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

**基本信息** 本练习通过“基础训练-能力提升-拓展拔高”三层设计，以自由落体运动为核心，实现从概念辨析到综合应用的知识巩固，培养物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础训练|自由落体特征、规律应用、图像分析|9题单选，聚焦基础概念（如第1题运动特征）和公式直接应用（如第3题速度计算），强化物理观念| |能力提升|实际情境判断、多过程问题、实验数据处理|7题（含多选），结合生活场景（如第10题灯泡掉落）和频闪实验（第15题），培养科学推理与模型建构| |拓展拔高|综合运动过程计算|2道计算题（如第18题气球断线问题），整合竖直上抛与自由落体，提升问题解决能力|

2.4 自由落体运动 课时分层作业 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 【基础训练】 1．下列关于自由落体运动的说法正确的是（     ） A．从静止开始下落的物体一定是做自由落体运动 B．从同一高度做自由落体运动的不同物体，下落的快慢也不同 C．自由落体的速度方向不一定竖直向下 D．自由落体运动属于初速为零的匀加速直线运动 2．物理学习小组为了测量当地的重力加速度，设计了如图所示的装置：小球的直径为，铁架台下端固定一光电门。将小球从铁架台的顶端由静止释放，下落过程小球的球心通过光电门的中心，配套的数字计时器记录了小球通过光电门的挡光时间为。测得小球的释放点到光电门中心的高度为，则当地的重力加速度为（　　） A． B． C． D． 3．我国规定摩托车、电动自行车骑乘人员必须依法佩戴具有缓冲作用的安全头盔。测试中将头盔由静止下落后撞击地面，忽略空气阻力，取，则头盔撞击地面时的速度为（     ） A． B． C． D． 4．苹果从树上由静止开始掉落到地面的过程可视为自由落体运动。下列关于该运动的速度v、位移x、加速度a、合外力F随时间t变化的图像，可能正确的是（　　） A． B． C． D． 5．某兴趣小组用频闪摄影的方法研究自由落体运动，实验中把一高中物理课本竖直放置，将一小钢球从与书上边沿等高处静止释放，如图所示，忽略空气阻力，已知物理课本长度约为，则频闪频率约为（　　） A．36Hz B．28Hz C．20Hz D．12Hz 6．伽利略对自由落体运动的研究是科学实验和逻辑思维的完美结合，对这一过程的分析，下列说法错误的是（　　） A．运用逻辑推理的方法否定了亚里士多德关于重的物体下落得快，轻的物体下落得慢的论断 B．提出了落体运动一定是一种最简单的变速运动，即加速度随时间应该是均匀变化的 C．通过对斜面上小球运动的研究，得出小球沿斜面滚下的运动是匀加速直线运动，合理外推当倾角增大到90°时，即自由落体运动也会保持匀加速运动的性质 D．伽利略通过数学推演并用小球在斜面上的运动验证了位移与时间的平方成正比 7．从高出地面40 m的位置竖直向上抛出一个小球，它上升5m后回落，最后到达地面。以竖直向上为正方向，以抛出点为原点，重力加速度取，不计空气阻力，则全过程中小球的位移和运动时间分别是（     ） A．，1s B．40m，4s C．40m，1s D．，4s 8．热气球匀速升空过程中，乘客手中的苹果不慎滑落，忽略一切阻力。苹果从脱手到落地过程中，位移随时间和速度随时间的关系图像正确的是（　　） A． B． C． D． 9．如图所示是我国S-300防空导弹防御系统的发射装置。一次演习中，某时刻雷达监测到一“入侵”飞行器在距地面50km高度处的P点水平匀速飞行，经过信息处理，30s后从地面上发射一枚导弹，导弹以的加速度竖直向上运动，在距离P点80km处成功将飞行器拦截。已知重力加速度大小取，导弹可以视为质点，则飞行器的速度大小为（　　） A．100m/s B．800m/s C．1000m/s D．1600m/s 【能力提升】 10．现实生活中，若空气阻力较小时，可近似将物体只在重力作用下从静止开始下落的运动看作自由落体运动，则下列可看作自由落体运动的是（     ） A．挂在天花板上的灯泡因接口松动掉下 B．运动员击落空中飞行的飞碟 C．跳水运动员从跳板跃起下落 D．挂在屋檐的风铃被风吹落 11．小车在水平地面上做匀速直线运动。零时刻、站在小车上的甲沿与小车运动方向平行的方向抛出一个小球，乙站在小车侧方水平地面上观测到小球做直线运动直至落地。忽略空气阻力。则（     ） A．乙观测到小球的运动轨迹与地面垂直 B．乙观测到小球的加速度为零 C．甲抛球方向与小车前进方向相同 D．小球相对地面的初速度不为零 12．新疆的冬枣广受人们喜爱。一个冬枣从距离地面高的树上由静止下落，冬枣可视为质点且落地后不反弹，不计空气阻力，重力加速度取，下列说法正确的是（     ） A．冬枣下落的时间是2.1s B．冬枣在第内下落的高度是2.5m C．冬枣在落地前时的瞬时速度大小是 D．冬枣在整个下落过程中的平均速度大小是 13．伽利略利用图中斜面实验得出的结论是（　　） A．速度与下滑时间成反比 B．下滑距离与时间成正比 C．下滑距离与时间成反比 D．下滑距离与时间的平方成正比 14．(多选)如图所示，从屋檐每隔时间T滴下一滴水，当第5滴水正欲滴下时，第1滴水刚好落到水平地面上，屋檐到地面的距离为h，忽略空气阻力，下列说法正确的是（    ） A．第1滴水落地瞬间，第1、3两滴水的速度之比为 B．第1滴水落地瞬间，第2、3两滴水的速度之比为 C．第1滴水落地前，第2滴水相对于第1滴水静止 D．当地的重力加速度大小为 15．(多选)小球从靠近竖直砖墙的某位置由静止释放，用频闪照相方法拍摄的小球位置如图中1、2、3和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。忽略空气阻力，则（　　） A．重力加速度大小为 B．重力加速度大小为 C．小球通过位置1和位置4时的速度大小之比为 D．小球通过位置1和位置4时的速度大小之比为 16．(多选)西安城墙是中国现存规模最大、保存最完整的古代城垣。学校某班研学的同学在永宁门（南门）上方估测城墙的高度，他将小石头从城墙边由静止释放，经过听到小石头落地的声音。已知城墙处的重力加速度为，声音在空气中传播的速度约为，则下列说法正确的是（　　） A．小石头从城墙落下的运动不可以近似看成自由落体运动 B．小石头落到地面的速度为 C．估算城墙的高度时可以忽略声音的传播时间 D．综合考虑各种影响因素，城墙的实际高度略小于 【拓展拔高】 17．从离地125m的空中自由下落一个小球，不计空气阻力，取，求： (1)从开始下落的时刻起，小球经过多少时间落到地面； (2)小球落到地面时的速度大小； (3)从开始下落到落地的整个过程中，最后1s内的位移大小。 18．如图所示，气球下面用细线吊着一个物体，从地面由静止释放后一起匀加速上升，时速度达到，此时细线恰好断开。重力加速度大小，不计物体受到的空气阻力，在物体落地前的过程中，求： (1)物体离地面的最大高度； (2)从气球被释放到物体再次落回地面的时间； (3)气球被释放后，经时间时物体获得的速度大小。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《2.4 自由落体运动 课时分层作业》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D B B A D B D C C A 题号 11 12 13 14 15 16 答案 A C D AD AC CD 1．D 【知识点】自由落体运动的特征 【详解】AD．物体做自由落体运动的条件：①只在重力作用下，②从静止开始。只在重力作用下保证了物体的加速度为g；从静止开始保证了物体初速度等于零。所以从静止开始下落的物体不一定是做自由落体，关键是它不一定仅受重力，故A错误，D正确； B．从同一高度做自由落体运动的不同物体，保证了物体的加速度为g，下落的快慢相同，故B错误； C．自由落体的速度方向一定竖直向下，故C错误。 故选D。 2．B 【知识点】重力加速度 【详解】根据题意可得，小球通过光电门的速度大小为 根据运动学公式 可得 故选B。 3．B 【知识点】自由落体运动的规律及应用 【详解】忽略空气阻力，头盔由静止下落做自由落体运动，下落高度，加速度为。根据匀变速直线运动速度-位移公式得 代入数值计算 故选B。 4．A 【知识点】自由落体运动的图像 【详解】A．根据自由落体运动速度与时间的关系式，可知图线为过原点的倾斜直线，故A正确； B．根据自由落体运动位移与时间的关系式，可知图线为过原点的抛物线，故B错误； CD．苹果做自由落体运动，只受重力作用，加速度始终为重力加速度，所以图线和图线应为平行于时间轴的直线，故CD错误。 故选A。 5．D 【知识点】频闪照相法求解自由落体运动 【详解】由题图可知，设闪光周期为T，钢球从物理课本上边沿到下边沿经过4次闪光，可知钢球下落时间为，钢球做自由落体运动 又 解得 故选D。 6．B 【知识点】伽利略对落体运动的研究 【详解】A．伽利略通过逻辑推理：若将重物体与轻物体绑在一起，按照亚里士多德的论断会得出“下落速度更快”和“轻物拖慢重物使速度变慢”两个矛盾的结论，由此否定了亚里士多德关于重的物体下落的快，轻的物体下落得慢的论断，故A正确； B．伽利略提出落体运动是最简单的变速运动，其核心是速度随时间均匀变化，即加速度恒定，而不是加速度随时间均匀变化，故B错误； C．伽利略通过对斜面上小球运动的测量，得出小球沿斜面滚下是匀加速直线运动，之后合理外推：当斜面倾角增大到90°时，运动变为自由落体，仍保持匀加速运动的性质，故C正确； D．伽利略先通过数学推演得到：若物体做匀变速直线运动，位移与时间的平方成正比，之后用小球在斜面上的运动验证了该关系，故D正确。 本题选错误的，故选B。 7．D 【知识点】竖直上抛运动的规律及应用 【详解】位移是初位置指向末位置的有向线段，本题以抛出点为原点、竖直向上为正方向，末位置地面在抛出点下方40m，因此全程位移 小球上升5m到最高点时速度为0，由匀变速公式 代入 解得 对全程，由 代入、 解得 故选D。 8．C 【知识点】竖直上抛运动的图像 【详解】AB．以竖直向上为正方向，设热气球的初速度为，忽略阻力时，苹果会以初速度开始在重力的作用下做竖直上抛运动，位移与时间的关系为 x-t图像应该是一条抛物线，故AB错误； CD．苹果运动的速度与时间关系为，故C正确，D错误。 故选C。 9．C 【知识点】自由落体和竖直上抛相遇类问题 【详解】设飞行器飞行的高度为，导弹的加速度为，飞行器的速度为，根据题意 联立解得 故选C。 10．A 【知识点】自由落体运动的特征 【详解】自由落体运动需满足两个核心条件：①初速度；②运动过程中仅受重力（空气阻力远小于重力时可忽略，合力近似等于重力）。 A．灯泡原本静止，接口松动掉下时初速度为0，下落过程中空气阻力远小于灯泡重力，可近似认为只受重力，符合自由落体运动条件，故A正确； B．空中飞行的飞碟本身具有不为零的初速度，被击落时初速度不为0，不符合自由落体初速度为0的条件，故B错误； C．运动员从跳板跃起时具有向上的初速度，不符合自由落体条件，故C错误； D．风铃被风吹落时受到风力作用，合力不只有重力，不符合仅受重力的条件，故D错误。 故选A。 11．A 【知识点】自由落体运动的特征、同一运动在不同参考系中的描述 【详解】B．根据题意可知，小球抛出后受重力作用，加速度为重力加速度，方向竖直向下，故B错误； ACD．由于乙站在小车侧方水平地面上观测到小球做直线运动直至落地，可知，小球相对地面做自由落体运动，乙观测到小球的运动轨迹与地面垂直，则小球相对地面的初速度为零，即甲抛球方向与小车前进方向相反，相对小车的速度大小与小车运动的速度大小相等，故A正确，CD错误。 故选A。 12．C 【知识点】自由落体运动的规律及应用 【详解】A．冬枣下落的时间是，A错误； B．冬枣在第内下落的高度是，B错误； C．冬枣在落地前时已经下落了0.7s，则此时的瞬时速度大小是，C正确； D．冬枣在整个下落过程中的平均速度大小是，D错误。 故选C。 13．D 【知识点】伽利略对落体运动的研究 【详解】A．伽利略通过斜面实验发现，小球沿斜面滚下的运动是匀加速直线运动，其速度与时间成正比，而不是成反比，故A错误； BCD．根据伽利略对自由落体运动研究的历程可知，伽利略利用图中斜面实验得出的结论是下滑距离与时间的平方成正比，故BC错误，D正确。 故选D。 14．AD 【知识点】自由落体运动的规律及应用 【详解】D．当第5滴水正欲滴下时，第1滴水刚好落到水平地面上，可知每滴水在空中运动的时间为，则有 解得当地的重力加速度大小为，故D正确； AB．第1滴水落地瞬间，第1、3两滴水的速度之比为 第2、3两滴水的速度之比为，故A正确，B错误； C．第1滴水和第2滴水有相同的加速度，但两滴水同一时刻的速度不同，所以第1滴水落地前，第2滴水相对于第1滴水做匀速直线运动，故C错误。 故选AD。 15．AC 【知识点】频闪照相法求解自由落体运动 【详解】AB．由图可知，位置1、2之间的距离 位置2、3之间的距离 位置3、4之间的距离 小球下落做自由落体运动 可解得 故A正确B错误； CD．位置2是位置1和位置3的时间中点 可解得 小球通过位置1的速度为 小球通过位置4的速度为 可解得 故C正确D错误。 故选AC。 16．CD 【知识点】自由落体运动的特征、自由落体运动的规律及应用 【详解】A．由于小石头体积比较小且密度较大，空气阻力比较小，可以忽略不计，可看成自由落体运动，故A错误； B．若看成自由落体运动，则由，实际速度更小，故B错误； CD．由自由落体规律可得 而声音在的传播时间为 可忽略不计，因此小石头落地时间近似为，城墙的实际高度约为，但综合考虑各种影响因素，略小于，故CD正确。 故选CD。 17．(1) (2) (3) 【知识点】匀变速直线运动位移与时间的关系、自由落体运动的特征、自由落体运动的规律及应用 【详解】（1）小球从离地高处自由下落，满足 解得 （2）小球落到地面时，速度大小满足 解得 （3）小球在前内下落的高度满足 解得 故最后1s内，小球的位移大小为 18．(1)80m (2)12s (3)20m/s 【知识点】竖直上抛运动的规律及应用 【详解】（1）物体匀加速上升的加速度为 匀加速上升的高度为 细线断开后，物体做竖直上抛运动，继续上升的高度 物体离地面的最大高度 （2）细线断开后，物体从 60m处开始运动，以向上为正方向，根据位移-时间公式，有 代入数据解得   （舍去） 从气球被释放到物体再次落回地面的时间 （3）前6s物体随气球匀加速上升，末速度v = 20 m/s 后4s物体做竖直上抛运动，根据速度公式，有 负号表示速度方向向下，大小为20m/s。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $