第1章 第3讲 自由落体和竖直上抛运动-【优化探究】2027年高考物理一轮复习高考总复习配套课件（江苏专版）

该高中物理高考复习课件聚焦“自由落体和竖直上抛运动”专题，依据高考评价体系明确了运动性质、基本规律、对称性及多解性等核心考查要求，通过梳理考点权重，归纳出自由落体公式应用、比例关系、两物体下落问题及竖直上抛分段/全程法等常考题型，构建系统复习框架。 课件亮点在于“真题情境+素养训练+技巧突破”，如以月球自由落体实验（典例1）培养物理观念中的运动观念，通过竖直上抛多解问题（典例7）渗透科学思维的模型建构与科学推理，指导学生掌握分段法、对称法等应试技巧，助力学生高效突破考点，教师可据此实施精准复习教学。

第3讲　自由落体和竖直上抛运动 第一章　运动的描述　匀变速直线运动的研究 1 [学习目标]　1.掌握自由落体运动和竖直上抛运动的特点，并能解决实际问题。 2.理解竖直上抛运动的对称性和多解性。 2 考点一　自由落体运动 考点二　竖直上抛运动 内容索引 3 考点一　自由落体运动 一 4 1.条件：物体只受 ，从 开始下落。 2.运动性质：初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动。 3.基本规律 (1)速度与时间的关系式： 。 (2)位移与时间的关系式： 。 (3)速度与位移的关系式： 。 4.其他常用规律 (1)从静止开始下落，连续相等的时间内下落的高度之比为1∶3∶5∶7∶…。 (2)Δv=gΔt。相同时间内，速度变化量相同。 (3)连续相等时间T内下落的高度之差 Δh=gT2。 重力 静止 v=gt h=gt2 v2=2gh 盘点 核心知识 [判断正误] 1.物体由某高度从静止下落一定做自由落体运动。( ) 2.同一地点，轻重不同的物体的g值一样大。( ) 3.做自由落体运动的物体在1 s内速度增加约9.8 m/s。( ) 4.不计空气阻力，物体从某高度由静止下落，任意两个连续相等的时间间隔T内的位移之差恒定。( ) × √ √ √ 考向1　自由落体运动基本公式的应用 [典例1]　我国计划在2030年前实现载人登月。若航天员在月球上进行自由落体运动实验，让一可视为质点的小球从距月球表面高h处自由下落，测得小球经过3 s落地，且落地前1 s内下落的高度为4 m，则h等于 (　　) A.7.2 m　　　　　　　　 B.9.6 m C.12 m D.45 m A [解析]　设月球上的重力加速度大小为g月，由h=g月t2可知， 落地前1 s内位移大小4 m=g月g月，解得g月=1.6 m/s2， 可知h=g月×1.6×32 m=7.2 m，故选A。 提升 关键能力 [典例2]　(2026·江苏镇江地区联考改编)某校物理 兴趣小组为了了解高空坠物的危害，将一个鸡蛋从 离地面20 m高的高楼面由静止释放，下落途中用 Δt=0.2 s的时间通过一个窗口，窗口的高度为2 m。 忽略空气阻力的作用，重力加速度g取10 m/s2。求： (1)鸡蛋落地时的速度大小和落地前最后1 s内的位移大小； [解析]　根据速度位移关系v2=2gh可得鸡蛋落地时的速度大小为v=20 m/s，设鸡蛋自由下落时间为t，根据速度时间关系得t==2 s，鸡蛋在第1 s内的位移为h1=g=5 m，则鸡蛋落地前最后1 s内的位移大小为 h2=h－h1=15 m。 [答案]　20 m/s　15 m (2)高楼面离窗的上边框的高度。 [解析]　由题意知，窗口的高度为h3=2 m。 设高楼面离窗的上边框的高度为h0， 鸡蛋从高楼面运动到窗的上边框的时间为t0， 则h0=g，h0＋h3=g(t0＋Δt)2 联立解得h0=4.05 m。 [答案]　4.05 m 自由落体运动的处理方法 1.自由落体运动是v0=0、a=g的匀变速直线运动，所以匀变速直线运动的所有公式、推论和方法全部适用。 2.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，等效于竖直下抛运动，应该用初速度不为零的匀变速直线运动规律去解决此类问题。 反思总结 考向2　“比例关系”在自由落体运动中的应用 [典例3]　(2026·江苏响水中学开学测试)对于自由落体运动(g取10 m/s2)，下列说法正确的是(　　) A.在前1 s内、前2 s内、前3 s内的位移大小之比是1∶3∶5 B.在相邻两个1 s内的位移之差都是10 m C.在第1 s内、第2 s内、第3 s内的平均速度大小之比是1∶2∶3 D.在1 s末、2 s末、3 s末的速度大小之比是1∶3∶5 B [解析]　在前1 s内、前2 s内、前3 s内的位移大小之比是1∶4∶9，故A错误；在相邻两个1 s内的位移之差都是Δx=gT2=10 m，故B正确；在第 1 s内、第2 s内、第3 s内的位移大小之比为1∶3∶5，所以平均速度大小之比为1∶3∶5，故C错误；在1 s末、2 s末、3 s末的速度大小之比是1∶2∶3，故D错误。 考向3　自由落体运动中的“两物体先后下落”问题 [典例4]　甲、乙两物体，甲的质量为4 kg，乙的质量为2 kg，甲从20 m高处自由下落，1 s后乙从10 m高处自由下落，不计空气阻力。在两物体落地之前，下列说法正确的是(　　) A.同一时刻甲的速度大 B.同一时刻甲的加速度大 C.两物体从起点各自下落1 m时的速度是不同的 D.落地之前甲和乙的高度之差保持不变 A [解析]　根据速度公式可知同一时刻甲的速度大，A正确； 自由落体运动的加速度都是重力加速度，B错误； 由v2=2gh可知两物体从起点各自下落1 m时的速度是相同的，C错误； 两物体间距离Δh=20 mg(t＋Δt)2－(10 mgt2)=10 mgΔt(2t＋Δt)，因此落地之前甲和乙的高度之差随时间增加而变化，D错误。 1.一个物体从某一高度做自由落体运动。已知它在第1 s 内的位移恰为它在最后1 s内位移的三分之一，则它开始下落时距地面的高度为(不计空气阻力，g取10 m/s2)(　　) A.15 m　　　　　　　 B.20 m C.11.25 m D.31.25 m 教参独具 解析：物体在第1 s内的位移h=gt2=5 m， 则物体在最后1 s内的位移为15 m，由自由落体运动的位移与时间的关系式可知gg(t总－1 s)2=15 m，解得t总=2 s，则物体开始下落时距地面的高度为H=g=20 m，B正确。 B 2.如图所示，若将石块P1和P2通过长为l的轻绳连接，现用 手拿着上端的P1由静止释放两石块，释放时石块P1距离地 面的高度为h(h足够高)，两石块相继落地的时间间隔为Δt， 两石块落地后不再反弹，不考虑空气阻力， 则下列说法中正确的是(　　) A.石块P1落地速度比石块P2落地速度小 B.两石块从释放至最后都落地的过程中，轻绳的拉力一直为零 C.在下落的第1 s内，石块P1通过的位移大于石块P2通过的位移 D.若增大h，则两个石块相继落地的时间间隔Δt变大 B 解析：P2落地前，P1、P2整体做自由落体运动，轻绳的 拉力为0，P2落地后，绳子松弛，轻绳的拉力仍为0，P1 继续做自由落体运动，则有v2=，v1=， 可知P1落地速度比P2落地速度大，故A错误，B正确； 在下落的第1 s内，石块P1、P2都做自由落体运动， 由h'=gt2可知，两者位移相同，故C错误；若增大h， 则石块P2落地时，石块P1的速度v变大， 则根据匀变速直线运动规律有l=v·Δt＋g·(Δt)2可知， 两个石块相继落地的时间间隔Δt一定变小，故D错误。 考点二　竖直上抛运动 二 17 1.运动特点：初速度方向竖直向上，加速度为g，上升阶段做匀减速直线运动，下降阶段做 运动。 2.运动性质： 直线运动。 3.基本规律 (1)速度与时间的关系式： 。 (2)位移与时间的关系式： 。 自由落体 匀变速 v=v0－gt x=v0tgt2 盘点 核心知识 4.竖直上抛运动的对称性(如图所示) (1)时间对称：物体上升过程中从A→C所用时间tAC和下降 过程中从C→A所用时间tCA ，同理tAB=tBA。 (2)速度对称：物体上升过程经过A点的速度与下降过程经 过A点的速度大小 。 相等 相等 盘点 核心知识 [判断正误] 1.物体做竖直上抛运动，最高点的速度为零而加速度不为零。( ) 2.物体做竖直上抛运动，速度为负值时，位移也一定为负值。( ) 3.做竖直上抛运动的物体，在上升过程中，速度变化量方向是竖直向下的。( ) 4.做竖直上抛运动的物体，上升过程的时间大于下降过程的时间。( ) × √ √ × 考向1　竖直上抛运动的基本规律及研究方法 [典例5]　中国选手夺得巴黎奥运会网球女子单打金牌。比赛中该选手将网球竖直向上抛出，并在网球抛出1 s时完成击球。已知网球在上升到最高点的过程中，最初0.4 s与最后0.4 s内上升的高度之比为2∶1，重力加速度g取10 m/s2，不计空气阻力，则击球瞬间网球至抛出点的距离为(　　) A.1.2 m　　　　　　　 B.1 m C.0.8 m D.0.6 m B 提升 关键能力 [解析]　网球上升过程中，最后0.4 s内上升的高度h1=gt2=0.8 m， 由题意可知网球抛出后最初0.4 s内上升的高度h2=2h1=1.6 m， 设网球抛出时的初速度大小为v0，则有h2=v0tgt2，解得v0=6 m/s， 所以击球瞬间网球至抛出点的距离h=v0t'gt'2=1 m(其中t'=1 s)，故选B。 提升 关键能力 [典例6]　为测试一物体的耐摔性，在离地25 m高处，将其以20 m/s的速度竖直向上抛出，重力加速度g取10 m/s2，求该物体： (1)经过多长时间到达最高点； [答案]　2 s [解析]　物体运动到最高点时速度为0，由0=v0－gt1得t1==2 s。 (2)抛出后离地的最大高度是多少； [解析]　由=2ghmax得hmax==20 m，所以Hmax=hmax＋h0=45 m。 [答案]　 45 m (3)经过多长时间回到抛出点； [解析]　方法一　分段法 由(1)(2)知上升时间t1=2 s，hmax=20 m，下落时，hmax=g，解得t2=2 s，故t=t1＋t2=4 s。 方法二　对称法 由对称性知返回抛出点时速度大小为v1=20 m/s，方向向下，以向上为正方向，有－v1=v0－gt，得t==4 s。 方法三　全程法 由h=v0tgt2，令h=0，解得t=0(舍去)或t=4 s。 [答案]　 4 s (4)经过多长时间落到地面。 [解析]　方法一　分段法 由Hmax=g得t3=3 s，故t总=t1＋t3=5 s。 方法二　全程法 以向上为正方向，有－h0=v0t总g， 解得t总=－1 s(舍去)或t总=5 s。 [答案]　 5 s 方法技巧 竖直上抛运动的研究方法 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 全程法 初速度v0向上、加速度g向下的匀变速直线运动，v=v0－gt，h=v0tgt2(以竖直向上为正方向) 若v＞0，物体上升，若v＜0，物体下落 若h＞0，物体在抛出点上方，若h＜0，物体在抛出点下方 考向2　竖直上抛运动的多解性 [典例7]　(2026·河北保定调研)在塔顶边缘将一物体竖直向上抛出，抛出点为A，物体上升的最大高度为20 m，不计空气阻力，g取10 m/s2。设塔足够高，则当物体位移大小为10 m时，物体运动的时间不可能为 (　　) A.(2)s　　　　　 B.(2＋)s C.(2＋)s D. s D [解析]　由=2gh得v0=20 m/s。取竖直向上为正方向， 物体的位移为x=v0tgt2， 当物体位于A点上方10 m处时x=10 m， 解得t1=(2)s，t2=(2＋)s； 当物体位于A点下方10 m处时，x=－10 m， 解得t3=(2＋)s，另一解为负值舍去。故选D。 3.如图，喷泉可以美化景观。现有一喷泉从地面圆形喷口竖直向上喷出，若喷泉高度约为1.8 m，喷口横截面积为5.0×10－3 m2，已知水的密度为1.0×103 kg/m3，不计空气阻力，重力加速度g 取10 m/s2，则该喷口每秒喷水质量大约为(　　) A.300 kg B.30 kg C.3 kg D.30 g 解析：由竖直上抛运动公式=2gh得v0=6 m/s，因此该喷口每秒喷水质量大约为m=ρSv0t=30 kg，故选B。 教参独具 B 29 $