第二章 5 自由落体运动（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高一物理必修第一册学习笔记（教科版）

5　自由落体运动

[学习目标]　1.了解亚里士多德对落体运动的观点，知道空气阻力对落体运动会产生影响，明确自由落体运动的条件。2.了解伽利略研究自由落体运动所用的实验和推理方法。3.掌握自由落体运动规律、重力加速度的大小和方向，并能解决相关实际问题(重难点)。

一、自由落体运动

“重的物体比轻的物体下落得快。”这是公元前4世纪古希腊哲学家亚里士多德的观点，你觉得有道理吗？

1.学生实验1：让橡皮和纸片从同一高度同时下落，看到什么现象？

答案　重的橡皮下落得快。

2.学生实验2：将同样大小的两张纸其中一张揉成团，让纸团和纸片从相同高度同时下落，看到什么现象？

答案　纸团下落得快。

3.从以上实验可以得出物体下落快慢与什么因素有关？

答案　物体下落的快慢与它的轻重无关，影响物体下落快慢的因素是空气阻力。

4.若没有空气阻力，轻重不同的物体下落快慢是怎样的呢？

答案　若没有空气阻力，所有物体下落的快慢都是一样的。

1.定义：只在重力作用下物体由静止开始下落的运动，叫作自由落体运动。

2.特点：(1)只受重力作用；(2)初速度为0。

3.说明：空气阻力可以忽略时，物体下落的运动也可以近似看成自由落体运动。

(1)从静止下落的物体都可以看成做自由落体运动。(　×　)

(2)物体只在重力作用下的运动是自由落体运动。(　×　)

(3)苹果从树上落下来，苹果的运动可以近似看成自由落体运动。(　√　)

(4)从竖直上升的热气球吊篮中掉下的物体的运动是自由落体运动。(　×　)

二、伽利略对落体运动规律的探究

阅读课本，归纳伽利略对自由落体运动的研究的科学的研究方法。

答案　

例1　如下为伽利略对落体运动规律探究的实验步骤，步骤排序正确的选项是(　　)

①实验验证：转换变通研究小球从斜槽上静止滚下的位移时间关系

②猜想假设：速度与时间成正比

③合理外推：当斜面倾角逐渐加大直到90°，小球的运动仍应当满足x∝t2

④数学推理：构造几何图形推理得出x∝t2

A.②③④① B.②④①③

C.①④③② D.②①③④

答案　B

解析　伽利略提出了“落体运动的速度v与时间t成正比”的观点，但在伽利略时代无法直接测出物体运动的速度。伽利略借助于数学方法巧妙地将研究“速度与时间的关系”转换为研究“位移与时间的关系”，解决了这一难题，伽利略对落体运动规律探究的实验步骤排序为②④①③。故选B。

三、自由落体运动的规律　自由落体加速度

1.自由落体运动规律：

自由落体运动是初速度为零、加速度恒定的匀加速直线运动。

2.(1)重力加速度的定义：

同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，这个加速度叫作自由落体加速度或重力加速度，通常用g表示。

(2)大小：在地球表面不同的地方，g的大小一般是不同(填“不同”或“相同”)的，g值随纬度的增大而逐渐增大；g值随着高度的增加而逐渐减小。一般取值：g＝9.8 m/s2或g＝10 m/s2。

(3)方向：竖直向下。

(1)自由落体加速度与纬度和高度有关。(　√　)

(2)自由落体加速度的方向竖直向下。(　√　)

(3)在地面附近，两极处的重力加速度小于赤道处的重力加速度。(　×　)

(4)同一地点，重的物体重力加速度大。(　×　)

例2　(多选)下列说法正确的是(　　)

A.物体只在重力作用下的运动就是自由落体运动

B.自由落体运动加速度的大小与物体质量无关

C.在自由落体运动中，相等时间内速度的改变量相等

D.在同一地点距地面相同高度释放轻、重不同的物体，重的物体先落地(不计空气阻力)

答案　BC

解析　自由落体运动是只受重力、初速度为零的运动，故A错误；根据a＝＝g，可知自由落体运动的加速度大小和物体质量无关，故B正确；自由落体运动的加速度不变，根据Δv＝gΔt，在任意相等时间内速度的变化量相等，故C正确；根据h＝gt2可知在同一地点距地面相同高度释放轻、重不同的物体，两物体同时落地(不计空气阻力)，故D错误。

四、自由落体运动规律的基本应用

因为自由落体运动是匀变速直线运动，所以匀变速直线运动的一切公式、推论，如平均速度公式、位移差公式、初速度为零的匀加速直线运动的比例式，都适用于自由落体运动。仅需要将v0＝0、a＝g代入相关式子，将x替换成h即可，请在表格中填写自由落体运动的规律。

 

例3　(2025·乐山市高一期中)一个小球从离地面180 m高处自由落下，不计空气阻力，g取10 m/s2，求：

(1)小球落到地面需要的时间；

(2)小球落地之前瞬间的速度大小；

(3)小球下落时间为总时间一半时的位移大小；

(4)小球落地前最后1 s内下落的高度。

答案　(1)6 s　(2)60 m/s　(3)45 m　(4)55 m

解析　(1)小球做自由落体运动，则h＝gt2，解得小球落地时间为t＝ s＝6 s

(2)小球落地之前瞬间的速度大小为v＝gt＝60 m/s

(3)小球下落时间为总时间一半时的位移大小为h1＝g()2＝45 m。

(4)小球前5 s内下落的高度h2＝gt'2＝125 m，则最后1 s内下落的高度Δh＝h－h2＝55 m。