在此过程中运动员水平方向的运动忽略不计)，求： 计算时，可以把运动员看作全部质量集中在重心的一个质 点，取 核心考点探究 15 例4 [2025·湖北孝感调研] 在某次跳水比赛中，一位运动员从离水面 高的平台上向上跃起，举起双臂直体离开台面，此时其重心位于从手到脚 全长的中点，跃起后重心升高 达到最高点，落水时身体竖直，手先 (2) 从离开跳台到手接触水面所经历的时间 (本问结果可保 留根号). [答案] 入水(在此过程中运动员水平方向的运动忽略不计)，求： 计算时，可以把运动员看作全部质量集中在重心的一个质 点，取 核心考点探究 16 [解析] 解法一：分段法 上升阶段有 代入数据解得 自由落体运动过程有 其中 解得 所以从离开跳台到手接触水面所经历的时间 . 核心考点探究 17 解法二：全程法 取竖直向上为正方向，初速度 ，位移为 由匀变速直线运动位移与时间的关系得 解得 ，另一解为负值，舍去. 核心考点探究 [技法点拨] 1.多过程问题的解题步骤 (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.多过程问题的解题关键 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. 核心考点探究 19 例5 高抛发球是网球发球的一种，是指运动员把网球竖直向上抛出，在网 球下降过程中某时刻将网球击出.若某次竖直抛出的网球在上升的过程中， 开始内上升的高度与最后内上升的高度之比为 ，不计空气阻 力，重力加速度取 ，则网球( ) A.最后内上升的高度为 B.最初中间时刻的速度大小为 C.上升过程的时间为 D.上升的最大高度为 √ 核心考点探究 20 [解析] 根据题意，由逆向思维可知，竖直上抛最后 即自由落体开始 ，则最后内上升的高度为 ， 故A错误；最初上升的高度为 ，由中间时刻的瞬时 速度等于这段时间的平均速度可得，最初 中间时刻的速度大小为 ，故B错误；从最初 中间时刻到最高点的时间为 ，上升过程的时间为 ，上升的最大高度 为 ，故C错误，D正确. 核心考点探究 21 课时作业 22 1.(多选)伽利略为了研究自由落体运动的规律，将落 体实验转化为著名的“斜面实验”，如图所示.下列说法 正确的是( ) A.让小球沿长直斜面滚下，使运动时间变长，方便更准确地观察与测量 B.实验中需要测量的物理量是速度和时间，来验证速度是否与时间成正比 C.实验中需要验证从静止开始滚下的小球，运动的位移与时间是否成正比 D.实验发现，沿不同倾角的斜面运动，小球都做匀变速直线运动，由此类 推至斜面倾角为 (即自由下落)时，小球仍做匀变速直线运动 √ √ 课 时 作 业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 23 [解析] 让小球沿长直斜面滚下，可减小其加速度，使运动时间变长，方 便更准确地观察与测量，A正确；实验中需要测量的物理量是位移和时间， 验证从静止开始滚下的小球，运动的位移与时间的平方是否成正比，得出 小球做匀变速直线运动的结论，B、C错误；实验发现，沿不同倾角的斜 面运动，小球都做匀变速直线运动，由此类推 至斜面倾角为 (即自由下落)时，小球仍做 匀变速直线运动，D正确. 课 时 作 业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 24 2.[2025·辽宁本溪二模] 位于湖南省长沙市梅溪湖国际文化艺术中心附近 的梅溪湖音乐喷泉，其喷泉喷水高度可达 左右，是目前中国大型音 乐喷泉之一.梅溪湖音乐喷泉结合了音乐、灯光和水柱的表演，成了当地 的一个著名景点，吸引了大量游客前来观赏.如果某时刻喷泉喷出的高度 为，重力加速度取 ，则水离开喷头的初速度大小约为 ( ) A. B. C. D. [解析] 根据竖直上抛运动的规律有 ，可得 ，故选C. √ 课 时 作 业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 25 3.[2025·河北秦皇岛模拟] 随着社会的进步，世界各地建筑物的高度越来 越高.一同学为了估测某建筑物的高度，由楼顶静止释放一物体，测得物 体落地前内下落的高度为，重力加速度取 ，则该建筑物 的高度约为( ) A. B. C. D. [解析] 设物体下落的时间为，测得物体落地前 内下落的高度为 ，解得 ，则该建筑物的高度约为 ，故选B. √ 课 时 作 业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 26 4.[2023·广东卷] 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或加速度随时间 变化的图像是 ( ) A. B. C. D. √ 课 时 作 业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 27 [解析] 铯原子团先做竖直上抛运动,后做自由落体运动,加速度不变, 图 像是一条倾斜的直线,A、B错误;取竖直向上为正方向,加速度方向一直竖直 向下,加速度的数值一直为负值且恒定,C错误,D正确. A. B. C. D. 课 时 作 业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 28 5.如图所示，调节家中水龙头，让水一滴一滴由静止开始不断下落，每两 个相邻水滴之间时间间隔相等，忽略空气阻力和水滴间的相互影响，则在 水滴落地前，下列说法正确的是( ) A.1、2两水滴之间的距离保持不变 B.1、2两水滴在下落过程中距离越来越大 C.1、2两水滴之间的速度差越来越大 D.以水滴3为参考系，水滴1做匀加速直线运动 √ 课 时 作 业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 29 [解析] 设两水滴之间的时间间隔为，则第2滴水滴下落时间 时，1、2两 水滴的距离，则随时间 的增 加1、2两水滴在下落过程中距离越来越大，选项A错误，B正确；1、2两 水滴之间的速度差 ，保持不变，选项C错误； 以水滴3为参考系，因水滴的加速度均相同，可知水滴1做匀速 直线运动，选项D错误. 课 时 作 业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 30 6.(多选)[2025·云南曲靖模拟] 某同学在墙前连续拍照时，恰好有一白色小 石子从墙前的某高处由静止落下，拍摄到石子下落过程中的一张照片如图 所示.由于石子的运动，它在照片上留下了一条模糊的径迹.已知每层砖的 平均厚度为，这个照相机的曝光时间为，则 取 ( ) A.石子下落到位置时的速度约为 B.石子下落到位置时的速度约为 C.石子下落到位置所需的时间约为 D.石子下落到位置所需的时间约为 √ √ 课 时 作 业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 31 [解析] 由图可以看出，在曝光的时间内，石子下降了大约有两层砖的厚 度，所以段的平均速度为 ，由于时间极 短，石子下落到 位置的速度近似等于曝光时间内的平 均速度，则有，根据 ，可得石 子下落到位置所需的时间约为 ， 故选B、C. 课 时 作 业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 32 7.如图所示，有三架无人机静止在空中，离地面的高度之比 .若同时由静止释放炸弹、、 ,不计空气阻力，则以下 说法正确的是( ) A.、、下落时间之比为 B.、、落地前瞬间速度大小之比为 C.与落地的时间差等于与 落地的时间差 D.与落地的时间差小于与 落地的时间差 √ 课 时 作 业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 33 [解析] 根据，可得，可知、、 下落时间之比为 ，则与落地的时间差与与 落地的时间差之比为 ，可知与落地的时间差小于与 落地的时间差，故A、 C错误，D正确；根据，可知、、 落地前瞬间速度大小之比为 ，故B错误. 课 时 作 业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 34 8.(多选)[2025·陕西商洛二模] 小王将甲、乙两球从不同高度处由静止释放 (先释放下方的甲球)，以乙球释放的时刻为计时起点，测得两球间的高度差 随时间变化的关系如图所示，图线的斜率为，图线在纵轴上的截距为 . 重力加速度大小为 ，两球均视为质点，不计空气阻力.下列说法正确的是 ( ) A.两球释放的时间差为 B.两球释放的时间差为 C.甲球释放时，两球间的高度差为 D.甲球释放时，两球间的高度差为 √ √ 课 时 作 业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 35 [解析] 设两球释放的时间差为，以乙球释放的时刻为计时起点，则在 时刻，根据自由落体运动公式可得甲球下落的高度为 ， 乙球下落的高度为，位移间的关系为 ，联立 整理可得，结合题图可知斜率为 ，解得两球 释放的时间差为 ，结合题图可知截距为 ，解得甲球释放时，两球间的高度差 为 ，故选A、D. 课 时 作 业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 36 9.(多选)如图所示，两个小球、通过长为 的轻绳连接，现用手拿着上端 的小球由静止释放两球，释放时小球距离地面的高度为 ，两个小球相 继落地的时间间隔为 ，两个小球落地后不再反弹，不考虑空气阻力，则 下列说法中正确的是( ) A.小球落地速度比小球 落地速度小 B.两个小球从释放至最后都落地的过程中，轻绳的拉力一直 为零 C.若增大，则两个小球相继落地的时间间隔 变小 D.若增大，则两个小球相继落地的时间间隔 变大 √ √ 课 时 作 业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 37 [解析] 落地前，以、 为整体，可知整体做自由落体运动，轻绳的拉力 为0，落地后，绳子松弛，轻绳的拉力仍为0， 继续做自由落体运动，则 有，，可知小球落地速度比小球 落地速度大， 故A错误，B正确；若增大，则小球落地时，小球的速度 增大，则根据匀变速直线运动规律有 ， 可知两个小球相继落地的时间间隔 一定变小，故C正确，D 错误. 课 时 作 业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 38 10.(多选)[2025·陕西咸阳模拟] 某同学用一氦气球悬挂一重物(可视为质点)， 从地面释放后沿竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，过了一段时间 后，悬挂重物的细线断裂，又经过相同的时间，重物恰好落到地面.已知细 线断裂时重物的高度为 ，细线断裂后重物仅受到重力作用，重力加速度大 小为 .下列说法正确的是( ) A.细线断裂前重物的加速度大小为 B.细线断裂时重物的速度大小为 C.重物上升的最大高度为 D.重物落地时的速度大小为 √ √ 课 时 作 业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 39 [解析] 设重物匀加速上升的加速度大小为，时间为 ，根据题意有 ，解得 ，故A正确；设细线断裂 时重物的速度大小为，有，解得 ，故B 错误；细线断裂后，重物向上做匀减速运动，有 ， 解得，则重物上升的最大高度 ，故C正 确；根据 ，可得重物落地时的速度大小为 ，故D错误. 课 时 作 业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 40 11.[2025·吉林长春二模] 某小区发生一起高空坠物案件，警方在调取事发 地监控后截取了两个画面，合成图片如图所示，图中黑点为坠落的重物. 重物经过、两点的时间间隔为 ，各 楼层平均高度约为 ，阴影部分为第14层 的消防通道.重物可视为由静止坠落，忽略 空气阻力，重力加速度取 .请估算： 课 时 作 业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 41 (1) 重物开始坠落的楼层； [答案] 16楼 [解析] 由图片可知，在时间内下落了约 的高度，设重 物由点开始下落，的距离为，重物经过 的时间为 ，则有 ， 解得 结合图片中 点位置，可确定重物从16楼开始坠 落. 课 时 作 业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 42 11.[2025·吉林长春二模] 某小区发生一起高空坠物案件，警方在调取事发 地监控后截取了两个画面，合成图片如图所示，图中黑点为坠落的重物. 重物经过、两点的时间间隔为，各楼层平均高度约为 ，阴影部 (2) 重物刚接触地面时的速度大小(计算结果取 整数). [答案] 或 分为第14层的消防通道.重物可视为由静止坠落， 忽略空气阻力，重力加速度取 .请估算： 课 时 作 业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 43 [解析] 设到地面的距离为，重物刚接触地面的速度为 ，由(1)问结果 可知 解得或 课 时 作 业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 44 12.[2025·四川南充三模] 如图甲所示，将、 两小球从空中同一位置以相 等速率在0时刻分别竖直向上和竖直向下抛出，它们的 图像如图乙 所示，已知球在时触地，重力加速度为 ，忽略空气阻力.下列说法正 确的是( ) A.抛出点到地面的高度为 B.球在 时回到抛出点 C.落地前球相对 球做匀加速直线运动 D.球在第一个内和第二个内的位移之比为 √ 课 时 作 业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 45 [解析] 根据题意，由运动学公式可得，抛出点到地面的高度为 ，故A错误；根据题意，结合图乙， 由对称性可知，球在时回到抛出点，故B正确；取向下为正方向， 球的速度为，球的速度为，则落地前 球相 对球的速度为，即落地前球相对 球做匀速直线运动， 故C错误； 课 时 作 业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 46 根据题意，由运动学公式可得，球在第一个 内位移为 ，球在第二个内的位移 ，可 知，球在第一个内和第二个内的位移之比不是 ，故D错误. 课 时 作 业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 47 $