2.4 自由落体运动 同步练-2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

**基本信息** 以“基础巩固-提升训练-挑战训练”三级分层设计，覆盖自由落体运动概念、规律应用及实验探究，通过生活情境与科学问题结合，强化物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础巩固|自由落体运动概念、公式（h=1/2gt²、v=gt）、实验情境（反应时间测量、雷达测速图像）|单选题结合生活实例（苹果与树叶下落），多选题辨析核心概念，夯实物理观念| |提升训练|v-t图像分析、平均速度计算、伽利略实验探究|解答题综合运动规律（落地前1s位移），实验题还原伽利略斜面实验，培养科学探究与推理能力| |挑战训练|空气阻力下的收尾速度、实际问题（冰雹下落）|结合气象现象构建物理模型，计算收尾速度并分析图像，体现科学态度与社会责任|

2.4自由落体运动同步训练 基础巩固 一、单选题 1．如图所示，同学们在野外研学时观察到苹果与树叶从树上静止下落，他们就此展开讨论，下列观点最合理的是（   ） A．小兰说：“苹果与树叶相同时间下落的距离相同” B．小红说：“树叶下落的速度正比于下落的时间” C．小方说：“苹果下落的速度正比于下落的距离” D．小明说：“苹果下落的高度与时间的平方成正比” 2．如图所示，甲乙两位同学利用自由落体原理测量反应时间．甲同学拇指下边缘刻度线数值为0cm，乙同学拇指下边缘刻度线数值为20cm，当甲同学放开直尺时，乙同学“立即”捏住直尺．下列说法正确的是（    ） A．本次实验可测出甲同学的反应时间 B．被测量同学反应时间约为0.2s C．还需记录乙同学捏住尺时拇指下边缘的刻度，才能计算出被测量同学的反应时间 D．此实验可以一个同学单独完成 3．铁架台上固定雷达测速传感器，在传感器正下方由静止释放篮球；计算机的软件界面呈现的图像是（　　） A．   B．   C．   D．   4．小明在小区发现从高空下落一苹果核，随即按下相机快门，相机曝光时间为。照片中楼层高度为、苹果核落地前瞬间形成的拖尾长为。已知楼层实际高度为，忽略苹果核的初速度与空气阻力。重力加速度，则该苹果核下落总时间约为（　　） A．0.1s B．0.3s C．3s D．10s 二、多选题 5．关于自由落体运动，下列说法中正确的是（   ） A．做自由落体运动的物体，质量越大，下落的越快 B．物体只在重力作用下的运动就是自由落体运动 C．自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动 D．做自由落体运动的物体，相同时间内速度的变化量相同 6．下列说法中正确的是 A．一个物体能不能看作质点是由它的大小决定 B．地球表面上北极的重力加速大于赤道上的重力加速度 C．伽利略最早用科学的方法研究了自由落体运动 D．弹簧的弹力与弹簧的总长度成正比关系 提升训练 7．小球从空中自由下落，与水平地面相碰后弹到空中某一高度，其速度随时间变化的关系如图所示，取g＝10 m/s2，则(　　) A．小球是从5 m的高处自由落下的 B．小球能弹起的最大高度为0.45 m C．小球第一次落地时速度的大小为3 m/s D．第一次与地面碰撞前后小球速度改变量的大小为8 m/s 三、解答题 8．一鸡蛋从某高层实验楼由静止自由落下，落地前最后1s内的位移为25米，若不计空气阻力，取g=10m/s2 ，求： （1）鸡蛋刚开始下落时离地面的高度。 （2）鸡蛋在整个下落过程的平均速度。 9．伽利略在《两种新科学的对话》一书中，提出自由落体运动是匀变速运动，并设计如图所示的实验方案证实了其猜想。关于该实验，下列说法正确的是（　　） A．让小球沿长直斜面滚下，可减小其加速度，使运动时间变长，方便更准确地观察与测量 B．实验中要验证从静止开始滚下的小球，运动的位移与时间是否成正比 C．实验中需要用同一斜面，保持其倾角不变，换用不同质量的小球，测定小球沿斜面滚下的加速度是否相同 D．实验中发现，沿不同倾角的斜面运动，小球都是匀变速直线运动，直至斜面倾角为90°（即自由下落）时，小球仍做匀变速直线运动 10．某小组依据伽利略描述的实验方案，设计了如图所示的装置，探究物体沿斜面下滑是否做匀变速直线运动。让滑块从距离挡板s处由静止沿倾角为的斜面下滑，并同时打开装置中的阀门，让水箱中的水流到量筒中（假设水流均匀稳定，水箱上部有开口），当滑块碰到挡板的同时关闭阀门。该实验用量筒中收集的水量，主要是用来表示（　　） A．水箱中剩余水的体积 B．滑块下滑的时间 C．水从水箱中流出的速度 D．滑块下滑的竖直高度 11．某座房子窗檐离地高为20m，一石子从窗檐掉落，开始做自由落体运动，。 （1）石子运动的位移时间图像可能为( ) A． B． C．D． （2）石子落到地面时的速度大小为________m/s；它在2s内的平均速度大小为________m/s。 （3）某片树叶从楼顶下落的过程________（选填“可以”或“不可以”）看作自由落体运动，理由是________。 12．某同学以墙面为背景，使用手机频闪照相功能拍摄小球自由下落过程，通过对频闪照片的研究，粗略测定当地的重力加速度。 （1）该同学要从下列物体中选择做自由落体的小球，最为合理的是( ) A．小塑料球    B．小钢球    C．小木球    D．小泡沫球 （2）如图为该同学拍得的频闪照片的一部分，发现每个频闪点相对于所在砖的位置均相同，测得图中部分墙的高度，手机曝光时间间隔为0.08s，则当地重力加速度________，小球到达位置4时的速度大小为________m/s；（结果均保留3位有效数字） （3）照片中位置1________（选填“是”“不是”或“不确定”）小球自由下落的初始位置，由于空气阻力影响，测出的重力加速度值比实际值________（选填“偏大”或“偏小”）。 挑战训练 13．2025年9月13日，北京部分地区出现冰雹天气。某同学研究冰雹下落的规律时，了解到冰雹是从的高空形成并下落的。将冰雹看作密度为的球体，如图甲所示，冰雹间无相互作用且下降过程中质量不变。重力加速度g取，球的体积为，其中r为球的半径。 (1)若不计空气阻力，请计算冰雹落地时的速度的大小； (2)由于受到空气阻力的影响，冰雹实际到达地面前速度已稳定不变，此速度称为收尾速度。冰雹竖直落向地面的过程中所受空气阻力大小为，其中v是冰雹的速度，。 a.请在图乙中画出冰雹受空气阻力时无初速度下落的图像； b.若某颗冰雹半径为，求其收尾速度的大小。 《2.4自由落体运动同步训练》参考答案 1．D 【详解】苹果下落时所受空气阻力远小于重力，空气阻力可忽略不计，故苹果由静止开始下落可看成自由落体运动，根据和可知，苹果下落的速度的平方正比于下落的距离，下落的高度与时间的平方成正比；而树叶下落时所受空气阻力不能忽略，故树叶由静止开始下落不能看成自由落体运动，且速度越大所受空气阻力越大，加速度越小。故相同时间内苹果下落的距离较大，树叶下落的速度与下落的时间不成正比。 故选D。 2．C 【详解】ABC.乙同学初始时刻捏住尺的刻度与最终捏住尺的刻度之差为乙同学反应时间内尺自由落体的高度，根据，即可求出乙同学的反应时间．所以要计算乙同学的反应时间，还需记录乙同学捏住尺时拇指下边缘的刻度，故AB错误，C正确； D. 此实验一个同学无法单独完成，因为自己释放尺子，自己捏住尺子，不是反应时间，故D错误． 故选C 3．A 【详解】篮球下落后做自由落体运动，加速度为重力加速度g，所以v-t图像应为倾斜的直线，且斜率代表加速度，由图可知A图的斜率接近于10m/s2，故A正确，BCD错误。 故选A。 【点睛】 4．C 【详解】楼层实际高度为3m，照片中楼层高度为3cm，则缩放比例 照片中拖尾长3mm，则对应实际位移 曝光时间0.01s极短，这段时间内的平均速度近似等于落地瞬时速度，则有 忽略苹果核的初速度与空气阻力，苹果核做自由落体运动，根据 解得总下落时间t=3s 故选C。 5．CD 【详解】A．自由落体的加速度与物体的质量无关，A错误； B．物体做自由落体的条件是由静止开始只在重力作用下的运动，B错误； CD．自由落体的运动性质是初速度为零的匀加速直线运动，物体在相同时间内速度的变化量相同，故CD正确； 故选CD。 6．BC 【详解】试题分析：判断物体能不能看作质点，要依据我们所研究的问题，不是物体的大小，A错误；重力加速度随着纬度的增加而增大，B正确；伽利略最早用科学的方法研究了自由落体运动，C正确；在弹性限度内，弹簧的弹力与弹簧的形变量成正比，D错误； 考点：考查了质点，重力加速度，自由落体运动，胡克定律 【名师点睛】关键是知道物体能不能看作质点，不是根据物体的大小判断的，而是根据我们研究的问题，重力加速度随着纬度的增加而增大，在弹性限度内，弹簧的弹力与弹簧的形变量成正比， 7．BD 【详解】A．由图可知，小球落地的速度为5m/s，则由 则小球是从1.25 m的高处自由落下的，故A错误； B．由图可知，小球上升的速度为3m/s，则能弹起的最大高度为 故B正确； C．小球第一次落地时速度的大小为5 m/s，故C错误； D．第一次与地面碰撞前后小球速度改变量的大小为： 故D正确； 故选BD. 8．（1）；（2） 【详解】（1）设鸡蛋坠落过程经历的时间为，坠落时鸡蛋离地面的高度为，根据自由落体运动规律 解得 根据自由落体运动位移公式 解得 （2）设鸡蛋落体时的速度为，根据自由落体运动速度公式由 解得 则鸡蛋在整个下落过程的平均速度为 9．A 10．B 11． B 不可以 受到了空气阻力 12． B 不是 偏小 【详解】9．A．让小球沿长直斜面滚下，可减小其加速度，使运动时间变长，方便更准确地观察与测量。故A正确； B．实验中要验证从静止开始滚下的小球，运动的位移与时间的平方是否成正比，得出小球做匀变速直线运动。故B错误； C．同一斜面同一倾角加速度相同，则实验中不需要用同一斜面，保持其倾角不变，换用不同质量的小球，测定小球沿斜面滚下的加速度是否相同。故C错误； D．实验中发现，沿不同倾角的斜面运动，小球都是匀变速直线运动，由此合理类推至斜面倾角为（即自由下落）时，小球仍做匀变速直线运动。故D错误。 故选A。 10．因为水是均匀稳定地流出，所以流出的水的体积与时间成正比，所以该实验用量筒中收集的水量主要是表示滑块下滑的时间。 故选B。 11．（1）[1]由于石子做自由落体运动，其运动的位移与时间的函数关系为 该函数的图像是个开口向上且过原点的抛物线。 故选B。 （2）[2]根据题意可知，石子下落高度 代入上述函数关系可得 则可知其落地时的速度 [3]2s内的平均速度为 （3）[4][5]某片树叶从楼顶下落的过程，由于受到了空气阻力，不可以视作自由落体运动。 12．（1）[1]为减小空气阻力对实验造成的误差，需要选择密度较大的小钢球来做实验，质量相同的情况下体积相对较小。故选B。 （2）[2]由题可得每块砖的厚度为 则 [3]小钢球过位置3时的速度 （3）[4]4个小球间竖直距离之比为3∶4∶5，故照片中位置1不是小球自由下落的初始位置。 [5]由于空气阻力影响，小球加速度偏小，测出的重力加速度值比实际值偏小。 13．(1)500m/s (2)①②20m/s (3)冰雹竖直下落，露天停放的轿车后挡风玻璃在水平方向的有效面积大于侧窗玻璃，根据动量定理 可得 可知后挡风玻璃受冰雹的作用力大于侧窗玻璃，更易损坏。 【详解】（1）若忽略空气阻力的影响，冰雹做自由落体运动，由自由落体运动的速度-位移公式：v2=2gh可知，冰雹落地时的速度大小 （2）①由题意可知，对冰雹由牛顿第二定律得 解得 冰雹向下做加速运动，v不断增大，加速度a不断减小，当冰雹所受合力为零时，加速度为零，冰雹做匀速直线运动，因此冰雹先做加速度减小的加速运动，后做匀速直线运动，冰雹的v-t图像如图所示 ②当加速度为零时， 解得 解得 答案第1页（共2页） 答案第1页（共2页） 学科网（北京）股份有限公司 $