2027届高三物理一轮复习课件：第3讲 自由落体运动和竖直上抛运动

该高中物理高考复习课件聚焦自由落体和竖直上抛运动核心考点，依据高考评价体系梳理了概念规律、图像分析、实验探究、多过程问题四大考查维度，明确竖直上抛对称性、运动学公式应用等高频考点，归纳实验题、非质点运动等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“模型建构+科学推理+真题突破”策略，如以自由落体测重力加速度实验培养科学探究素养，通过竖直上抛多过程问题对比分段与整体法训练科学思维，设易错点分析助学生掌握解题技巧，教师可据此高效指导学生冲刺高考。

第3讲　自由落体和竖直上抛运动　 一、自由落体运动 思考1：什么是自由落体？运动有哪些特点？有哪些基本公式？（请推导） 1.概念： 3.基本公式： 物体只在重力作用下，从静止开始下落的运动。 注意：物体由静止开始的自由下落过程才是自由落体运动，从中间截取的一段运动过程不是自由落体运动，需要用初速度不为零的匀变速直线运动规律去解决此类问题。 2.运动特点： 初速度为0，加速度为g的匀加速直线运动 速度与时间关系： 位移与时间关系： 速度与位移关系： 一、自由落体运动 思考2：你知道的自由落体运动图像有那些，有什么物理含义？ v-t图像 a-t图像 h-t图像 图像 公式 物理量 斜率等于g，面积为下落高度h 面积为速度变化量 当t=0时，h=H 1．让质量为1kg的石块P1从足够高处自由下落，P1在下落的第1s末速度大小为v1，再将P1和质量为2kg的石块绑为一个整体P2，使P2从原高度自由下落，P2在下落的第1s末速度大小为v2，g 取10m/s2，则（　　） A．v1=5 m/s B．v1=10 m/s C．v2=15 m/s D．v2=30 m/s 2.【利用自由落体运动测重力加速度】完成下列实验 (1)某实验小组用如图甲所示的装置测量当地的重力加速度，实验步骤如下： ①用游标卡尺测出正方体小铁块边长，测量结果如图乙所示； ②将两个与数字计时器相连的光电门自上而下依次固定在铁架台上，调整两光电门和电磁释放装置在同一竖直线上，正方体小铁块下落过程中不转动； ③用毫米刻度尺测出两光电门中心的距离； ④释放正方体小铁块，数字计时器记录的挡 光时间和； ⑤调整正方体小铁块释放高度重复实验。 请回答下列问题： ①正方体小铁块边长______cm。 ②重力加速度的测量值______（用实验中 所测物理量字母表示）。 请回答下列问题： ①正方体小铁块边长 cm。 ②重力加速度的测量值 （用实验中所测物理量字母表示）。 1.285 3. 【非质点做自由落体运动】 如图所示木杆长5 m，上端固定在某一点，由静止放开后 让它自由落下（不计空气阻力），木杆通过悬点正下方20 m处的圆筒 AB，圆筒AB长为 5 m，取g＝10 m/s2，求： （1）木杆通过圆筒的上端A所用的时间t1； （2）木杆通过圆筒AB所用的时间t2。 （1）木杆由静止开始做自由落体运动，设木杆的下端到达圆筒上端A所用的时间为t下A h下A＝20 m－5 m＝15 m 设木杆的上端到达圆筒上端A所用的时间为t上A 解得t上A＝2 s 则木杆通过圆筒上端A所用的时间 解得t下A＝ （2）设木杆的上端到达圆筒下端B所用的时间为t上B h上B＝20 m＋5 m＝25 m 则木杆通过圆筒所用的时间 4. 取一根长2 m左右的细线、5个铁垫圈和一个金属盘,在线的底端系上第一个垫圈,隔12 cm再系一个,以后垫圈之间的距离分别为36 cm、60 cm、84 cm,如图所示。站在椅子上,向上提起线的上端,让线自由垂下,且第一个垫圈紧靠放在地上的金属盘。松手后开始计时,若不计空气阻力,则第2、3、4、5各垫圈 (　　) A.落到盘上的时间间隔越来越大 B.落到盘上的时间间隔相等 C.依次落到盘上的速率关系为 D.依次落到盘上的时间关系为 二、竖直上抛运动 【例题】为测试一物体（可看成质点）的耐摔性，在离地高为h=25m处的0点以v0=20 m/s的速度竖直向上抛出，到达最高点A点，再落回与抛出点A点等高B处，最终落到地面的C点重力加速度g取10 m/s2，不计空气阻力，则物体 （1）从抛出到落地过程中，运动有什么特点？ （2）竖直上抛运动遵循什么基本规律？（请推导） 2.基本规律：①速度时间关系： ②位移时间关系： ③速度位移关系： 1.运动特点：初速度方向竖直向上，加速度为g ，上升阶段做匀减速运动，下降阶段做自由落体运动。（竖直上抛运动） （3）从抛出到最高点经过多长时间？ （4）抛出后离地面的最大高度？ Hmax=h1+h2=20+25=45m （4）经过多长时间回到抛出点？（请你根据所学尽量采用不同方法解决） 方法一：分段法 上升阶段： a=g的匀减速直线运动 下降阶段： 自由落体运动 由第（3）问可知上升阶段所用时间t1=2s 从最高点回到抛出点所用时间为t2 解得t2=2s 故t=t1+t2=4s 方法二：整体法： 初速度v0向上、加速度g向下的匀变速直线运动 竖直上抛运动时间对称：t上=t下，从抛出点到A与从A到抛出点时间相同 （5）落回抛出点的速度多大？ （6）抛出后经过多长时间落到地面？ 由第（4）问可知从最高点A点落回抛出点所用时间为t2=2s 落回抛出点的速度v1=gt2=20m/s 方向竖直向下 方法一：分段法 从最高点到落地过程 故t总=t1+t5=5s 方法二：整体法 速度对称：上升与下降阶段经过相同位置，速度大小相等，方向相反 （7）请画出物体0-4s内的v-t图像 t/s v/m.s-1 0 2 4 20 -20 竖直上抛运动： 1.运动特点：初速度方向竖直向上，加速度为g，上升阶段做匀减速运动，下降阶段做自由落体运动. 2.基本规律（以初速度方向为正） (1)速度与时间的关系式： (2)位移与时间的关系式： （3）速度与位移关系： 归纳总结： 3.竖直上抛运动的对称性 A A VA VA 最高点：v=0，a=g 时间对称： 速度对称： t上=t下，从抛出点到A与从A到抛出点时间相同 上升与下降阶段经过相同位置 ，速度大小相等，方向相反 能量对称：同一位置动能 、势能、机械能全都相同 4. 竖直上抛运动的处理方法 1.分段法： 2.整体法：初速度v0向上、加速度g向下的匀变速直线运动对全程列式，通常取竖直向上为正方向 （1）落地点在抛出点上方(正位移) （2）落地点在抛出点下方(负位移) 上升阶段:末速度为零的匀减速直线运动 下降阶段:自由落体运动 5. 研究人员为检验某一产品的抗撞击能力，乘坐热气球并携带该产品竖直升空，当热气球以10 m/s的速度匀速上升到某一高度时，研究人员从热气球上将产品自由释放，测得经11 s产品撞击地面。不计产品所受的空气阻力，求产品的释放位置距地面的高度。（g取10 m/s2） 解析：法一：分段法 根据题意画出运动草图如图所示 根据自由落体运动规律可得 法二：全程法 将产品的运动视为匀变速直线运动，规定向上为正方向，则v0＝10 m/s，a＝－g＝－10 m/s2 即产品刚释放时离地面的高度为495 m。 6.（多选）从高为20 m的位置以20 m/s的初速度竖直上抛一物体，g取10 m/s2，当物体到抛出点距离为15 m时，所经历的时间可能是（　　） $