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 提高A版）

该高中物理课件聚焦自由落体运动，涵盖运动条件、性质、规律及伽利略研究。通过硬币与纸片、纸团与纸片下落对比实验导入，引导学生从现象归纳影响因素，构建“实验探究→概念梳理→规律推导”的学习支架。 其亮点在于强化科学探究与科学思维，实验部分详细说明打点计时器操作及Δx=aT²、v-t图像数据分析，易错题辨析深化物理观念。伽利略研究展现逻辑推理与实验验证结合，分层练习助力学生巩固，为教师提供系统教学资源。

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)。 4.了解伽利略研究自由落体运动的实验思想及所用的推理方法。 学习目标 内容索引 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 课时对点练 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：如果空气阻力可以 时，物体从静止开始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。 　 (2024·杭州市高一期中)利用图甲所示的装置可以研究自由落体运动。实验中需要调整好仪器，接通打点计时器的电源，松开纸带，使重物下落，打点计时器会在纸带上打出一系列的点。 (1)本实验采用电火花计时器，所接电源应为电压___V的频率为50 Hz的交流电。 例1 220 电火花打点计时器接220 V交流电源。 (2)为了减小误差，重物应选　。(填入正确选项前的字母) A.木块　　　　B.铁块　　　　C.塑料块 B 为了减小误差，重物应选密度较大的铁块。故选B。 (3)为了测得重物下落的加速度，还需要的实验器材有　。(填入正确选项前的字母) A.天平　　　　B.秒表　　　　C.刻度尺 C 为了测得重物下落的加速度，还需要刻度尺测量纸带上点迹的距离，无需天平和秒表。故选C。 (4)纸带上取连续的0点至4点为计数点，每相邻两计数点间还有四个计时点(图中未标出)，计数点间的距离如图乙所示，打点3时，重物下落的速度v3=　　 m/s；由纸带上所给的数据可计算出实验时重物下落的加速度a=　　　 m/s2。 3.378 9.705 已知交流电源的频率是50 Hz，每相邻两计数点间还有四个计时点(图中未标出)，则在纸带上打下相邻计数点的时间间隔T=5×0.02 s=0.1 s 根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度可得 v3==×10-2 m/s=3.378 m/s 根据逐差法可得加速度 a==×10-2 m/s2=9.705 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 　(多选)(2024·天津市高一期中)一个物体从塔顶自由下落，测得物体自由下落的时间是2 s，若g=10 m/s2，不计空气阻力，下列说法正确的是 A.塔的高度为20 m B.塔的高度为10 m C.物体落地速度为20 m/s D.物体落地速度为10 m/s 例2 √ √ 塔的高度为h=gt2=×10×22 m=20 m，物体落地速度为v=gt=10×2 m/s= 20 m/s，故选A、C。 　(2024·呼和浩特市高一期中)从离地面720 m的空中自由落下一个小球，不计空气阻力，取g=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 由h=gt2得落地时间t==12 s 答案　12 s (2)小球在最初2 s内及最后2 s内的位移大小； 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 答案　20 m　220 m (3)小球下落全程的平均速度的大小。 == m/s=60 m/s。 答案　60 m/s 　(2024·重庆市高一检测)同学们利用如图所示的方法估测反应时间。首先，甲同学捏住直尺上部，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。当乙同学看到甲同学放开直尺时，立即用手指捏直尺，捏住位置在刻度尺上的示数x=5 cm。重力加速度g取10 m/s2，不计空气阻力。 (1)求乙同学的反应时间t； 例4 根据自由落体运动规律有x=gt2 解得t=0.1 s 答案　0.1 s (2)求乙同学刚要捏住直尺瞬间直尺的速度大小v； 根据速度公式有v=gt，解得v=1 m/s 答案　1 m/s (3)若乙同学捏住直尺前手指离直尺较远，不考虑其他因素的影响，请判断测得的乙同学的反应时间是偏大还是偏小(不需说明判断依据)。 答案　偏大 若乙同学捏住直尺前手指离直尺较远，则测得的乙同学的反应时间偏大。 返回 < 四 > 伽利略对自由落体运动的研究 (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 5 6 答案 C BCD (1)BC　(2)1.88　9.75　(3)<　纸带受到限位孔的阻力，重物受到空气阻力 B BD BC 题号 7 8 9 10 11 12 答案 (1)80 m　(2)4 s　(3)35 m BC C A (1)3 s　(2)5 m　25 m　(3)11.25 m B 对一对 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 考点一　自由落体运动及自由落体加速度 1.(2024·深圳市建文外国语学校高一期中)关于自由落体运动，下列说法正确的是 A.春天下毛毛细雨，雨滴下落的过程可看作自由落体运动 B.卫星返回舱返回地球过程中的运动可看作自由落体运动 C.从二楼阳台由静止释放的一把钥匙，可近似看作自由落体运动 D.从水平飞行的飞机上释放的大包救灾物资，物资将做自由落体运动 基础对点练 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 33 春天下毛毛细雨，雨滴下落的过程受到的空气阻力作用不能忽略，则雨滴下落的过程不是自由落体运动，选项A错误； 卫星返回舱返回地球过程中要受到大气的阻力作用，则返回舱的运动不能看作自由落体运动，选项B错误； 从二楼阳台由静止释放的一把钥匙，空气阻力可忽略不计，可近似看作自由落体运动，选项C正确； 从水平飞行的飞机上释放的大包救灾物资，物资由于初速度不为零，同时空气阻力也不能忽略不计，故不是做自由落体运动，选项D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 2.(多选)下列关于重力加速度的说法正确的是 A.重力加速度g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值越小 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 √ √ 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、D。 考点二　实验：研究自由落体运动的规律 3.(2024·潮州市高一期中)某实验小组利用如图甲所示的实验装置测量学校所在地的重力加速度。某同学打出一条较为理想的纸带如图乙所示，把开始打的 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 模糊不清的点去掉，把清晰的第一个点标记为0，随后每隔一个点取一个计数点，依次标记为1、2、3、4，测量出的各计数点间的距离已标在纸带上，已知打点计时器的打点周期为0.02 s。 (1)关于本实验，下列说法正确的是　　； A.纸带连着重物穿过限位孔， 压在复写纸上方 B.重物释放前应尽量靠近打 点计时器 C.释放前手应捏住纸带的上 端，并保持纸带竖直 D.必须在接通电源时，同时 释放纸带运动 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 BC 纸带连着重物穿过限位孔，压在复写纸下方，故A错误； 为了充分利用纸带，重物释放前应尽量靠近打点计时器，实验时，先接通电源，再释放纸带运动，故B正确，D错误； 为了减小纸带与打点计时器之间的摩擦，释放前手应捏住纸带的上端，并保持纸带竖直，故C正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 (2)打下计数点2时重物的瞬时速度为　 　 m/s，由该实验测出的重力加速度约为 　 　 m/s2(计算结果均保留3位有效数字)； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 1.88 9.75 由纸带可知，相邻计数点的时间间隔为T=2×0.02 s=0.04 s 则打下计数点2时重物的瞬时速度为 v2== m/s≈1.88 m/s 根据逐差法可得，重力加速度为g测== m/s2 =9.75 m/s2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 (3)跟当地重力加速度(g=9.80 m/s2)比较，测出的重力加速度　 g (填“<”“>”或“=”)，说明出现这个结果的主要原因：___ ______________________________________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 < 纸带受到限位孔的阻力，重物受到空气阻力 跟当地重力加速度(g=9.80 m/s2)比较，测出的重力加速度g测<g 出现这个结果的主要原因是：纸带受到限位孔的阻力，重物受到空气阻力。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 考点三　自由落体运动规律的应用 4.人从发现情况到采取相应行动所用的时间叫反应时间。如图，同学甲用手指捏住刻度尺一端，刻度尺零刻度线一端靠近地面，由于刻度尺零刻度处有破损，同学乙在刻度尺5 cm刻度处做握尺准备，且手的任何部 位都与刻度尺不接触。当乙看到甲放手时，立即握住刻度尺，发现所握处刻度值为45 cm，不计空气阻力，g取10 m/s2，则同学乙的反应时间约为 A.0.2 s B.0.3 s C.0.4 s D.0.5 s √ 依题意，同学乙的反应时间内刻度尺做自由落体运动，下落的高度为h=45 cm-5 cm=40 cm=0.40 m，根据自由落体运动公式，有h=gt2，解得t== s≈0.3 s，故选B。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 5.(多选)(2024·韶关市高一期末)高空坠物被称为“悬在城市上空的痛”，是一种极容易伤人的不文明行为，若有一个物体从一幢居民楼的25楼阳台上由静止落下，可以估算 A.该物体大约经过2 s落到地面 B.该物体大约经过4 s落到地面 C.该物体落到地面前瞬间的速度约为50 m/s D.该物体落到地面前瞬间的速度约为38 m/s √ √ 每层楼高约为3 m，根据自由落体运动规律有h=gt2 解得t≈4 s 故A错误，B正确； 根据自由落体运动规律v2=2gh 解得v≈38 m/s 故C错误，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 6.(多选)(2024·曲靖市高一检测)一个物体从某一高度做自由落体运动，已知它最后一秒内位移为25 m，g取10 m/s2，则它开始下落时距地面的高度和时间为 A.35 m B.45 m C.3 s D.4 s √ √ 根据自由落体运动规律可得h=vt-gt2，其中h=25 m，t=1 s，代入数据可得v=30 m/s，则物体下落的高度H满足2gH=v2，解得物体下落的高度为H=45 m，故A错误，B正确； 根据自由落体运动规律，物体下落的时间为t==3 s，故C正确，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 7.(2025·台州市高一期中)某实心小铁球由静止开始下落至地面时的速度为40 m/s，不计空气阻力，g取10 m/s2。求： (1)小球下落的高度； 答案　80 m 设小铁球下落的高度为H，根据匀变速直线运动公式，有v2=2gH 得H== m=80 m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 (2)小球下落的时间； 答案　4 s 设小铁球下落的时间为t，根据自由落体运动规律，有v=gt 得t== s=4 s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 (3)小球在最后1 s内下落的高度。 答案　35 m 小球在前3 s内下落的高度为 h=gt2=×10×32 m=45 m 则最后1 s内下落的高度为 Δh=H-h=80 m-45 m=35 m。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 8.(多选)(2024·株洲市高一期末)伽利略在研究自由落体运动时，遇到了两个问题：①无精确的计时仪器；②无测瞬时速度的工具。他采用了一个很巧妙的方法，用来“冲淡”重力。如图所示，让铜球沿阻力很小的斜面滚下，经过实验证明小球沿斜面的运动是匀加速直线运动，且只要斜面的倾角一定，小球的加速度都是相同的。由此他推断：自由落体运动也是匀变速直线运动。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，下列叙述正确的是 能力综合练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 A.丁实验可“冲淡”重力的作用，更容易 测时间，解决了问题① B.伽利略利用x∝t2替代v∝t解决了问题② C.甲是实验现象，丁是经过合理的逻辑推 理得到的猜想结论 D.丁是实验现象，甲是经过合理的逻辑推理得到的猜想结论 √ √ 在伽利略时代，没有精确的计时仪器，因此伽利略让小球从斜面上滚下来用来“冲淡”重力，即利用斜面上小球的运动替代自由落体运动解决了问题①，丁是自由落体运动，故A项错误； 在伽利略时代，技术不够发达，无法直接测定瞬时速度﹐所以不可能直接得到速度的变化规律，但是伽利略通过数学运算得出结论：如果物体的初速度为零，而且x∝t2，就可以验证这个物体的速度随时间均匀变化，小球做匀变速直线运动，即利用x∝t2替代v∝t解决了问题②，故B项正确； 甲是实验现象，丁是经过合理外推得到的猜想结论，故C正确，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 9.(2024·深圳市高一期中)一个小球做自由落体运动，它的下落高度足够，取重力加速度大小g=10 m/s2，忽略空气阻力，关于这个小球的运动情况，下列说法中正确的是 A.小球在前2 s内的平均速度为15 m/s B.小球在第2 s内的下落高度为20 m C.小球在前1 s内、前2 s内、前3 s内的平均速度之比是1∶2∶3 D.小球在第1 s内、第2 s内、第3 s内的平均速度之比是1∶4∶9 √ 小球在2 s末的速度v2=gt2=20 m/s 则前2 s内的平均速度为==10 m/s 选项A错误； 小球在第2 s内的下落高度为Δh2=g-g=15 m 选项B错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 根据v=gt可知，小球在1 s末、2 s末、3 s末的速度之比为1∶2∶3，根据=，则小球在前1 s内、前2 s内、前3 s内的平均速度之比是1∶2∶3，选项C正确； 小球在第1 s内、第2 s内、第3 s内的平均速度分别等于0.5 s时刻、1.5 s时刻和2.5 s时刻的速度之比，根据v=gt可知，在第1 s内、第2 s内、第3 s 内的平均速度之比是1∶3∶5，选项D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 10.(2025·辽宁省高一期末)冬季，高架、桥梁、房屋边缘常有冰凌悬挂，冰凌下落可能产生危险。一冰凌(可看作质点)从距离地面高度为h处开始做自由落体运动，下落到距离地面处时的速度大小为10 m/s，重力加速度g取10 m/s2，下列说法正确的是 A.冰凌整个自由下落过程的平均速度大小为10 m/s B.冰凌经过距离地面处的速度大小为20 m/s C.冰凌从开始自由下落所用的时间为1 s D.冰凌后半段时间内的平均速度大小为20 m/s √ 冰凌做自由落体运动，下落到距离地面处时的速度大小为10 m/s，则有=2g(h-)，下落h时，根据速度与位移的关系有=2gh，解得v2=20 m/s，则冰凌整个自由下落过程的平均速度大小==10 m/s，故A正确； 冰凌经过距离地面=2g·，联立解得v3=10 m/s，故B错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 根据位移公式有=g，联立解得t1= s，故C错误； 根据位移公式有h=g，解得整个下落过程所用时间t2=2 s，则后半段时间内的平均速度等于下落1.5 s时的速度，则有'=gt3=15 m/s，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 11.(2025·牡丹江市高一期中)从离地面高h=45 m处由静止释放一小球，不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2，求： (1)小球落到地面需要的时间； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 答案　3 s 根据位移时间关系有h=gt2 解得t=3 s (2)小球开始下落后第1 s内的位移大小和最后1 s内的位移大小； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 答案　5 m　25 m 开始下落后第1 s内的位移大小为h1=g=5 m 开始下落2 s的位移为h2=g=20 m 最后1 s内的位移大小为Δh=h-h2=25 m (3)小球下落时间为总时间一半时的位移大小。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 答案　11.25 m 下落时间为总时间一半时的位移大小h1.5=g()2=11.25 m。 尖子生选练 12.如图所示，A、B两个小球用长为L=1 m的细线连接，用手拿着A球，B球竖直悬挂，且A、B两球均静止。现由静止释放A球，测得两球落地的时间差为0.2 s，不计空气阻力，重力加速度g=10 m/s2，则A球释放时离地面的高度为 A.1.25 m B.1.80 m C.3.60 m D.6.25 m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 √ 返回 由题意可知A、B两小球均做自由落体运动，设A球释放时离地面的高度为h，对A球有h=g，对B球则有h-L=g， 两球落地的时间差为Δt=tA-tB 解得h=1.80 m，A、C、D错误，B正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 12 第 二 章 本课结束 $