第2章 第5节 自由落体运动（配套课件PPT）-【步步高】2025-2026学年高一物理必修第一册学习笔记（鲁科版）

该高中物理课件聚焦自由落体运动，系统讲解其条件、特点、加速度及运动规律。通过硬币与纸片、纸团与纸片的对比实验导入，引导学生发现空气阻力影响，搭建从生活现象到理想化模型的学习支架。 其亮点在于融合科学探究与科学思维，通过学生实验、伽利略斜面实验模拟及频闪摄影数据处理，培养模型建构与科学推理能力。结合高空坠物实例强化社会责任，易错辨析深化物理观念。学生能提升探究能力，教师可高效落实教学目标。

自由落体运动 第5节 第 2 章 1.知道物体做自由落体运动的条件，知道自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动(重点)。 2.能够运用自由落体运动的规律和特点解决有关问题(重难点)。 学习目标 内容索引 课时对点练 一、自由落体运动的特点 二、自由落体运动的加速度及运动规律 三、自由落体运动规律探索回眸 < 一 > 自由落体运动的特点 物体从空中自由释放，探究影响物体下落快慢的因素。 学生实验1：让硬币和纸片从同一高度同时下落，看到什么现象？ 答案　重的硬币下落得快。 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。 实验结论：物体下落的快慢与它的轻重_____，影响物体下落快慢的因素是_________。 无关 空气阻力 1.定义：物体只在_____作用下从_____开始下落的运动，叫作自由落体运动。 2.特点：(1)只受_____作用；(2)初速度为____。 3.说明：空气阻力可以_____时，物体下落的运动也可以近似看成自由落体运动。 梳理与总结 重力 静止 重力 0 忽略 (1)从静止下落的物体都可以看成自由落体运动。(　　) (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)雪花从空中下落，雪花的运动可以看成自由落体运动。(　　) (5)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。 (　　) × × √ × × 返回 易错辨析 < 二 > 自由落体运动的加速度及运动规律 1.重力加速度 (1)定义：物体自由下落时具有的加速度源于物体所受的_____作用，称为重力加速度，通常用字母g表示。 (2)方向：_________。 (3)大小：一般情况下，取g=________，粗略计算时可取g=_______。  重力 竖直向下 9.8 m/s2 10 m/s2 2.自由落体运动的规律 (1)速度公式v=____。 (2)位移公式h=_____。 (3)位移—速度关系式v2=_____。 gt gt2 2gh (1)重力加速度与纬度和高度有关。(　　) (2)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。 (　　) (3)同一地点，重的物体重力加速度大。(　　) √ × × 易错辨析 　(2024·温州市高一期末)如图所示为演示自由落体运动实验的牛顿管装置。当牛顿管被抽成真空后，将其迅速倒置，管内羽毛和铁片从顶部同时开始下落。若在地球和月球表面分别用该装置做实验，操作过程视作完全一致。已知地球表面重力加速度约为月球表面重力加速度的6倍，则关于羽毛和铁片下落到牛顿管底端所用时间，下列说法正确的是 A.在地球上，铁片比羽毛用时更短 B.在月球上，铁片比羽毛用时更短 C.月球上铁片和地球上羽毛用时相同 D.月球上铁片比地球上羽毛用时更长 例1 √ 在地球的真空管中，铁片和羽毛只受重力而都不受阻力，故从同一高度下落都做自由落体运动，则运动时间相同，同理，在月球的真空管中，铁片与羽毛运动时间相同，故A、B错误； 因6g月=g地，则有g月<g地，由h=gt2可知，铁片和羽毛同一高度分别从地球和月球的真空管中静止释放，月球上的铁片和羽毛用时较长，地球上的铁片和羽毛用时较短，故C错误，D正确。 　高空坠物常会造成极大的危害。某高楼住户，有一花盆从距地面20 m处自由落下。取重力加速度g=10 m/s2，不计空气阻力，花盆经过多长时间落到地面？到达地面时的速度有多大？ 例2 答案　见解析 由h=gt2可得t== s=2 s。由v=gt得落地速度v=10×2 m/s=20 m/s。 返回 < 三 > 自由落体运动规律探索回眸 1.亚里士多德的观点：重物比轻物下落得快。 2.伽利略的研究 (1)归谬：伽利略从亚里士多德的论断出发，通过逻辑推理，否定了亚里士多德的论断。 (2)猜想：伽利略猜想自由落体运动是一种_______的变速运动。 最简单 (3)伽利略的实验方法如图甲所示，让小球从斜面的不同位置自由滚下，观测小球多次从不同起点滚动的位移与所用时间平方的比值是否保持不变，即是否能够观测到===… 不断加大斜面的倾角(如图乙)，对于每一个特定的倾角，如果小球从不同高度滚下时这个比值仍然保持不变，即可说明小球在斜面上的运动是匀变速直线运动。将此结论合理推至斜面倾角为90°(即物体自由下落)，其比值也将保持不变，小球仍做匀变速直线运动。 (4)实验结果 ①小球沿斜面滚下的运动是___________运动。 ②只要斜面的倾角一定，小球的加速度都是_____的。 ③增大斜面的倾角，小球的加速度随斜面倾角的增大而_____ 。 (5)合理外推：伽利略认为当斜面倾角为______时，小球将自由下落，仍会做___________运动。 匀变速直线 相同 增大 90° 匀变速直线 　(来自教材)某物理兴趣小组根据伽利略描述的方法，设计了如图所示的实验装置，探究物体沿斜面下滑的运动规律。实验方案：让滑块从不同高度由静止沿斜面下滑，释放滑块时打开阀门，使水箱中的水流入量筒；当滑块碰到挡板时关闭阀门，测量此时滑块运动的距离s和量筒中水的体积V。在水流基本均匀的情况下，滑块运动的时间越长，量筒中的水就越多。 (1)水的　 　可反映滑块运动的　　 。  例3 体积 时间 关于初速度为零的匀变速直线运动，位移与时间的二次方成正比。由于水均匀稳定地流出，水的体积和时间成正比，所以量筒中收集的水的体积可以用来间接地测量时间。 (2)根据初速度为0的匀变速直线运动 　 　与　　　 　比值不变的规律，对实验数据进行处理和分析，可判断滑块沿斜面下滑的运动是否为匀变速直线运动。  位移 时间的二次方 验证该运动是否为匀变速直线运动，关键看位移与时间的二次方是否成正比，即看位移与水的体积的二次方是否成正比。所以根据在误差的范围内是一常数，可以得出滑块沿斜面下滑是做匀变速直线运动的结论。 (3)下表为该实验小组测得的实验数据，请将计算结果填入表格。 次数 1 2 3 4 5 6 7 s/m 4.5 3.9 3.0 2.1 1.5 0.9 0.3 V/mL 90.0 84.0 72.0 62.0 52.0 40.0 23.5               你的结论是　　　　　　　　 　　。 5.6×10-4 5.5×10-4 5.8×10-4 5.5×10-4 5.5×10-4 5.6×10-4 5.4×10-4 在误差允许的范围内是一个定值 通过计算可知近似都等于5.6×10-4，在误差范围内是一个常数，可以看作滑块做匀变速直线运动。 (4)你认为本实验的误差来源主要有 ________________________________________。  滑块开始下滑和开始流水不同步(合理即可) 斜面摩擦不均匀；水量测量不准确；滑块开始下滑和开始流水不同步；滑块停止下滑和停止流水不同步等。 返回 < 四 > 课时对点练 题号 1 2 3 4 5 6 7 答案 D B BC BC C 14　1.43 C 题号 8 9 10 12 答案 A 0.2　偏大 (1)45 m　(2)10 m/s　(3)25 m (1)0.2 m　(2)20 m/s　(3)20 m 对一对 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 11. 频闪照相机类似于打点计时器，都是每隔一定时间记录一次，题目给出了时间与位移，故可以求加速度。 解法一：利用Δx=gt2求解。 x1=(0.8-0) cm=0.8 cm，x2=(3.2-0.8) cm=2.4 cm，x3=(7.1-3.2) cm=3.9 cm，x4=(12.5-7.1) cm=5.4 cm， x5=(19.6-12.5) cm=7.1 cm， g=≈9.69 m/s2 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 11. 解法二：先求平均速度，再利用v=gt求解。v=gt x=3.2 cm时的瞬时速度 v1= m/s=0.787 5 m/s。 x=12.5 cm时的瞬时速度 v2= m/s=1.562 5 m/s。 则v2=v1+g·2T 重力加速度g== m/s2≈9.69 m/s2。 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 考点一　自由落体运动的特点 1.(2024·建瓯市芝华中学高一期中)关于自由落体运动，下列说法正确的是 A.物体从静止开始下落的运动叫作自由落体运动 B.物体在只有重力作用下的运动叫作自由落体运动 C.自由落体运动初速度可以不为零 D.在有空气的空间里，如果空气阻力与重力相比可以忽略不计，物体从 静止开始下落的运动可以看作自由落体运动 基础对点练 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 物体只在重力作用下从静止开始下落的运动是自由落体运动，故A、B错误； 自由落体运动初速度一定为零，故C错误； 在有空气的空间里，如果空气阻力与重力相比可以忽略不计，物体从静止开始下落的运动可以看作自由落体运动，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 2.踢毽子是我国民间的一项体育游戏，被人们誉为“生命的蝴蝶”。近年来，踢毽子成为全民健身活动之一。毽子由羽毛和胶垫组成，在下落时总是胶垫在下，羽毛在上，如图所示，对此分析正确的是： A.毽子的自由下落是自由落体运动 B.因为空气阻力的存在，所以总是胶垫在下，羽毛在上 C.胶垫重，所以总是胶垫在下，羽毛在上 D.如果没有空气阻力，也总是出现胶垫在下，羽毛在上的现象 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 毽子的自由下落过程，羽毛受到较大的阻力，不能忽略，故不能看成是自由落体运动，A错误； 因为空气阻力的存在，所以总是胶垫在下，羽毛在上，B正确； 胶垫在下、羽毛在上的原因是胶垫单独下落时受到的空气阻力小，加速度大，而不是胶垫重，C错误； 如果没有空气阻力，胶垫和羽毛单独下落的加速度相同，故一起下落时不总是胶垫在下，羽毛在上，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 考点二　自由落体运动的加速度及运动规律 3.(多选)下列关于重力加速度的说法正确的是 A.重力加速度是标量，只有大小，没有方向 B.在地球上的不同地方，g的大小一般是不同的，但差别不大 C.在地球上同一地点，轻石块与重石块做自由落体运动的加速度是相同的 D.纬度越低的地方，重力加速度g值越大 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 √ 重力加速度是矢量，方向总是竖直向下。地球上同一地点，一切物体做自由落体运动的加速度都是相同的，地球上不同地方g的大小一般是不同的，但差别不大，纬度越低的地方，g值越小，故选B、C。 12 4.(多选)物体做自由落体运动，其速度、加速度、位移随时间变化规律正确的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 √ √ 12 自由落体运动的速度公式为v=gt，可知t=0时v=0，且v与t成正比，故A错误，B正确。 自由落体运动的加速度恒为g，故C正确。 由自由落体运动的位移公式h=gt2可知，h与t2成正比，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 5.(2023·福州外国语学校高一期末)野外探险常用“落石法”估测竖直洞穴的深度，在某次估测中，测得从释放石块到听到石块落地的时间约为2 s(不计声音返回的时间)，g取10 m/s2，可估算出该洞穴的深度约为 A.5 m　　　　B.10 m　　　　C.20 m　　　　D.40 m √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 根据自由落体运动规律可知该洞穴的深度约为h=gt2=20 m，故选C。 12 6.(2023·南平市高一期末)高空抛物是一件不文明、不道德、极其危险的行为。据报道：实验中一枚50 g的生鸡蛋从10 m高处自由下落，落地时对地面的撞击力为147.4 N。若当地重力加速度值为9.8 m/s2，鸡蛋下落过程忽略空气阻力，则鸡蛋落地时速度为 　　 m/s，鸡蛋在空中自由下落的时间为　　　　 s。(计算结果保留三位有效数字)  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 14 1.43 12 根据v2=2gh代入数据可得v== m/s=14 m/s 鸡蛋在空中自由下落的时间t== s≈1.43 s。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 考点三　自由落体运动规律探索回眸 7.(2024·莆田市高一期中)如图为伽利略研究自由落体运动规律时设计的斜面实验。他让铜球在阻力很小的斜面上从静止滚下，利用滴水计时记录铜球运动的时间，关于伽利略的“斜面实验”，下列说法正确的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 A.伽利略利用斜面便于测量铜球运动的速度 B.伽利略通过对自由落体运动的研究，进行 　合理外推得出铜球在斜面上做匀变速运动 C.伽利略利用斜面“冲淡重力”，延长铜球 　的下落时间，使测量时间更容易 D.伽利略通过对铜球在斜面上运动的研究， 　实验结果可外推至斜面倾角增大至90°， 　合理推理出铜球运动的位移与时间成正比的规律 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 在倾角较小的斜面上进行实验，可“冲淡”重力的作用，铜球沿斜面运动较慢，使测量时间更容易，进而通过合理地“外推”来判断自由落体运动的本质，伽利略利用斜面测量每段时间内铜球运动的位移，间接地计算铜球运动的速度，并不是直接测量铜球的速度，故A错误，C正确； 伽利略通过铜球在斜面做匀变速运动，进行合理外推得出自由落体运动是匀变速运动，故B错误； 伽利略通过对铜球在斜面上运动的研究，实验结果可外推至斜面倾角增大至90°，合理推理出铜球运动的位移与时间的平方成正比的规律，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 8.(2024·莆田市高一期中)高空抛物现象曾被称为“悬在城市上空的痛”，威胁着行人安全。某地消防员为了测试高空抛物的危害，将一个石块从离地面H的楼顶自由下落，当石块的速度大小等于着地时速度一半时，它距地面的高度为 A.H B.H C.H D.H √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 能力综合练 12 设落地时的速度为v，根据自由落体运动规律可得2gH=v2-0，解得v= ，设当石块的速度大小等于着地时速度一半时距地面的高度为h， 则2gh=== 解得h=，故选A。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 9.(2024·福州市高一期末)用一把刻度尺可以粗略测量人的反应时间。如图所示，被测试者食指和拇指成钳状且手指上边缘与0刻线在同一水平线上，看到尺子下落时去捏尺子，此时手指上边缘位于19.60 cm处，设 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 当地重力加速度为9.8 m/s2，则被测试者的反应时间为 　　 s。假设在地球南极测试，其他情况相同时，重力加速度仍用9.8 m/s2计算，测得的反应时间　 　(填“偏大”“偏小”或“不变”)。  0.2 偏大 12 被测试者的反应时间为 t== s=0.2 s 假设在地球南极测试，则重力加速度大于9.8 m/s2，其他情况相同时，重力加速度仍用9.8 m/s2计算，测得的反应时间偏大。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 10.(来自人教教材)钢球由静止开始做自由落体运动，不计空气阻力，落地时的速度为30 m/s，g取10 m/s2。 (1)它下落的高度是多少？ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 答案　45 m　 由题可知，v0=0，v=30 m/s，a=g=10 m/s2。 由v2=2gh可得h== m=45 m。 12 (2)它在前2 s内的平均速度是多少？ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 答案　10 m/s　 由h=gt2，可得钢球在前2 s内下落的高度h2=×10×22 m=20 m，它在前2 s内的平均速度==10 m/s，方向向下。 12 (3)它在最后1 s内下落的高度是多少？ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 答案　25 m 由v=gt可得钢球下落的时间 t==3 s， 则钢球最后1 s内下落的高度 h=h3-h2=×10×32 m-×10×22 m=25 m。 12 11.频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段。在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。如图是小球自由下落时的频闪照片示意图，频闪仪每隔0.04 s闪光一次。如果要通过这幅照片测量自由落体的加速度，可以采用哪几种方法？试一试。 照片中的数字是小球落下的距离，单位是厘米。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 答案　频闪照相机类似于打点计时器，都是每隔一定时间记录一次，题目给出了时间与位移，故可以求加速度。 解法一：利用Δx=gt2求解。 x1=(0.8-0) cm=0.8 cm， x2=(3.2-0.8) cm=2.4 cm， x3=(7.1-3.2) cm=3.9 cm， x4=(12.5-7.1) cm=5.4 cm， x5=(19.6-12.5) cm=7.1 cm，g=≈9.69 m/s2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 解法二：先求平均速度，再利用v=gt求解。v=gt x=3.2 cm时的瞬时速度 v1= m/s=0.787 5 m/s。 x=12.5 cm时的瞬时速度 v2= m/s=1.562 5 m/s。 则v2=v1+g·2T 重力加速度 g== m/s2≈9.69 m/s2。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 尖子生选练 12.某人在室内以窗户为背景摄影时，恰好把窗外从高处落下的一个小石子拍摄在照片中，已知本次摄影的曝光时间是0.01 s。测得照片中石子运动痕迹的长度为0.8 cm，实际长度为100 cm的窗框在照片中的长度为4.0 cm。 (1)根据照片估算曝光时间内石子下落了多少距离。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 答案　0.2 m　 由题意可得，石子在曝光时间内下落的距离为 x=×0.8×10-2 m=0.2 m。 12 (2)估算曝光时刻石子运动的速度是多大。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 答案　20 m/s　 由于曝光时间极短，可以近似认为石子在曝光时间内做匀速直线运动， 则v== m/s=20 m/s。 12 (3)估算这个石子大约是从距离窗户多高的地方落下的。g取10 m/s2。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 答案　20 m 由v2=2gh可得h== m=20 m， 即石子大约是从距离窗户20 m高的地方落下的。 返回 12 第 2 章 本课结束 $