第二章 4 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（人教版 江苏北京标准版）

该高中物理课件围绕自由落体运动展开，涵盖运动条件、性质、规律及实验探究等核心知识点。通过硬币与纸片、纸团与纸片的对比实验导入，引导学生观察现象并得出空气阻力是影响下落快慢的关键因素，建立与匀变速直线运动的知识联系，搭建清晰的学习支架。 其亮点在于注重科学探究与科学思维的培养，通过打点计时器实验，指导学生用Δx=aT²和v-t图像分析数据，验证自由落体运动的匀加速性质，强化科学推理能力。设置易错题辨析和生活应用实例（如反应时间测量、高空螺母下落），帮助学生深化物理观念，同时呈现伽利略对自由落体运动的研究历程，渗透科学态度与责任。学生能在实践与思考中提升探究能力，教师可借助系统的实验指导和分层练习提高教学效果。

第 二 章 自由落体运动 4 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.能够通过实验判断自由落体运动的性质(重点)。 3.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 二、实验：研究自由落体运动的规律 三、自由落体加速度　自由落体运动的规律 四、伽利略对自由落体运动的研究 < 一 > 自由落体运动 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。(　　) √ × × × 返回 易错辨析 < 二 > 实验：研究自由落体运动的规律 1.实验装置 铁架台、打点计时器、纸带、电源、重物、夹子、刻度尺。 2.实验原理 纸带在重物的作用下自由下落，根据打出的纸带上的点迹， 分析重物的运动规律。 3.操作要点 先接通 ，再释放 ，打完点后立刻关闭电源。 电源 纸带 4.数据分析 (1)利用Δx=aT2 ①测量点迹清晰的连续点之间的位移，并记录在表格中； ②根据表格中数据计算连续相等时间间隔的位移差，得出连续相等时间间隔的位移差是一个常数，从而得出自由落体运动是 直线运动； ③利用逐差法计算出自由落体运动的加速度大小约为9.8 m/s2。 匀加速 (2)利用v-t图像 ①计算各点的瞬时速度。 ②画v-t图像，图像是一条倾斜的直线，从而得出自由落体运动是匀加速直线运动。 ③计算图像的斜率，从而计算出自由落体运动的加速度大小约为9.8 m/s2。 用如图甲所示的装置研究自由落体运动规律。已知打点计时器的工作频率为50 Hz。 例1 (1)部分实验步骤如下： A.测量完毕，关闭电源，取出纸带 B.把打点计时器固定在夹板上，让纸带穿过限位孔 C.启动电源，待打点计时器工作稳定后放开重物 D.使重物停靠在打点计时器附近，重物与纸带相连 上述实验步骤的正确顺序是　　　　。 BDCA 先安装实验器材，后穿纸带，再连接重物，启动电源后释放纸带，打点完毕后关闭电源，取出纸带，并选择纸带进行数据处理，整理好实验器材。所以上述实验步骤的正确顺序是BDCA。 (2)如图乙所示为实验中打出的一条纸带，标出A、B、C、D、E五个计数点，相邻两个计数点之间还有4个点未画出，则计数点D对应的瞬时速度大小为vD=　　　 m/s(计算结果保留三位有效数字)。 3.19 打点计时器的工作频率为50 Hz，每隔0.02 s打一次点，每相邻两计数点之间还有4个计时点未画出，故T=0.1 s，在匀变速直线运动中，平均 速度大小等于中间时刻的瞬时速度大小，有vD=≈3.19 m/s (3)根据实验记录的数据计算重物的加速度大小g=　　 m/s2(计算结果保留三位有效数字)。 9.80 根据逐差法，可求出加速度为g==9.80 m/s2。 返回 < 三 > 自由落体加速度　自由落体运动的规律 1.重力加速度：在同一地点，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 (选填“不同”或“相同”)的，g值随纬度的增大而逐渐 ；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= m/s2。 3.方向： 。 不同 增大 10 竖直向下 4.自由落体运动规律的应用 规律名称 匀变速直线运动的规律 自由落体运动的规律 速度公式 v=v0+at ______ 位移公式 x=v0t+at2 _______ 速度与位移的关系式 v2-=2ax ________ 平均速度求位移公式 x=t ______ v=gt h=gt2 v2=2gh h=t (1)自由落体的加速度与纬度和高度有关。(　　) (2)自由落体的加速度方向竖直向下。(　　) (3)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。(　　) √ × × √ 易错辨析 　高空作业的电工在某次操作过程中，不慎将一螺母由静止脱落，经3 s落地，不计空气阻力，g取10 m/s2，则 A.脱落处离地高45 m B.第2 s内下落的位移大小为20 m C.下落2 s内的平均速度大小为20 m/s D.落地速度大小为15 m/s 例2 √ 螺母做自由落体运动有h=gt2=45 m，A正确； 第2 s内下落的位移h1=g×-g×=15 m，B错误； 下落2 s内的平均速度大小为==10 m/s，C错误； 落地时速度大小为v=gt=30 m/s，D错误。 　从离地面720 m的空中自由落下一个小球，不计空气阻力，g取10 m/s2。自小球开始下落开始计时，求： (1)小球经过多长时间落到地面； 例3 答案　12 s 由h=gt2 得落地时间t==12 s (2)小球在最初2 s内及最后2 s内的位移大小； 答案　20 m　220 m 最初2 s内的位移大小为h1=g=20 m 前10 s内的位移大小为h2=g=500 m 最后2 s内的位移大小为 h3=h-h2=720 m-500 m=220 m (3)小球下落全程的平均速度的大小。 答案　60 m/s == m/s=60 m/s。 　同学们利用如图所示方法估测反应时间。首先，甲同学捏住直尺上端，使直尺保持竖直状态，直尺零刻度线位于乙同学的两指之间。当乙看见甲放开直尺时，立即用手指捏直尺，若捏住位置的刻度读数为x，重力加速度为g，则 乙同学的反应时间为　　　(用x、g表示)。 例4 基于上述原理，某同学用直尺制作测量反应时间的工具，若测量范围为0~0.4 s，则所用直尺的长度至少为　　 cm(g取10 m/s2)；若以相等时间间隔在该直尺的另一面标记出表示反应时间的刻度线，则每个时间间隔在直尺上对应的长度是　　　　(选填“相等”或“不相等”)的。 80 不相等 直尺下降时间即为乙同学的反应时间，直尺做自由落体运动，故有x= gt2，解得t=。0.4 s内直尺下落的高度为h=gt2=×10×0.42 m= 0.8 m=80 cm，故直尺长度至少为80 cm，在相等时间间隔通过的位移是不断增加的，所以每个时间间隔在直尺上对应的长度是不相等的。 返回 < 四 > 伽利略对自由落体运动的研究 1.亚里士多德的观点：物体下落的快慢是由它们的重量决定的。 2.伽利略的研究 (1)逻辑归谬 利用逻辑推理说明轻、重物体下落一样快。 (2)猜想假设 猜想：落体运动一定是一种最简单的变速运动。 方案一：速度的变化对时间是均匀的，即v与t成正比。 方案二：速度的变化对位移是均匀的，即v与x成正比。 (3)数学推理： 方案一：若物体初速度为0，只需证明x∝t2，即可证明v∝t(可行)。 方案二：荒谬不可行。 (4)实验验证： 方法：巧用斜面“冲淡”重力。 结论：只要斜面倾角一定，不同质量的小球，从不同高度下落的加速度相同。 (5)合理外推 倾角增大到90°，小球的运动为自由落体运动，小球仍保持匀加速运动的性质。 返回 < 五 > 课时对点练 题号 1 2 3 4 答案 A B B (1)B　(2)B　(3)0.388　9.72　纸带与打点计时器的摩擦阻力 题号 5 6 7 8 9 10 答案 D (1)4 s　(2)60 m A B B (1)5 cm刻度处　 (2)3 m/s　(3)0.22 s 对一对 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 考点一　自由落体运动及自由落体加速度 1.(2024·常州市高一期末)关于自由落体运动，下列说法正确的是 A.自由落体运动是一种初速度为零的匀加速直线运动 B.做自由落体运动的物体刚下落时，其速度和加速度都为零 C.做自由落体运动的物体质量越大，下落时加速度就越大 D.自由落体运动就是物体不受任何作用力情况下的运动 基础对点练 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 自由落体运动是物体只在重力作用下由静止开始下落的运动，自由落体运动与物体的质量无关，在同一地点，一切物体下落的加速度都相同，A正确，B、C、D错误。 2.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，自由下落时加速度越大 B.在同一高度同时由静止释放一大一小两个金属球，二者同时着地，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.北京的自由落体加速度比广东的稍小 D.重力加速度g是标量，只有大小，没有方向 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 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； 在同一高度静止释放的金属球受到的空气阻力远小于金属球的重力，金属球近似做自由落体运动，故金属球运动的加速度为当地的自由落体加速度，B正确； 北京的纬度比广东的高，所以自由落体加速度比广东的大，C错误； 重力加速度g是矢量，方向总是竖直向下，D错误。 3.(2024·扬州市新华中学高一期中)月球上没有空气，若航天员在月球表面上将一石块从某高度由静止释放，下列图像中能正确描述石块运动情况的是 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 由题意可知，石块做自由落体运动。故选B。 4.(2025·南京市高一期中)某同学在学习完自由落体运动这一节后，用如图甲所示的装置测量自由落体加速度，得到如图乙所示的一段纸带。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 (1)该实验使用电磁打点计时器，对于其使用的电源，下列说法正确的是　　。 A.可以使用两节干电池对其供电 B.8 V左右的交流电源 C.220 V的交流电源 D.220 V的直流电源 B 该实验使用电磁打点计时器，则应使用的电源是8 V左右的交流电源，故选B。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 (2)此实验中，启动电源与释放纸带(或重物)，这两个操作时刻的关系应为　　。 A.先释放纸带，后启动电源 B.先启动电源，后释放纸带 B 为了充分利用纸带，应先启动电源，后释放纸带，故选B。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 (3)选取一条符合要求的纸带从中截取一段，其中A、B、C、D、E、F、G为纸带上选取的连续计时点，用刻度尺测量出各点的间距如图乙所示。已知实验使用的交流电源频率为50 Hz，则打B点时重物的瞬时速度大小为　　　 m/s，测得的自由落体加速度g=　　　 m/s2，造成实验误差的原因可能是___________________________(计算结果均保留三位有效数字)。 0.388 9.72 纸带与打点计时器的摩擦阻力 根据匀变速直线运动，中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则打B点时重物的瞬时速度大小为 vB== m/s≈0.388 m/s， 根据逐差法可得自由落体加速度为 g== m/s2≈9.72 m/s2， 造成实验误差的可能原因是：纸带与打点计时器的摩擦阻力。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 考点二　自由落体运动的规律 5.(2024·盐城市响水中学高一期中)某探险者在野外攀岩时，踩落一小石块，约5 s后落到崖底部，探险者离崖底的高度最接近的是 A.25 m B.50 m C.110 m D.125 m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 √ 石块运动过程为自由落体运动，根据自由落体运动公式有h=gt2 代入数据解得h=125 m，故选D。 6.(2025·扬州市高一期中)从离地80 m的空中自由落下一个小球，不计空气阻力，g取10 m/s2，求： (1)小球经过多少时间落到地面； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 答案　4 s 由自由落体运动公式h=gt2 可得小球落到地面上所经过的时间t==4 s (2)最后2 s内小球的位移大小。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 答案　60 m 最后2 s内小球的位移大小为Δh=h-g(t-2 s)2=60 m。 7.(2025·淮安市高一期中)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。关于该实验，下列说法正确的是 A.图甲所示实验可“冲淡”重力的作用，使 时间容易测量 B.图丁所示是实验现象，图甲所示是经过合 理外推后的现象 C.伽利略直接测量的是小球运动的速度，验证速度随时间均匀变化 D.伽利略直接测量的是小球自由落体的位移，验证位移与时间的平方的 关系 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 能力综合练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 因为伽利略所处的时代自由落体时间无法准确测量，所以伽利略让小球从阻力很小的斜面下滑，用来“冲淡”重力的作用，延长运动时间，便于测量时间，故A正确； 题图甲、乙、丙是现象，丁是合理外推的结论，故B错误； 伽利略所处的时代无法直接测定瞬时速度，所以无法直接得到速度的变化规律，故C错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 伽利略通过数学计算得出结论：如果物体初速度为零，且速度与时间成正比，即v∝t，那么它通过的位移与时间的平方成正比，即x∝t2，这样只需测出通过不同位移所用的时间，就可以检验物体的速度是否随时间均匀变化，但是伽利略所处的时代自由落体的时间无法准确测量，故D错误。 8.(2024·南京市秦淮中学高一月考)甲、乙两物体的质量之比为m甲∶m乙=2∶1，甲从高2H处自由落下的同时，乙从高H处自由落下，若不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是 A.甲、乙同时落地 B.乙落地时，甲的速度大小为 C.因为甲比乙重，所以甲比乙下落的快 D.甲、乙在空气中运动的时间之比为2∶1 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 由自由落体运动规律h=gt2可得甲、乙落地经过的时间分别为t甲=，t乙=，则甲、乙在空气中运动的时间之比为∶1，选项A、D错误； 乙落地时，甲下落的高度为H，设此时甲的速度大小为v，由v2=2gH，可得v=，选项B正确； 重力加速度与物体的质量无关，所以甲、乙下落的同样快，选项C错误。 9.高空作业的电业工人，在操作时不慎将一螺母由静止从高处脱落，它在落到地面前的最后1 s内下落了25 m，不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2，则螺母 A.在空中下落的总时间为2 s B.在空中下落的总时间为3 s C.在脱落后的第1 s内与第2 s内的位移大小之比为1∶2 D.在脱落后的第1 s末与第2 s末的速度大小之比为1∶ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 设螺母下落的总时间为t，则有h=gt2，h-25 m=g(t-1 s)2，解得t=3 s， 故A错误，B正确； 根据初速度为零的匀加速直线运动，在连续相等时间内的位移大小之比规律，可知在脱落后第1 s内与第2 s内的位移大小之比为1∶3，故C错误； 在脱落后的第1 s末的速度大小为v1=gt1=10 m/s，在脱落后的第2 s末的速度大小为v2=gt2=20 m/s，则在脱落后的第1 s末与第2 s末的速度大小之比为v1∶v2=1∶2，故D错误。 10.(2025·连云港市高一期中)如图甲所示，甲同学用两个手指捏住直尺的顶端，乙同学用一只手在直尺的0刻度位置做捏住直尺的准备，在甲同学放开手指让直尺下落时，乙同学立刻捏住直尺。读出乙同学捏住直尺的刻度，不计空气阻力，即可算出该次测试的反应时间。如图乙是“人的反应时间测量尺”的一部分，图中C点对应的反应时间是tC=0.1 s，A点对应的反应时间是tA=0.3 s。g取10 m/s2。则： (1)C点在刻度尺的什么位置； 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 答案 答案　5 cm刻度处 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C点对应的反应时间是tC=0.1 s， 根据自由落体运动公式可知hC=g=5 cm， 所以C在5 cm刻度处。 (2)若乙同学恰好捏住A点，求直尺被捏住瞬间的速度v大小； 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 答案 答案　3 m/s 乙同学恰好捏住A点，根据自由落体运动速度时间公式，直尺被捏住瞬间的速度大小v=gtA=3 m/s。 (3)若B点是AC的中点，求位置B对应的反应时间t(计算结果保留两位有效数字)。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 答案 答案　0.22 s A点对应的刻度hA=g=45 cm，B点是AC的中点，则hB==25 cm 根据h=gt2可得位置B对应的反应时间t=≈0.22 s。 返回 本课结束 第 二 章 $