第2章 第5节 第1课时 自由落体运动-【优学精讲】2026-2027学年高中物理必修一同步课件（教科版）

该高中物理课件聚焦自由落体运动，系统梳理其条件、性质、规律及重力加速度，通过玻璃管中金属片与羽毛下落对比情境导入，衔接匀变速直线运动知识，以基础梳理、深化辨析为学习支架构建认知。 其亮点在于融合科学探究与科学思维，如还原伽利略斜面实验及合理外推过程，情境问题驱动分析，典型例题分层呈现。深化辨析判断题强化物理观念，题后小结提炼方法，助力学生理解规律、培养探究能力，为教师提供系统资源提升教学效率。

第5节　自由落体运动 学习目标 1．知道自由落体运动的条件、性质和特点。　2.掌握自由落体运动的规律，会通过实验测定自由落体运动的加速度，知道在地球上不同地方，重力加速度的大小不同。　3.了解伽利略研究自由落体运动的过程，领悟他的研究方法。　4.应用匀变速直线运动规律分析自由落体运动。 返回导航 内 容 索 引 基础自主梳理 1 1 核心知识 深度探究 2 随堂演练 巩固落实 1 3 基础自主梳理 第一部分 4 一、自由落体运动 1．定义：只在______作用下，物体由______开始下落的运动。 2．运动性质：初速度为零的________直线运动。 说明：严格地说，只有在真空中由静止开始下落的运动才是自由落体运动。生活中的落体运动是在重力和空气阻力的共同作用下的运动，但在空气阻力的影响很小而可以忽略的情况下，若下落高度不是很大，则可近似地看作自由落体运动。 重力 静止 匀加速 返回导航 二、伽利略对落体运动规律的探究 1．问题提出：伽利略对落体运动的研究，不仅要推翻____________的观点，更重要的是要找出落体运动具体遵循的规律。 2．提出猜想：物体下落的过程是一个速度________________的过程，其速度与时间成正比，即v∝t。基于v∝t的假设，通过构造几何图形进行推理，伽利略得出自由落体运动应满足x∝t2的推论。 亚里士多德 随时间均匀增大 返回导航 3．实验验证：先“转换变通”后“合理外推”，让小球从斜槽上滚下，先设定运动的路程，再测出运动时间，可以发现通过的距离之比等于时间的平方之比。 4．合理外推：当斜面的倾角逐渐加大到90°，小球就成为落体运动，小球的运动仍应当满足下落距离与时间的平方成正比的关系。 返回导航 返回导航 四、自由落体加速度 1．定义：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都______，这个加速度叫作自由落体加速度，也叫作____________，通常用g表示。 2．方向：总是__________。 3．大小：在地球上不同的地方，g的大小是不同的。一般的计算中，g取_________________或g取___________。 相同 重力加速度 竖直向下 9.8 m/s2 10 m/s2 返回导航 (1)地球上任一点的重力加速度都相同。(　　) (2)不同物体的重力加速度都相同。(　　) (3)在地球的不同地点，g的大小一般不同。(　　) (4)加速度为g的运动就是自由落体运动。(　　) (5)物体仅在重力作用下的运动就是自由落体运动。(　　) (6)自由落体运动的速度与下落时间成正比。(　　) (7)自由落体运动的位移与下落时间成正比。(　　) 深化辨析 判断下列说法是否正确 × √ × × × √ × 返回导航 第1课时　自由落体运动 核心知识 深度探究 第二部分 12 知识点一　对自由落体运动的理解 物理情境探究 情境探究1 1．如图所示，在有空气的玻璃管中，金属片比羽毛下落得快，在抽掉空气的玻璃管中，金属片和羽毛下落快慢相同。 (1)为什么在抽掉空气的玻璃管中，物体下落快慢相同？ (2)空气中的落体运动在什么条件下可看作自由落体运动？ [提示]　(1)因为没有空气阻力　(2)空气阻力的作用可以忽略 返回导航 2．自由落体运动的运动性质是什么？根据你的猜测，如何用x-t图像、v-t图像表达自由落体运动？ [提示]　自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动。其x-t 图像和v-t图像如图所示。 返回导航 1．自由落体运动的实质 自由落体运动是初速度v0＝0、加速度a＝g的匀加速直线运动，它只是匀变速直线运动的特例。 返回导航 特别提醒　物体在其他星球上也可以做自由落体运动，不同的星球上，重力加速度大小一般不同。 返回导航 2．重力加速度   产生原因 由于地球上的物体受到地球的吸引而产生的 大小 与物体质量无关，与所处地球上的位置及距地面的高度有关，在一般的计算中，g取9.8 m/s2 或10 m/s2 与纬度关系 在地球表面上，重力加速度随纬度的增加而增大，在赤道处重力加速度最小，在两极处重力加速度最大，但差别很小 返回导航 大小 与高度关系 在地面上的同一地点，随高度的增加，重力加速度减小，在一般的高度内，可认为重力加速度的大小不变 方向 竖直向下。由于地球是一个球体，所以各处的重力加速度的方向是不同的 返回导航 典型例题共研 角度1　自由落体运动的研究 例1　图示过程可以大致反映伽利略对自由落体运动研究的实验和推理过程，下列说法正确的是(　　)   A.实验验证了小球在斜面上运动的位移与时间成正比 B．实验验证了小球在斜面上运动的速度与位移成正比 C．伽利略利用斜面“冲淡”重力，便于测量小球的运动时间 D．丁是实验现象，甲、乙、丙是经过合理外推得到的结论 C 返回导航 [解析]　伽利略对自由落体运动的研究，运用了逻辑推理、猜想和假说与科学实验相结合的方法，验证了小球在斜面上运动的位移与时间的平方成正比，故A、B错误； 伽利略时代，没有先进的测量手段和工具，为了“减小”重力作用，采用斜面实验，其实就是为了使小球下落时间长些，便于测量小球的运动时间，减小实验误差，故C正确； 甲、乙、丙均是实验现象，丁是经过合理的外推得到的结论，故D错误。 返回导航 角度2　对自由落体运动的理解 例2　关于自由落体运动，下列说法正确的是(　　) A．物体质量越大下落得越快 B．物体刚下落时速度和加速度都为0 C．物体下落过程中，加速度越来越大 D．物体下落过程中，相等时间内的速度变化量相同 D 返回导航 [解析]　做自由落体运动的物体的加速度均为g，则不同轻重的物体下落得同样快，A错误； 物体刚下落时速度为0，但是加速度不为0，B错误； 物体下落过程中，加速度始终不变，C错误； 物体下落过程中，因加速度不变，则根据Δv＝gΔt可知，相等时间内的速度变化量相同，D正确。 返回导航 知识点二　自由落体运动的规律 物理情境探究 情境探究2 请根据匀变速直线运动的规律写出自由落体运动的规律 vt＝gt 返回导航 返回导航 典型例题共研 例3　(2025·天津河北区学业考试)钢球由静止开始做自由落体运动，不计空气阻力，落地时速度大小为30 m/s，g取10 m/s2，则下列说法正确的是(　　) A.钢球下落的高度是30 m B.钢球下落的时间为3 s C.钢球下落的平均速度是10 m/s D.钢球最后1 s下落的高度是30 m B 返回导航 根据速度公式有v0＝gt，解得t＝3 s，故B正确； 返回导航 例4　(2025·山东济宁市期中)某探险者在野外想估测一枯井的深度，把一小石块由井口自由释放，约3 s后听到石块直接落到井底的声音，g取10 m/s2，不考虑声音的传播时间，则井深最接近的是(　　) A.15 m B．30 m C.42 m D．90 m C 返回导航 例5　用频闪周期为Δt的相机拍摄的一张真空中羽毛与苹果自由下落的局部频闪照片如图所示。关于提供的信息及相关数据处理，下列说法正确的是(　　) B 返回导航 返回导航 羽毛与苹果在真空中做自由落体运动，A点并不一定是下落点，故A点速度不一定等于零，则羽毛与苹果的位移不一定满足关系x1∶x2∶x3＝1∶3∶5，故C错误； 真空中苹果和羽毛只受重力，同时释放，做自由落体运动的下落快慢相同，故D错误。 返回导航 知识点三　自由落体运动规律的应用 例6　一矿井深为125 m，在井口每隔一定时间自由下落一个小球，当第11个小球刚从井口开始下落时，第1个小球恰好到达井底，g取10 m/s2。求： (1)相邻两个小球开始下落的时间间隔； 典型例题共研 返回导航 [答案]　0.5 s 返回导航 (2)此时第5个小球的瞬时速度大小； [解析]　当第一个小球到达井底时，第5个小球下落的时间为 t1＝5 s－0.5×4 s＝3 s 此时第5个小球的瞬时速度为 v5＝gt1＝10×3 m/s＝30 m/s。 [答案]　30 m/s 返回导航 (3)此时第3个小球和第5个小球相隔的距离。 [答案]　35 m 返回导航 题后小结 当多个相同的物体分别从同一位置、间隔相同时间开始做自由落体运动时，这多个物体的运动，和一个物体在连续相等时间内的运动是等效的，可以当作一个物体在做自由落体运动，对应不同时刻的运动状态。 返回导航 C 返回导航 返回导航 综合一练 例8　某跳伞运动员进行低空跳伞训练。他离开悬停的飞机后可以认为先做自由落体运动，当离地面265 m时打开降落伞做加速度大小为12 m/s2 的匀减速运动，速度减为5 m/s后做匀速运动，随后经过28 s落地。g取10 m/s2。 (1)运动员打开降落伞时的速度是多少？ 匀变速直线运动规律在自由落体中的应用 返回导航 [答案]　55 m/s 返回导航 (2)运动员离开飞机时距地面的高度为多少？ [答案]　416.25 m 返回导航 (3)运动员离开飞机后，经过多长时间才能到达地面？ 返回导航 第三部分 随堂演练 巩固落实 42 1．(对自由落体运动的理解)某同学在探究自由落体运动规律时，从生活情景中选出处于不同状态的四种物体进行探究，你认为哪一个选项中的物体所做的运动是自由落体运动(　　) A．从树上飘落的树叶的运动 B．由静止开始下落的小钢球的运动 C．被运动员推出去的铅球的运动 D．从水面自由落到水底的石子的运动 B 返回导航 解析：从树上飘落的树叶，受到的阻力不是远小于其受到的重力，A错误； 由静止下落的钢球，初速度为0，G≫F阻，故可以看成自由落体运动，B正确； 被推出去的铅球，初速度v0≠0，C错误； 从水面自由落到水底的石子，受到的阻力不是远小于其受到的重力，D错误。 返回导航 2．(等效法处理自由落体运动)青青是一个善于思考的女孩，她在学过自由落体运动规律后，对自家房屋屋檐下落的雨滴产生了兴趣。此屋檐离地面高度为3.2 m，她坐在窗前发现从屋檐每隔相等时间滴下一滴水，当第5滴正欲滴下时，第1滴刚好落到地面，而第3滴与第2滴分别位于窗户的上、下沿，如图所示。g取10 m/s2，问：窗户的上、下边沿高度差是多少？ 返回导航 答案：1 m 返回导航 项目 匀变速直线运动的一般规律 自由落体运动规律 速度公式 vt＝v0＋at (1)____________ 平均速度公式 ＝ (2)____________ 项目 匀变速直线运动的一般规律 自由落体运动规律 位移公式 x＝v0t＋at2 (3)____________ 位移与速 度的关系 v－v＝2ax (4)____________ 推论 Δx＝aT2 (5)____________ $