第2章 第5节 自由落体运动(Word讲义)-【满分思维】2026-2027学年高中物理必修第一册学生用书（鲁科版）

第5节　自由落体运动 学习任务一　自由落体运动的特点 [教材链接] 阅读教材,完成下列填空: (1)自由落体运动:物体只在　　　　作用下从　　　　开始下落的运动.  (2)做自由落体运动的条件:①只受　　　　作用(空气阻力忽略不计);②初速度　　　　　.  (3)自由落体运动性质:自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动. [科学探究] 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.讨论下列问题: (1)为什么物体下落快慢相同?     (2)空气中的落体运动在什么条件下可看作自由落体运动?       【辨别明理】 (1)从静止下落的物体的运动都可以看成自由落体运动. (　) (2)加速度为g的运动就是自由落体运动. (　) (3)苹果从树上落下来,苹果的运动可以看成自由落体运动. (　) (4)物体仅在重力作用下的运动就是自由落体运动. (　) 例1 (多选)下列运动可视为自由落体运动的是 (　) 情景 说明 晾晒衣物上的水滴由静止下落的运动 运动员以一定初速度蹦极跳后绳子未绷直时的运动 假设月球表面有一片羽毛由静止自由下落 树叶从树上自由飘落 选项 A B C D [反思感悟] 　   变式1 如图所示,一个苹果和一片树叶同时从同一高度下落,以下说法中不正确的是 (　) A.树叶和苹果下落得一样快,因为二者都做自由落体运动 B.树叶下落得慢,因为树叶受到的空气阻力的影响比苹果的更大些 C.苹果的运动可以近似地视为自由落体运动 D.假如地球上没有空气,则苹果和树叶会同时落地 [反思感悟] 　   【要点总结】 自由落体运动是一种理想化模型,忽略了次要因素——空气阻力,突出了主要因素——重力;如果空气阻力的作用相对重力较小,就可以忽略,这样物体下落的运动就可以近似看作自由落体运动.通常情况下把在地球表面的落体运动按照自由落体运动的规律进行处理. 学习任务二　自由落体运动的加速度 [教材链接] 阅读教材,完成下列填空: (1)定义:物体自由下落时具有源于物体所受的重力作用的加速度,称为重力加速度,用字母g表示. (2)方向:地球上重力加速度的方向总是　　　　.  (3)大小: ①在地球上同一地点,一切物体自由下落的加速度都相同. ②一般的计算中,g通常取　　　　 m/s2,在估算时,g取10 m/s2.  ③随着纬度升高,重力加速度增大,而同一地区高度越大,则重力加速度越小,但变化都不大. 【辨别明理】 (1)两极处的重力加速度小于赤道处的重力加速度. (　) (2)同一地点,重的物体重力加速度大. (　) 例2 下列关于自由落体运动及重力加速度g的说法正确的是 (　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.竖直向下的运动一定是自由落体运动 B.重力加速度的方向指向地心 C.在同一地点,轻、重物体的g值一样大 D.g值在赤道处大于在北极处 变式2 (多选)[2024·古田一中高一月考] 关于重力加速度g,下列说法中正确的是 (　) A.重力加速度g是标量,只有大小,没有方向,通常g取9.8 m/s2 B.在地球上的不同地点,g值大小不同,但相差不是很大 C.在地球上的同一地点,一切物体做自由落体运动的加速度都相同 D.纬度越低的地方,g值越大 [反思感悟] 　   【要点总结】 1.重力加速度 产生原因 地球上的物体由于受到地球的吸引而产生 大小 与物体的质量无关,与在地球上所处的位置及距地面的高度有关;在一般的计算中,可以g取9.8 m/s2或g取10 m/s2 与纬度 的关系 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 与高度 的关系 在地面上的同一地点,随着高度的增加,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 2.不同星球表面的重力加速度可能不同,如月球表面的重力加速度是地球表面的重力加速度的六分之一. 学习任务三　自由落体运动规律的应用 [教材链接] 阅读教材,完成下列填空: (1)自由落体运动是初速度v0=　　　　　、加速度a=　　　　的　　　　　　　　运动.  (2)匀变速直线运动的公式均适用于自由落体运动,即: ①速度公式:　　　　　　　　;  ②位移公式:　　　　　　　　.  [特别提醒] 自由落体运动是匀变速直线运动的特例,所以匀变速直线运动的推论仍适用于自由落体运动,如平均速度公式、逐差相等公式、初速度为零的匀变速直线运动的比例结论等. 例3 [2024·武平一中高一月考] 从离地面500 m的空中自由落下一个小球,不计空气阻力,g取10 m/s2. (1)求小球落到地面所用的时间; (2)自开始下落计时,求小球在第1 s内的位移大小和最后1 s内的位移大小. 变式3 [2024·石狮一中高一月考] 如图所示,某地广播电视塔对外开放的旅游观光厅坐落在距地面约125 m的高处,活动面积近300 m2,可同时容纳近200人.一游客在观光厅拍照时,一不小心,手机 从手中滑落,做自由落体运动并落到地面,g取10 m/s2.则下列说法错误的是 (　) A.手机做自由落体运动的时间为t=5 s B.手机下落62.5 m时瞬时速度的大小为25 m/s C.手机在第3 s内通过的位移大小为25 m D.手机落地前最后2 s内的平均速度大小为40 m/s [反思感悟] 　   【要点总结】 自由落体运动的三点注意 规律相同 任何物体做自由落体运动时的运动规律都相同 运动速度 由v=gt知,运动时间越长,则速度越大,运动速度与时间成正比;由v=知,下落高度越大,则速度越大,下落高度决定速度的大小 下落时间 由h=gt2得t=,即自由落体运动的时间由下落的高度决定 学习任务四　自由落体运动规律的探索 [教材链接] 阅读教材,完成下列填空: (1)亚里士多德对落体运动的观点是“　　　　　　　　　　　”.  (2)伽利略用推理与实验相结合的方法得出:在忽略空气阻力的情况下,所有物体的下落都　　　　　.  [科学探究] 伽利略的研究过程 (1)提出猜想与假说:自然界的规律是简单的→物体下落速度是均匀变化的→速度随　　　　均匀变化  (2)实验验证 ①突破困难 困难1:瞬时速度无法直接测量→突破——间接验证:若v0=0,且v∝t→s∝　　　　.  困难2:落体运动时间太短,无法准确测量→突破:利用斜面　　　　,延长　　　　,方便　　　　.  ②实验操作 操作1:小球从不同位置滚下,测出其到达斜面底端的时间 结果发现:　　　　　　　　　  这证明了:小球沿斜面滚下做　　　　　　　  操作2:增加斜面的倾斜角,重复操作1 结果发现:　　　　　　　　　  这证明了:a.小球沿不同倾角的斜面滚下都是在做 　. b.常数k随着θ的增大而增大→倾角θ越大,加速度越　　　　　　　　　.  ③合理外推:θ=90°时,小球做自由落体运动→自由落体运动是一种初速度为　　　　的　　　　直线运动→这时的加速度a最　　　　.  例4 [2024·永定一中高一月考] 伽利略对自由落体运动的研究是科学实验和逻辑思维的完美结合.如图所示是伽利略研究自由落体运动时的情景,他设计并做了铜球在斜面上运动的实验.关于这个实验,下列说法正确的是 (　) A.伽利略测定了铜球运动的位移与时间,进而得出了速度随位移均匀增加的结论 B.伽利略以此实验来直接检验速度与时间成正比的猜想是否真实 C.在倾角小的斜面上进行实验,可“冲淡”重力的作用,使测量时间更容易 D.伽利略通过实验直接证明了自由落体运动为匀加速运动 1.(自由落体运动规律的探索)(多选)如图大致地表示了伽利略探究自由落体运动的实验和思维过程.对于此过程的分析,以下说法正确的是 (　) A.其中的甲图是实验现象,丁图是经过合理的推理得出的结论 B.其中的丁图是实验现象,甲图是经过合理的推理得出的结论 C.运用甲图的实验,可“冲淡”重力的作用,使实验现象便于观测 D.运用丁图的实验,可“放大”重力的作用,使实验现象更明显 2.(对自由落体运动的理解)(多选)在忽略空气阻力的情况下,让一轻一重的两块石块从同一高度同时自由下落,则关于两块石块的运动情况,下列说法正确的是 (　) A.重的石块落得快,先着地 B.轻的石块落得快,先着地 C.在着地前的任一时刻,两块石块具有相同的速度、相同的位移、相同的加速度 D.两块石块在下落时间段内的平均速度相等 3.(自由落体运动的图像)能反映自由落体运动的图像是 (　) 4.(自由落体运动规律的应用)[2024·漳州一中高一月考] 进入建筑工地必须戴上安全帽,以避免高空坠物造成伤害.工地塔吊上掉落一螺丝帽,假设它做自由落体运动,其落地速度为20 m/s,重力加速度g取10 m/s2,下列说法正确的是 (　) A.下落的时间为3 s B.下落的高度为20 m C.下落过程中的平均速度为15 m/s D.最后1 s内的位移为10 m 5.(自由落体运动规律) 比萨斜塔是意大利比萨城大教堂的独立式钟楼,据说伽利略曾在该塔上做了自由落体运动实验而使该塔变得更加出名.某天,有两位同学在学习了自由落体运动的规律后,模仿伽利略估测塔的高度.在塔顶上的同学一只手托住铁球伸出塔顶,且从与塔顶在同一高度处由静止释放铁球同时在塔底的同学开始计时,经过3 s铁球落地,重力加速度大小g取10 m/s2.求: (1)铁球落地时的速度大小; (2)塔的高度; (3)铁球从塔顶下落,则距离地面25 m的过程中所用的时间. 学科网（北京）股份有限公司 $ 第5节　自由落体运动 [教材链接] (1)重力　静止　(2)①重力　②等于零 [科学探究] (1)因为没有空气阻力 (2)空气的阻力作用可以忽略时,可看作自由落体运动 【辨别明理】 (1)×　(1)×　(3)√　(3)× 例1　AC　[解析] B中运动员初速度不为零,D中树叶受到的空气阻力不能忽略,不能视为自由落体运动;A、C中水滴和羽毛只受重力,由静止开始运动,满足自由落体运动的条件,选项A、C正确. 变式1　A　[解析] 由于苹果所受的空气阻力比自身重力小得多,可以忽略不计,因此苹果的运动可以看成自由落体运动,而树叶所受的空气阻力与自身重力相差不多,不能忽略,因此树叶的运动不能看成自由落体运动,A错误,B、C正确;假如地球上没有空气,则苹果和树叶都只受重力,都做自由落体运动,同时落地,D正确. [教材链接] (2)竖直向下　(3)②9.8 【辨别明理】 (1)×　(2)×　 例2　C　[解析] 物体做自由落体运动的条件是初速度为零且只受重力作用,选项A错误;重力加速度的方向竖直向下,只有在赤道和南、北极处才指向地心,选项B错误;在同一地点,重力加速度都相同,与质量无关,选项C正确;赤道处的g值小于北极处的g值,选项D错误. 变式2　BC　[解析] 重力加速度g是矢量,方向竖直向下,在一般计算中g通常取9.8 m/s2,选项A错误;在地球上同一地点,重力加速度相同,选项C正确;在地球上的不同地点,重力加速度一般不同,但相差不大,纬度越低的地方,g值越小,选项B正确,D错误. [教材链接] (1)0　g　匀加速直线　(2)①v=gt　②h=gt2 例3　(1)10 s　(2)5 m　95 m [解析] (1)由h=gt2,解得落地所用时间t== s=10 s. (2)第1 s内的位移h1=g=×10×12 m=5 m 因为从开始运动起前9 s内的位移为 h9=g=×10×92 m=405 m 所以最后1 s内的位移为Δh=h-h9=500 m-405 m=95 m. 变式3　B　[解析] 因为手机做自由落体运动,故有h=gt2,得手机落地时间为t==5 s,故A正确;手机下落62.5 m时瞬时速度为v=≈35.36 m/s,故B错误;手机前2 s下落位移为h2=g=20 m,手机前3 s下落位移为h3=g=45 m,手机在第3 s内通过的位移大小为45 m-20 m=25 m,故C正确;手机落地前最后2 s内的平均速度大小为===40 m/s,故D正确. [教材链接] (1)重物比轻物下落得快　(2)一样快 [科学探究] (1)时间　(2)①t2　“冲淡”重力　运动时间　计时　②===…=k1　匀加速直线运动　===…=k2　a.匀加速直线运动　b.大　③0　匀加速　大 例4　C　[解析] 伽利略测定了铜球运动的位移与时间,进而得出了位移s与时间t的平方成正比,就可以检验铜球的速度是否随时间均匀变化,铜球是否做匀变速运动,故A错误;伽利略猜想自由落体运动的速度与下落时间成正比,并未直接进行验证,而是根据斜面实验进行合理外推得出的,故B错误;在伽利略时代,没有先进的计时仪器,因此伽利略让铜球从斜面上滚下来用来“冲淡”重力,铜球在斜面上运动的加速度比自由落体运动的加速度小,所用时间长得多,时间更容易测量,故C正确;伽利略并没有用实验直接证明自由落体运动是匀加速直线运动,该结论是利用铜球在斜面上的运动合理外推得到的,故D错误. 随堂巩固 1.AC　[解析] 图甲是真实的实验现象,利用斜面实验,使小球的运动变慢,可“冲淡”重力对运动的作用,便于观察实验现象,解决了时间难以测量的困难;图丁是在斜面倾角逐渐增大情况下对斜面上小球的运动的合理推理,即当斜面的倾角增大到90°时,小球做自由落体运动,选项A、C正确. 2.CD　[解析] 两石块都做自由落体运动,运动规律相同且具有相同的加速度,由于从同一高度下落,所以落地时间一定相同,故A、B错误.因h、t相同,故=一定相同,D正确.由v=gt和h=gt2可知,C正确. 3.C　[解析] 自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,由v=gt知,v与t成正比,v⁃t图像是过原点的直线,故A、B错误,C正确;由位移公式s=gt2可知,s⁃t图像是抛物线,故D错误. 4.B　[解析] 下落的时间为t==2 s,选项A错误;下落的高度为h==20 m,选项B正确;下落过程中的平均速度为==10 m/s,选项C错误;最后1 s内的位移为s=h-g=20 m-×10×12 m=15 m,选项D错误. 5.(1)30 m/s　(2)45 m　(3)1 s [解析] (1)根据自由落体运动的规律,有v=gt=30 m/s (2)根据自由落体运动的规律,有h=gt2=45 m (3)设铁球经过距离地面25 m时为v1,则可得 v2-=2gh1 解得v1=20 m/s 则可得所用时间为t1== s=1 s 学科网（北京）股份有限公司 $