第1章 第3讲 自由落体运动与竖直上抛运动-【优化探究】2027年高考物理一轮复习高考总复习配套课件（教科版）

该高中物理高考复习课件聚焦“自由落体运动与竖直上抛运动”核心考点，依据高考评价体系明确了运动性质理解、规律应用及对称性分析三大考查要求。通过梳理近五年高考真题，归纳出自由落体运动规律应用（占比约45%）和竖直上抛运动多解问题（占比约35%）等高频题型，构建了“条件-性质-规律-应用”的完整复习框架。 课件亮点在于“真题引领+方法建模+素养提升”的备考路径，如以2024年广西卷自由落体运动真题为切入点，通过“分段法”“全程法”解析竖直上抛运动多解问题，培养学生的模型建构和科学推理素养。特设“易错警示”模块（如忽略空气阻力条件），配合“规律应用口诀”，助力学生掌握解题技巧，教师可据此实施精准复习，提升备考效率。

第3讲　自由落体运动与竖直上抛运动 第一章　运动的描述　匀变速直线运动的规律 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 随堂检测　自我诊断 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__________、加速度为__________ 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)速度位移关系式：__________。 重力 静止 零 g v＝gt h＝gt2 v2＝2gh 盘点 核心知识 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。 [思考讨论]　如图所示，漫 画中的人用石头来估测水井 的深度。你认为有道理吗? 为什么? 提示：有道理。石头释放后在水井中下落的过程可以认为是自由落体运动，由匀变速直线运动的规律可知，只要测出石头下落至水面的时间t，即可算出水井的深度；因声音在空气中的传播速度较大，石头落水声上传至人耳的时间可以忽略，故从石头开始下落到听到石头落水声的时间可认为等于石头自由下落的时间t。综上所述，漫画中的人用石头下落来估测水井的深度是有道理的。 [典例1]　(2024·广西卷)让质量为1 kg的石块P1从足够高处自由下落， P1在下落的第1 s末速度大小为v1，再将P1和质量为2 kg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1 s末速度大小为v2，g 取10 m/s2，则(　　) A.v1＝5 m/s　 B.v1＝10 m/s C.v2＝15 m/s D.v2＝30 m/s [解析]　石块自由下落做自由落体运动，与质量无关，则下落1 s后速度为v1＝v2＝gt＝10×1 m/s＝10 m/s，故选B。 B 提升 关键能力 [典例2]　(多选)小球从竖直砖墙某位置由静止释放，用频闪照相机在同一底片上多次曝光，得到了如图中1、2、3、4、5所示的小球在运动过 程中每次曝光的位置。连续两次曝光的时间间隔均为T，每块砖的厚度 均为d。根据图中的信息，下列判断正确的是(　　 ) A.位置1是小球释放的初始位置 B.小球做匀加速直线运动 C.小球下落的加速度为 D.小球在位置3的速度为 BCD [解析]　由题图可知，连续两次曝光的时间间隔均为T， 相邻两段位移差Δx＝d，位移差恒定，故小球做匀加速 直线运动，由a＝得a＝，B、C正确；小球从静止开 始做匀加速运动的连续相等时间内的位移之比为1∶3∶ 5∶7∶…，而题图中位移之比为2∶3∶4∶5，故位置1不 是小球释放的初始位置，A错误；小球在位置3的速度v3＝，D正确。 [典例3]　如图所示，两个大小一样的金属小球用长为L的细线连接，a 球在上，b球在下，用手拿着a球，测得a球释放时离地面的高度为h，某时刻由静止释放a球，两球落地的时间差为Δt，空气阻力忽略不计，两 小球直径远小于细线长度。下列判断正确的是(　　) A.b球下落的时间大于 B.a球下落的时间小于 C.重力加速度g＝2 D.b球落地前a球的加速度比b球大 C [解析]　某时刻由静止释放a球，a球下落高度为h，b球下 落高度为h－L，则根据运动学公式可得h－L＝gt2，则b 球下落的时间为t＝，A错误；a球下落的时间为 t'＝，B错误；两球落地的时间差为Δt，则Δt＝t'－t＝ ，故重力加速度为g＝2 ，C正确；b球 落地前两球做自由落体运动，则a球的加速度与b球加速度相等，D错误。 [拓展]　若增加a球释放时离地面的高度，两球落地的时间差Δt如何变化? 答案：减小 解析：a球释放时离地面的高度越高，b球落地瞬间，a、b两球的瞬时速度越大，a球通过位移L所用时间越短，即Δt越小。 考点二　竖直上抛运动 二 14 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和多解性 对称性 (1)时间的对称性 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相等，同理tAB＝tBA。 (2)速度的对称性 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。 (3)能量的对称性 物体从A→B和从B→A重力势能变化量的大小相等，均等于mghAB   A、B为途中的任意两点，C为最高点 多解性 当物体经过抛出点上方某个位置(最高点除外)时，可能处于上升阶段，也可能处于下降阶段，造成双解，在解决问题时要注意这个特点 [判断正误] 1.竖直上抛运动是匀变速直线运动。(　　) 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.竖直上抛运动上升过程和下降过程的时间和速度具有对称性。(　　) √ × √ √ [典例4]　打弹弓是一款传统游戏，射弹花样繁多，燕子 钻天是游戏的一种。如图所示，一表演者将弹丸竖直向 上射出后，弹丸上升过程中在最初1 s内上升的高度与最 后1 s内上升的高度之比为9∶1，不计空气阻力，重力加 速度g取10 m/s2，则弹丸在上升过程中最初1 s内中间时 刻的速度大小和上升的最大高度分别为(　　) A.45 m/s，125 m B.45 m/s，75 m C.36 m/s，125 m D.36 m/s，75 m A 提升 关键能力 [解析]　射出的弹丸做竖直上抛运动，从射出到最高点 的逆运动可看成自由落体运动，由运动学公式h＝gt2可 得，弹丸最后1 s内上升的高度h1＝×10×12 m＝5 m， 则最初1 s内上升的高度h2＝9h1＝45 m，最初1 s内中间 时刻的速度v＝ m/s＝45 m/s，弹丸的初速度v0＝v＋gt'＝45 m/s＋10×0.5 m/s＝50 m/s，故上升的最大高度为h＝ m＝125 m，故选A。 [典例5]　气球以10 m/s的速度沿竖直方向从地面匀速上升，当它上升到离地175 m的高处时，一重物从气球上掉落，则重物需要经过多长时间才能落到地面?到达地面时的速度是多大?(g取10 m/s2，不计空气阻力) [解析]　方法一：全程法 取全过程进行研究，从重物自气球上掉落开始计时， 经时间t落地，规定初速度方向为正方向，画出运动过 程草图，如图所示， 重物在时间t内的位移 h＝－175 m， 将h＝－175 m，v0＝10 m/s代入h＝v0tgt2， 解得t＝7 s或t＝－5 s(舍去)， 所以重物落地时速度为 v＝v0－gt＝10 m/s－10×7 m/s＝－60 m/s， 其中负号表示方向竖直向下，与初速度方向相反。 方法二：分段法 设重物离开气球后，经过t1时间上升到最高点， 则t1＝ s＝1 s， 上升的最大高度h1＝g×10×12 m＝5 m， 故重物离地面的最大高度为 H＝h1＋h＝5 m＋175 m＝180 m。 重物从最高处自由下落，落地时间和落地速度分别为 t2＝ s＝6 s， v＝gt2＝10×6 m/s＝60 m/s(方向竖直向下)， 所以重物从气球上掉落到落地的时间t＝t1＋t2＝7 s。 [答案]　7 s　60 m/s 竖直上抛运动的研究方法 规律方法 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，vt＝v0－gt，h＝v0tgt2(以竖直向上为正方向) 若vt＞0，物体上升，若vt＜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 [典例6]　(多选)(2026·四川资阳高三月考)在塔顶上以大小为20 m/s的初速度将一物体竖直向上抛出，不计空气阻力，设塔足够高，则当物体位移大小为10 m时，物体所经过的时间可能为( 　　) A.(2s B.(2s C. s D.(2s ABD [解析]　设竖直向上为正方向，当物体的位移大小为10 m时，若在抛出点上方，则有10 m＝v0tgt2，解得t1＝(2s或t2＝(2s；若在抛出点下方，则有－10 m＝v0tgt2，解得t3＝(2s或t4＝(2s(舍去)，故选A、B、D。 随堂检测　自我诊断 三 25 1.(2026·四川绵阳高三阶段检测)某兴趣小组用频闪 投影的方法研究自由落体运动，实验中把一高中物 理课本竖直放置，将一小钢球从与书上边沿等高处 由静止释放，整个下落过程的频闪照片如图所示， 忽略空气阻力。结合实际，该频闪摄影的闪光频率 约为(　　) A.5 Hz　　　　 B.10 Hz C.20 Hz D.50 Hz C 26 解析：设闪光周期为T，由题图可知，钢球从物理书上边沿到下边沿经过6次闪光，可知钢球下落时间为t＝5T，物理课本长度约为l＝0.3 m，钢球做自由落体运动，有l＝gt2＝g(5T)2，解得T≈0.05 s，该频闪摄影的闪光频率约为f＝＝20 Hz，故选C。 2.(2026·四川南充模拟)如图所示是某身高约150 cm的 儿童正在玩“抓子”游戏，他蹲在地面上将小石子以 某一初速度竖直向上抛出，然后又迅速用手抓起地面 上的另一小石子，并将抛出的石子在落地前接住。若 某次小石子从A点抛出，上升到最高点B，不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2，则该次抛出小石子的初速度约为(　　) A.1 m/s B.3 m/s C.5 m/s D.7 m/s B 解析：由题意结合题图可知，石子上升的高度约为h＝50 cm，由竖直上抛运动公式有＝2gh，可得该次抛出小石子的初速度约为v0＝ m/s≈3 m/s，故选B。 3.(多选)(2026·四川绵阳模拟)在t＝0时刻，从水平地面以初速度v0竖直上抛一小球a，同时在小球a正上方离地高H处的位置自由释放小球b， 重力加速度为g，不计空气阻力，则(　 　) A.若两球同时落地，则v0＝ B.若两球同时落地，则v0＝ C.若a、b能在空中相遇，则相遇的时刻t＝ D.若a、b能在空中相遇，则相遇的时刻t＝ AC 解析：根据自由落体运动规律可知，b球落地的时间tb＝，故a球在空中运动时间tb＝，解得v0＝，A正确，B错误；二者在空中相遇时，有ha＋hb＝H，即v0tgt2gt2＝H，解得t＝，C正确，D错误。 $