2.4 自由落体运动 课件 -2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

该高中物理课件聚焦自由落体运动，系统讲解其条件、加速度及规律，通过月球羽毛锤子实验、估测井深等情境导入，衔接匀变速直线运动知识，搭建从理论到应用的学习支架。 其亮点在于融合科学探究（打点计时器等多种测重力加速度方法）与科学思维（高空抛物、细杆过圆环等实例分析），以情境化例题和实验活动落实核心素养。学生能提升探究与解题能力，教师可直接使用系统的教学资源与实例。

第二章 4.自由落体运动 学习目标 1.知道物体做自由落体运动的条件,知道自由落体运动属于匀加速直线运动。(物理观念) 2.会探究自由落体运动规律和测定自由落体运动的加速度。(科学探究) 3.知道重力加速度的大小、方向,并能知道影响重力加速度的因素。(科学思维) 4.运用自由落体运动的规律和特点解决有关问题。(科学思维) 5.了解伽利略对自由落体运动的研究方法,领会伽利略的科学思想。(科学态度与责任) 基础落实 必备知识全过关 基础转化 夯实基础提能力 目录索引 重难探究 能力素养全提升 学以致用 随堂检测全达标 基础落实 必备知识全过关 一、自由落体运动 自由落体运动 重力 静止 零 重力 二、自由落体加速度 1.定义:在同一地点,一切物体自由下落的加速度都　　　,这个加速度叫作自由落体加速度,也叫　　 　　,符号为　　　。  　　　与重力同向 2.方向:总是　　 　　。  3.重力加速度与地球纬度的关系 两极大,赤道小 (1)地球上越靠近赤道的地方重力加速度　　　　,越靠近两极的地方重力加速度　　　　。  (2)一般的计算中,g取　　 m/s2或　　 m/s2。   【要点提示】 重力加速度与物体的质量无关,只与位置有关。 相同 重力加速度 g 竖直向下 越小 越大 9.8 10 三、自由落体运动的规律 1.规律:初速度v0=　　　、加速度a=　　　的　　 　　　运动。  2.基本公式 可看成匀加速直线运动公式的特例 (1)速度与时间关系式v=　　　　　。   (2)位移与时间关系式x=　　　　　　。   (3)位移与速度关系式v2=　　　　　　。   0 g 匀加速直线 gt gt2 2gx 微思考·情境探究 情境1 人类成功登月后,航天员在月球表面做了一个实验,从相同高度同时释放一片羽毛和一柄锤子,结果两者同时着地。这一实验现象证明了什么? 提示 在没有空气阻力的条件下,物体下落的快慢与轻重无关。 情境2如图所示,漫画中的人用石块来估测水井的深度。你认为有道理吗?为什么? 提示 有道理,因为石块在下落过程中空气阻力影响很小,在忽略空气阻力的情况下,石块做自由落体运动,2 s下落的距离h=gt2=20 m,忽略声音传播的时间,则井深约为20 m。 情境3 小球做自由落体运动的频闪照片如图所示,每隔0.04 s闪光一次。请根据照片提供的信息回答下列问题: (1)任意两个连续相等的时间里,小球下落的位移之差是否近似相同? (2)用什么方法可以求出小球做自由落体运动的加速度? 提示 (1)通过图像所给数据,计算后可以看出在任意两个连续相等的时间里,小球下落的位移之差近似相同。(2)根据位移差公式Δx=aT2可以求出小球做自由落体运动的加速度。 基础转化 夯实基础提能力 基础转化点1 自由落体运动的理解 AI解读自由落体运动是理想化的物理模型,忽略空气阻力等次要因素。它是匀变速直线运动的典型实例,定位为本章重点应用内容,常结合重物下落、高空坠物等情境考查,是巩固匀变速直线运动规律的重要载体。 1.(2026海南高一阶段练习)下列关于自由落体运动的说法正确的是(　　) A.在空气中由静止释放的物体做自由落体运动 B.在同一地点,质量不同的物体自由落体加速度一样大 C.自由落体加速度的方向垂直于地面向下 D.物体在真空中一定做自由落体运动 B 解析 在空气中由静止释放的物体受到空气阻力的作用,做的不是自由落体运动,故A错误;在同一地点,质量不同的物体自由落体加速度一样大,故B正确;自由落体加速度的方向竖直向下,不一定垂直于地面向下,故C错误;物体在真空中不一定做自由落体运动,因为物体的初速度不一定为零,故D错误。 2.(2026山东枣庄高一期末)下列运动近似视为自由落体运动的是(　　) A.树叶从树枝上飘落 B.熟透的苹果从树上掉落到地面 C.乒乓球被球拍竖直向下拍出 D.降落伞缓慢下降 B 解析 树叶从树枝上飘落,空气阻力较大,不能视为自由落体运动,故A错误;熟透的苹果从树上掉落到地面,空气阻力很小可忽略,近似视为自由落体运动,故B正确;乒乓球被球拍竖直向下拍出,空气阻力较大,而且有竖直向下的初速度,不能视为自由落体运动,故C错误;降落伞缓慢下降,所受的空气阻力很大,不能视为自由落体运动,故D错误。 基础转化点2 自由落体运动的规律 AI解读自由落体运动遵循匀变速直线运动规律,初速度为0、加速度为重力加速度g,核心包含速度和位移两大规律。它是本章核心考点,常结合下落时间、高度等情境考查计算,是应用匀变速规律解决实际问题的重要载体,也为后续学习竖直上抛运动奠定基础。 3.(2026天津红桥高一期末)一个物体做自由落体运动(g取10 m/s2),设该物体落到地上的时间为4 s,则该物体下落2 s末的速度大小和下落的总高度分别为(　　) A.40 m/s　160 m B.40 m/s　80 m C.20 m/s　160 m D.20 m/s　80 m D 解析 根据自由落体运动的规律可得,物体下落2 s末速度大小为v=gt=2×10 m/s=20 m/s,物体下落的总高度为h=×10×42 m=80 m。故选D。 重难探究 能力素养全提升 命题角度一 自由落体运动和自由落体加速度 自由落体加速度——重力加速度 产生原因 由于地球上的物体受到地球的吸引而产生 大小与高 度的关系 1.在地面上的同一地点,随高度的增加,重力加速度减小; 2.在一般的高度内,可认为重力加速度的大小不变 方向 竖直向下。由于地球是一个球体,所以各处的重力加速度的方向是不同的 例题1(多选)下列关于自由落体运动的说法正确的是(　　) A.物体从静止开始下落的运动叫自由落体运动 B.物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫作自由落体运动 C.从静止开始下落的小钢球,因受空气阻力作用,不能看成自由落体运动 D.从静止开始下落的小钢球,所受空气阻力对其运动的影响很小,可以忽略,可以看成自由落体运动 BD 解析 物体做自由落体运动的条件是初速度为零,除重力之外不受其他力的作用,所以A错误,B正确;在实际中,物体由静止开始下落时,当空气阻力远小于重力时,物体的下落才能看作自由落体运动,所以C错误,D正确。 例题2(多选)关于自由落体加速度,下列说法正确的是(　 　) A.物体的质量越大,下落时加速度就越大 B.在同一高度同时由静止释放一大一小两个金属球,二者同时落地,说明二者运动的加速度相同,这个加速度就是当地的自由落体加速度 C.某个地方的自由落体加速度为9.8 m/s2,说明在该地方做自由落体运动的物体每经过1 s速度增加9.8 m/s D.北京和深圳的自由落体加速度方向都竖直向下 BCD 解析 自由落体运动是忽略空气阻力的运动,无论质量大小,下落时加速度都是g,A错误;在同一高度释放的金属球受到的空气阻力远小于金属球的重力,金属球做自由落体运动,故金属球运动的加速度为当地的自由落体加速度,B正确;加速度等于单位时间内速度的变化量,当地自由落体加速度为9.8 m/s2,则物体在该处自由下落的过程中,每秒速度都增加9.8 m/s,C正确;地球表面各处的自由落体加速度大小略有差别,但其方向都竖直向下,D正确。 命题角度二 自由落体运动的规律 自由落体运动的六个公式 匀变速直线运动规律 自由落体运动规律 速度公式 v=gt 位移公式 速度与位移的关系式 v2=2gx 平均速度公式 中间时刻速度公式 等时位移差公式 Δx=gT2 例题3(2026福建三明高一期中)高空抛物是威胁他人生命安全的违法行为,某小区曾发生一起惊险事件:一名业主随手将一块石子从家中窗台扔出,石子从静止开始竖直下落,过程中忽略空气阻力(不考虑气流干扰),最终以v=40 m/s的速度砸向地面,虽未造成人员伤亡,但足以击穿遮阳棚,让路过居民心有余悸。已知当地重力加速度g取10 m/s2,通过以下计算可直观感受高空抛物的危害。 (1)求石子从窗台下落至地面所用的时间t; (2)求该业主家窗台距离地面的高度h; (3)求石子下落过程最后1 s内的平均速度大小。 解析 (1)石子做自由落体运动,根据v=gt 可得t= s=4 s。 (2)该业主家窗台距离地面的高度为h=gt2=×10×42 m=80 m。 (3)石子最后1 s内下落的位移大小h1=h-g(t-1)2=35 m。 石子下落过程最后1 s的平均速度大小 m/s=35 m/s。 答案 (1)4 s　(2)80 m　(3)35 m/s 例题4如图所示,有一条竖直悬挂起来的长为4.2 m的细杆AB,在细杆的正下方距B端0.8 m的位置有一个水平放置的圆环C②,若让细杆自由下落①,忽略空气阻力①,g取10 m/s2。求:  (1)从细杆下落开始,A端及B端到达圆环所经历的时间; (2)细杆通过圆环所用的时间③。 【教你析题】 读取题干 获取信息 ① 细杆做自由落体运动 ② 细杆的A端距圆环的距离为(4.2+0.8) m=5 m ③ 从B端到达圆环至A端到达圆环的时间 【教你破题】 解析 (1)细杆做自由落体运动,设细杆的B端到达圆环的时间为tB,则xB=,代入数据解得tB=0.4 s 设细杆的A端到达圆环的时间为tA,则xA= 又xA=L+xB,代入数据解得tA=1.0 s。 (2)细杆通过圆环所用的时间t=tA-tB=0.6 s。 答案 (1)1.0 s　0.4 s　(2)0.6 s 命题角度三 自由落体运动的实验探究 测量重力加速度的方法 1.打点计时器法 (1)利用如图所示的装置,让物体自由下落打出点迹清晰的纸带。 (2)对纸带上计数点间的距离x进行测量,利用g=,求出重力加速度。 2.频闪照相法 频闪照相机可以间隔相等的时间拍摄一次,利用频闪照相机可追踪记录做自由落体运动的物体在各个时刻的位置,根据匀变速直线运动的推论Δx=gT2可求出重力加速度g=,也可以根据,求出物体在某两个时刻的速度,由g=,也可求出重力加速度g。 3.图像法 通过分析打点计时器打出的纸带,或频闪相机拍出的照片,求出各点的瞬时速度,作出v-t图像,v-t图像是一条过原点的倾斜直线,斜率表示加速度,从而求得重力加速度g。 4.滴水法 (1)如图所示,让水滴自水龙头滴下,在水龙头正下方放一个盘,调节水龙头,让水一滴一滴地滴下,并调节到使第一滴水碰到盘的瞬间,第二滴水正好从水龙头口开始下落,并且能依次持续下去; (2)用刻度尺测出水龙头口距盘面的高度h; (3)测出每滴水下落的时间T。方法:当听到某一滴水滴落在盘上的同时,开启停表开始计时,之后每落下一滴水到盘上依次数1、2、3…,当数到n时按下停表停止计时,则每一滴水滴下落的时间为T=; (4)由h=gT2,得g=。 例题5某实验小组用图甲所示的装置测自由落体运动的加速度。其操作步骤如下: A.按照图甲安装实验器材 B.将打点计时器接到学生电源的“直流输出”上 C.先释放纸带,之后闭合开关接通电源,打出一条纸带 D.重复步骤C几次,从打出的纸带中选取较理想的一条,如图乙所示,测出纸带上一些连续点间的距离为xAB=5.8 mm,xBC=9.7 mm,xCD=13.6 mm,xDE=17.5 mm E.根据测量的数据算出重力加速度 (1)以上步骤中有错误,请指出其错误步骤并改正:  　。   (2)分析纸带可以得到B点速度为　　　 m/s,当地重力加速度为 　　　 m/s2。(结果均保留三位有效数字)  (3)用这种方法测出的重力加速度总比实际值偏小,其原因是 　 。  B中应将“直流输出”改为“交流输出”,C中应先接通电源,后释放纸带 0.388 9.75 纸带运动中存在阻力 解析 (1)打点计时器的工作电源为交流电源,故B中“直流输出”应改为“交流输出”;C中应先接通电源,后释放纸带,以保证纸带上有足够的长度记录点迹。 (2)vB= m/s=0.388 m/s g==9.75 m/s2。 因为纸带运动中存在阻力,所以g测<g真。 学以致用 随堂检测全达标 1 2 3 4 1.(自由落体运动及其加速度的理解)下列关于物体下落的说法正确的是 (　　) A.在同一地点,一切物体自由下落的加速度都相同 B.重力的方向竖直向下,在不同地方重力加速度大小相等 C.自由下落的枫叶与雪花的运动状态一定相同 D.一块石头比一片树叶落得快是因为石头质量更大 A 1 2 3 4 解析 在同一地点,一切物体自由下落的加速度都相同,A正确;重力的方向竖直向下,在不同地方重力加速度大小可能不相等,B错误;在不受空气阻力的情况下,自由下落的枫叶与雪花的运动状态才能相同,故C错误;一块石头比一片树叶落得快是因为石头在受重力和空气阻力的作用下产生的加速度大,在不受空气阻力的情况下,一块石头和一片树叶下落得一样快,所以物体下落的快慢与物体质量大小无关,故D错误。 1 2 3 4 2.(自由落体运动规律的应用)(2026福建南平高一期中)物体做自由落体运动,从下落开始计时,g取10 m/s2,下列说法正确的是(　　) A.物体前2 s内的位移大小为10 m B.物体前2 s内的平均速度大小为15 m/s C.物体1 s末、2 s末、3 s末的瞬时速度之比为1∶4∶9 D.物体第2 s内的位移大小为15 m D 1 2 3 4 解析 物体前2 s内的位移大小为h2=×10×22 m=20 m,A错误;物体前2 s内的平均速度大小为 m/s=10 m/s,B错误;瞬时速度公式为v=gt,1 s末、2 s末、3 s末速度分别为10 m/s、20 m/s、30 m/s,速度之比为1∶2∶3,C错误;第2 s内的位移为前2 s内的位移减去前1 s内的位移,又前1 s内的位移大小为h1=×10×12 m=5 m,则Δh=h2-h1=20 m-5 m=15 m,D正确。 1 2 3 4 3.(自由落体运动规律的应用)甲、乙两位同学利用直尺测量自己的反应时间。乙同学拿住直尺的上端,甲同学的手指尽量靠近但不接触直尺的下端,并做好捏尺的准备,乙突然放开直尺,甲同学快速用手指夹住直尺,此时直尺已下落了20 cm,g取10 m/s2。甲的反应时间是(　　) A.0.02 s B.0.1 s C.0.2 s D.0.4 s C 解析 由自由落体运动规律h=gt2得t=0.2 s。故选C。 1 2 3 4 4.(重力加速度的测量)(2026湖南长沙高一期中)某同学利用手机的连拍功能测定本地重力加速度g,她在竖直墙壁上贴上一张方格纸,每个小格子是边长为L的正方形,方格纸上的y轴与铅垂线方向重合。已知手机连拍的时间间隔为T。她在某处从静止开始释放一个小铁球,拍摄出来的照片如图所示。 (1)由照片可知,重力加速度g=　　　　(用题中字母表示)。  (2)若L=9.8 cm,T=0.1 s,则重力加速度g=　　　　 m/s2。  (3)根据(2)中的数据可得小球在A处的速度为vA=　　　　 m/s。  9.8 0.49 1 2 3 4 解析 (1)由运动学推论Δy=L=gT2,得重力加速度g=。 (2)代入数据L=9.8 cm,T=0.1 s,得重力加速度g=9.8 m/s2。 (3)由运动学推论vB==1.47 m/s,则小球在A处的速度为vA=vB-gT =0.49 m/s。 本 课 结 束 $