第2章 08 自由落体与竖直上抛运动（突破疑难）（PPT同步课件）【学而思】2026-2027学年高一物理必修第一册分层练习（鲁科版）

该高中物理课件聚焦自由落体与竖直上抛运动，作为匀变速直线运动的具体模型展开，课堂导入可从复习匀变速公式切入，通过条件分析建立理想化模型，形成从一般规律到特殊应用的知识支架。 其亮点在于强化科学思维中的模型建构与科学推理，如滴水问题用逆向思维转换研究对象，典例分析采用分段法与全程法对比，结合伽利略实验与逻辑推理的研究方法渗透科学态度。帮助学生深化运动观念，教师可借助实例提升教学效率。

第2章 匀变速直线运动 第1讲　描述运动的基本概念 08 自由落体与竖直上抛运动 物理模型 第1讲　描述运动的基本概念 1.自由落体运动 (1)定义:物体只在重力作用下从静止开始下落的运动,叫作自由落体运动。 (2)物体做自由落体运动的条件:初速度为零;除重力外不受其他力。 (3)实质:v0=0,a=g的匀加速直线运动。 (4)自由落体运动的公式 将匀变速直线运动公式中的v0取为0,a取为g,x换为h,可得自由落体运动的公式。 第1讲　描述运动的基本概念 2.竖直上抛运动 (1)定义:将物体以某一初速度v0竖直向上抛出,物体只在重力作用下所做的运动就是竖直上抛运动。 (2)运动性质:往返的加速度为g的匀变速直线运动。 (3)运动规律(以竖直向上为正方向) ①速度公式:v=v0-gt ②位移公式:h=v0t- gt2 ③速度-位移关系式:v2- =-2gh ④上升到最高点的时间t=  ⑤上升的最大高度H=  第1讲　描述运动的基本概念 名师点津　分析自由落体运动时,忽略次要因素(空气阻力),突出主要因素(重力),建立理想化的物理模 型。 知识拓展     伽利略对自由落体运动的研究 伽利略通过研究斜面上初速度为零的匀加速直线运动,合理外推到竖直方向,得出自由落体运动的规 律,采用了实验与逻辑推理相结合的科学研究方法。 名师点津    (1)竖直上抛运动是初速度和加速度方向相反的匀变速直线运动,因此匀变速直线运动的公 式都适用于竖直上抛运动。 (2)由逆向思维法可知,质点上升到最高点的运动过程可视为逆向的自由落体运动。核心精讲 第1讲　描述运动的基本概念 1.自由落体运动 (1)自由落体运动规律 ①物体做自由落体运动,下落高度h时,下落时间t= ,末速度v= 。 ②物体做自由落体运动时,连续相等时间内的位移之比为h1∶h2∶h3∶…∶hn=1∶3∶5∶…∶(2n-1);连 续相等位移所用时间之比为t1∶t2∶t3∶…∶tn=1∶( -1)∶( - )∶…∶( - )。 (2)自由落体运动规律的应用——滴水问题 屋顶以相同的时间间隔T向下滴水,图中记录了某时刻半空中5滴水的位置。转换思维,不把它看成5滴 水的位置,而是看成5号水滴做自由落体运动的过程中经过的5个点,相邻点的时间间隔相同,均为T。如 果最上面的5号水滴位置是静止下落的初始位置,图中距离是按照从零点开始等时划分的,根据推论可 知x1∶x2∶x3∶x4=1∶3∶5∶7。 第1讲　描述运动的基本概念   (3)自由落体运动规律的应用——落杆问题 对于有一定长度且不能看作质点的物体,例如直杆、铁链,计算其自由下落经过某点(或某段圆筒等)所 用时间时,由于直杆、铁链有一定的长度,因此经过这一点(或某段)时不是一瞬间,而是一段时间。解决 第1讲　描述运动的基本概念 这类问题的关键是选准研究过程,找到与该过程的起点和终点相对应的位移。   第1讲　描述运动的基本概念 2.竖直上抛运动 (1)竖直上抛运动的两个对称 时间 对称 ①物体上升到最高点所用时间与物体从最高点落回到原抛出点所用时间相等,即t上=t下= ;②物体在上升过程中某两点之间所用的时间与下降过程中该两点之间所用的时间相等   速度 对称 ①物体上抛时的初速度与物体又落回原抛出点时的速度大小相等、方向相反; ②物体在上升阶段和下降阶段经过同一个位置时的速度大小相等、方向相反 第1讲　描述运动的基本概念 (2)“双法”巧解竖直上抛运动 ①分段法:将全程分为两个阶段,即上升过程是加速度为a=-g、末速度v=0的匀减速直线运动,下落过程 是自由落体运动。   第1讲　描述运动的基本概念 ②全程法:取初速度的方向为正方向,全过程为初速度为v0、加速度为-g的匀变速直线运动。其规律符 合h=v0t- gt2,v=v0-gt,v2- =-2gh。 规律:连续相等时间内的位移关系、连续相等位移所用时间的关系,对于自由落体运动均适用。 勘破疑难 自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,故有v=gt、h= gt2、v2=2gh。初速度为零的匀加速直线 运动的特殊 第1讲　描述运动的基本概念 知识拓展 利用滴水法可以测重力加速度:   如图所示,让水龙头的水一滴一滴地落到正下方的盘子里,调整水龙头的滴水速度和盘子的位置,使前 一滴水落地同时下一滴水恰好开始下落;测出n滴水下落总时间T,则一滴水下落时间t= ;量出水龙头滴 水处到盘子的距离h,由公式h= gt2求出自由落体加速度。 关键点拨 杆通过某点的时间应是杆的“上端”与“下端”分别到达该点的时间差。解题时画出示意图,标出初 始时杆的位置、固定点的位置,明确“进入”和“离开”对应的端点位置变化。 第1讲　描述运动的基本概念 勘破疑难 (1)解答竖直上抛运动问题时,首先必须明确设定正方向,若以竖直向上为正方向,则需将加速度确定为a =-g贯穿所有公式,避免符号混乱。 (2)解题时应优先利用“时间对称”和“速度对称”规律简化过程。对于多解问题(如求经过某点的时 间),要结合运动草图,明确物体处于上升阶段还是下降阶段。 口诀秒记 同高等速率,上下等时间 第1讲　描述运动的基本概念 典例1　小敏在学过自由落体运动规律后,对自家屋檐上下落的雨滴产生了兴趣,她坐在窗前发现从屋 檐每隔相等时间滴下一滴水❶,当第5滴正欲滴下时,第1滴刚好落到地面❷,而第3滴与第2滴分别位于高1 m的窗子的上、下沿❸,小敏同学在自己的作业本上画出了如图所示的雨滴下落同自家房子的关系,其 中2点和3点之间的小矩形表示小敏正对的窗子,不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2,则:   (1)滴水的时间间隔是多少? (2)此屋檐离地面多高? 第1讲　描述运动的基本概念 解析(1)设屋檐离地面高为h,滴水时间间隔为T,2点距离屋檐的高度为h2,3点距离屋檐的高度为h3,示意 图如图所示:   由位移公式h= gt2得,第2滴雨滴下落的位移 h2= g(3T)2 第3滴雨滴下落的位移h3= g(2T)2,且h2-h3=1 m 解得T=0.2 s (2)由于初速度为零的匀加速直线运动从开始运动起,在连续相等的时间间隔内的位移之比为1∶3∶ 第1讲　描述运动的基本概念 5∶7,所以相邻两雨滴之间的间距从上到下依次是x、3x、5x、7x, 由题意知窗高为5x,则5x=1 m,解得x=0.2 m 则屋檐高h=x+3x+5x+7x=16x=3.2 m。 答案(1)0.2 s    (2)3.2 m 第1讲　描述运动的基本概念 典例2　在高为25 m的塔的顶部,以20 m/s的初速度竖直向上抛出一物体❶。不计空气阻力,重力加速度 g取10 m/s2。求: (1)物体上升的最高点距抛出点的距离; (2)物体上升的时间与从最高点落回抛出点的时间; (3)物体落回抛出点时的速度大小; (4)物体从抛出至落地的时间及落地时的速度大小。 第1讲　描述运动的基本概念 解析(1)物体运动过程如图,取竖直向上为正方向,   则初速度v0=20 m/s,加速度a=-g=-10 m/s2 对于物体上升到最高点过程,由速度-位移公式可得 0- =-2gh 得h= =20 m (2)采用逆向思维法,向上减速过程倒过来看成自由落体运动过程,由位移公式可得h= g  第1讲　描述运动的基本概念 得上升时间t1= =2 s 由对称性可知从最高点落回抛出点的时间t2=t1=2 s (3)对于物体从最高点落回抛出点过程,有v=gt2 解得落回抛出点时的速度大小v=20 m/s (4)方法一:分段法 上升过程t1=2 s 下降过程x-h=- g  得t3=3 s 物体从抛出至落地的时间为t=t1+t3=5 s 落地速度v地=-gt3=-30 m/s,负号表示速度方向竖直向下 第1讲　描述运动的基本概念 方法二:全程法 对于物体运动的全过程,由位移公式得 x=v0t- gt2   答案(1)20 m    (2)2 s    2 s    (3)20 m/s    (4)5 s    30 m/s 第1讲　描述运动的基本概念 信息解读 ❶相邻雨滴之间的时间间隔T相等;由于是“滴下”,可认为每个雨滴从同一高度(屋檐)由静止开始自 由下落。 ❷第1滴与第5滴之间有4个时间间隔,因此雨滴从屋檐落到地面的总时间t总=4T。 ❸第3滴与第2滴间距等于窗的高度。 一题多解 利用平均速度法求解: 由题可知,雨滴2、3之间的平均速度 = 。因雨滴下落为自由落体运动,则可知 =v2.5T=g·2.5T,可得T=0. 2 s。屋檐离地面高h= g(4T)2=3.2 m。 第1讲　描述运动的基本概念 信息解读 ❶物理过程分解:物体从塔顶抛出后做竖直上抛运动。 第一段:从抛出点(塔顶边缘)以v0=20 m/s向上做匀减速直线运动,至最高点(速度v'=0)。 第二段:从最高点自由下落,先回到抛出点,此过程是前一段的逆过程。 第三段:从抛出点继续自由下落至地面。 一题多解 因v=v0-gt1,最高点速度v=0,则上升时间t1= =2 s。 第1讲　描述运动的基本概念 一题多解 根据速度对称,回到抛出点的速度大小等于抛出时的速度大小,则落回抛出点时的速度大小v=20 m/s。 其中x=-25 m,v0=20 m/s 解得t=5 s 由v地=v0-gt得v地=-30 m/s,负号表示速度方向竖直向下 第1讲　描述运动的基本概念 $