資源簡介 第3講 自由落體運動和豎直上拋運動1.(2025·吉林長春期末)將一個物體以v0豎直上拋,經過2 s到達正上方10 m處,忽略空氣阻力,取重力加速度g=10 m/s2,則( )A.v0=5 m/s B.v0=10 m/sC.v0=15 m/s D.v0=20 m/s2.(2025·河北承德期末)體育課上同學們在練習排球,某同學將排球豎直向上墊起后,經1.2 s排球又回到原出發點,g取10 m/s2,則排球被墊起后上升的最大高度為(不計空氣阻力)( )A.1.0 m B.1.2 mC.1.5 m D.1.8 m3.(2025·黑龍江大慶模擬)一個物體從離地某一高度處開始做自由落體運動,該物體第1 s內的位移恰為最后1 s內位移的二分之一,已知重力加速度大小g取10 m/s2,則它開始下落時距落地點的高度為( )A.15 m B.12.5 mC.11.25 m D.10 m4.如圖所示為“探究自由落體運動規律”的實驗過程中拍攝的頻閃照片(照片中的數字是小球落下的距離,單位為cm),為了根據照片提供的數據測量當地的重力加速度,一定要記錄的是( )A.小球的直徑B.小球的質量C.頻閃光源的頻率D.小球初速度為零的位置5.(2025·廣東省部分名校大聯考)氣球上系一物體,以3 m/s的速度自地面勻速上升,當物體上升到離地面的高度h=10.8 m處時,繩子突然斷了,氣球和物體均可視為質點,取重力加速度g=10 m/s2,關于繩斷后物體的運動情況,下列說法正確的是( )A.物體將做自由落體運動B.物體經過1.8 s落到地面C.物體運動1 s后的速度大小為5 m/sD.物體落地時的速度大小為4 m/s6.(2025·河南駐馬店期末)2024年巴黎奧運會跳水女子雙人十米臺比賽,全紅嬋和陳芋汐順利拿下金牌。跳水運動員訓練時從10 m跳臺雙腳朝下自由落下,某同學利用手機的連拍功能,連續拍攝了多張照片,從其中兩張連續的照片中可知,運動員雙腳距離水面的實際高度分別為5.0 m和4.0 m。由此估算手機連拍時間間隔最接近( )A.0.1 s B.0.2 sC.0.01 s D.0.02 s7.(2025·哈爾濱市六校聯考)高拋發球是網球發球的一種,是指運動員把網球豎直向上拋出,在網球下降過程中某時刻將網球擊出。若某次豎直拋出的網球在上升的過程中,開始0.6 s內上升的高度與最后0.6 s內上升的高度之比為4∶1,不計空氣阻力,重力加速度g取10 m/s2,則網球( )A.最后0.6 s內上升的高度為2.1 mB.最初0.6 s中間時刻的速度大小為15 m/sC.上升過程的時間為1.7 sD.上升的最大高度為11.25 m8.(2025·遼寧遼陽期末)如圖所示,小球甲從距離地面高度為h1=15 m處以速度v0=10 m/s豎直向上拋出,同時小球乙從距離地面高度為h2=20 m處開始自由下落,小球運動的過程中不計空氣阻力,重力加速度g取10 m/s2,下列說法正確的是( )A.小球乙落地前,甲相對乙做勻變速直線運動B.兩球運動0.5 s時,距離地面均為18.75 mC.小球落地前的運動過程中,小球甲、乙的平均速度之比為2∶1D.小球乙落地時,甲距地面5 m9.如圖所示,輕桿BC用細繩AB懸掛,桿與繩的全長AC為9.4 m,一同學在C點的正下方D點水平觀察,CD距離為0.4 m。由靜止釋放細繩和輕桿,讓其做自由落體運動,細繩下落的過程中始終保持豎直,取g=10 m/s2。(1)求經過多長時間這位同學看到繩的A點?(2)若又已知細繩從他的眼前通過的時間為0.4 s,則輕桿的長度為多少?10.將小球A從地面以初速度vA=40 m/s豎直向上拋出,經過一段時間Δt后,又以初速度vB=30 m/s將小球B從同一點豎直向上拋出,不計空氣阻力,取g=10 m/s2,為了使兩個小球能在空中相遇,試分析Δt應滿足的條件。第3講 自由落體運動和豎直上拋運動1.C 根據題意可得h=v0t-gt2,代入數據解得v0=15 m/s,故選C。2.D 排球被墊起后經1.2 s又回到原出發點,根據豎直上拋運動的對稱性可知,從最大高度下落到拋出點的時間為t=0.6 s,則排球被墊起后上升的最大高度為h=gt2=1.8 m,故D正確。3.C 物體第1 s內的位移為h1=g=×10×12 m=5 m,則物體最后1 s內的位移為h2=2h1=10 m,設物體下落的總時間為t,則gt2-g(t-1 s)2=h2,代入數據得t=1.5 s,則物體開始下落時距落地點的高度為h=gt2=×10×1.52 m=11.25 m,故C正確。4.C 根據Δx=gT2得,重力加速度g=,可知為了測量當地的重力加速度,則需要記錄頻閃光源的頻率,故C正確,A、B、D錯誤。5.B 物體有豎直向上的初速度,繩斷后物體做豎直上拋運動,并不是做自由落體運動,故A錯誤;取向下為正方向,根據勻變速直線運動位移與時間關系式有h=-v0t+gt2,解得t=1.8 s(另一解舍去),故B正確;物體運動1 s后的速度大小為v=-v0+gt1=7 m/s,故C錯誤;物體落地時的速度大小為v'=-v0+gt=15 m/s,故D錯誤。6.A 依題意,連續拍照的兩個瞬間,運動員下落的高度分別為h1=10 m-5.0 m=5.0 m,h2=10 m-4.0 m=6.0 m,根據h=gt2,解得下落時間分別為t1=1 s,t2= s,由此估算手機連拍時間間隔最接近Δt=t2-t1=0.095 s,故A正確,B、C、D錯誤。7.D 根據題意,由逆向思維可知,豎直上拋最后0.6 s,即自由落體運動開始的前0.6 s,則最后0.6 s內上升的高度為h1=gt2=×10×0.62 m=1.8 m,故A錯誤;最初0.6 s上升的高度為h2=4h1=7.2 m,由中間時刻的瞬時速度等于這段時間的平均速度可得,最初0.6 s中間時刻的速度大小為v1==12 m/s,故B錯誤;從最初0.6 s中間時刻到最高點的時間為t==1.2 s,上升過程的時間為t升=t+Δt=1.5 s,上升的最大高度為h=g=×10×1.52 m=11.25 m,故C錯誤,D正確。8.B 兩球的加速度均為重力加速度,相對加速度為0,則小球乙落地前,甲相對乙向上做勻速直線運動,故A錯誤;兩球運動0.5 s時,根據位移公式有x1=v0t1-g=3.75 m,x2=g=1.25 m,則距離地面高度h3=h1+x1=18.75 m,h4=h2-x2=18.75 m,故B正確;小球落地前的運動過程中,根據-h1=v0t2-g,h2=g,解得t2=3 s,t3=2 s,小球落地前的運動過程中,小球甲、乙的平均速度大小==5 m/s,==10 m/s,可知,落地前的運動過程中,小球甲、乙的平均速度之比為1∶2,故C錯誤;結合上述分析,小球乙落地時,經歷時間為2 s,則甲的位移x3=v0t3-g=0,可知,此時甲回到出發點,即小球乙落地時,甲距地面15 m,故D錯誤。9.(1)1.4 s (2)4.6 m解析:(1)由hAD=gt2得t== s=1.4 s。(2)B點到達D點經歷時間為t'=t-Δt=1 s故B點下落高度為h'=gt'2=×10×12 m=5 m故桿長為l=h'-0.4 m=4.6 m。10.2 s<Δt<8 s解析:可以讓小球B拋出后處于上升階段與A球相遇,若小球A剛要落回拋出點的瞬間將小球B拋出,則小球A在空中運動的時間為tA== s=8 s,所以Δt<8 s。當小球B緊跟著A拋出,小球B可能在下降階段與A球相遇,當A、B兩小球同時落地時,小球B在空中運動的時間為tB== s=6 s,則Δt>tA-tB=2 s。由此可知,兩球能在空中相遇,Δt滿足的條件為2 s<Δt<8 s。2 / 2第3講 自由落體運動和豎直上拋運動自由落體1.定義:只受 作用,由靜止開始(v0=0),加速度為 的勻加速直線運動。2.自由落體運動規律(1)速度公式:v= 。(2)位移公式:h= 。(3)速度與位移關系式:v2= 。豎直上拋1.定義:只受 作用, 的運動。2.豎直上拋運動規律(1)速度公式:v= 。(2)位移公式:h= 。(3)速度與位移關系式: =-2gh。1.物體由某高度從靜止下落一定做自由落體運動。( )2.質量大的物體自由落體時的加速度大。( )3.從水平飛行著的飛機上釋放的物體將做自由落體運動。( )4.做豎直上拋運動的物體,上升到最高點時速度為零而加速度不為零。( )5.做豎直上拋運動的物體,在上升階段速度變化量的方向是向下的。( ) 1.(2024·廣西高考3題)讓質量為1 kg的石塊P1從足夠高處自由下落,P1在下落的第1 s末速度大小為v1,再將P1和質量為2 kg的石塊綁為一個整體P2,使P2從原高度自由下落,P2在下落的第1 s末速度大小為v2,g取10 m/s2,則( )A.v1=5 m/s B.v1=10 m/sC.v2=15 m/s D.v2=30 m/s2.(人教版必修第一冊·第二章第4節“練習與應用”T4改編)有一種“傻瓜”照相機,其光圈(進光孔徑)隨被攝物體的亮度自動調節,而快門(曝光時間)是固定不變的。為估測某架“傻瓜”照相機的曝光時間,實驗者從某磚墻前的高處使一個石子自由落下,拍攝石子在空中的照片如圖所示。由于石子的運動,它在照片上留下了一條模糊的徑跡。已知石子從地面以上2.5 m的高度下落,每塊磚的平均厚度為6 cm,請估算這架照相機的曝光時間( )A.0.01 s B.0.02 s C.0.1 s D.0.2 s3.(人教版必修第一冊·第二章第4節“練習與應用”T6改編)同學們利用如圖所示方法估測反應時間。首先,甲同學捏住直尺上端,使直尺保持豎直狀態,直尺零刻度線位于乙同學的兩指之間。當乙看見甲放開直尺時,立即用手指捏直尺,若捏住位置的刻度讀數為x,則乙同學的反應時間為 (重力加速度為g)。基于上述原理,某同學用直尺制作測量反應時間的工具,若測量范圍為0~0.4 s,則所用直尺的長度至少為 cm(g取10 m/s2);若以相等時間間隔在該直尺的另一面標記出表示反應時間的刻度線,則每個時間間隔在直尺上對應的長度是 的(選填“相等”或“不相等”)。考點一 自由落體運動對重力加速度的理解 重力加速度與在地球上的位置及距地面的高度有關,在地球表面上,重力加速度隨緯度的增加而增大,在赤道處最小,在兩極處最大,但差別很小。在地面上的同一地方,重力加速度隨高度的增加而減小,在有限的高度內(即高度h與地球半徑相比可忽略時),可認為其大小不變。在一般的計算中,取g=9.8 m/s2或取g=10 m/s2。關于自由落體運動的加速度g,下列說法中正確的是( )A.質量大的物體的g值大B.g值在地球上任何地方都一樣大C.同一地點,不同物體的g值一樣大D.g值在赤道處大于在北極處嘗試解答自由落體運動的規律及應用1.基本規律勻變速直線運動 自由落體運動v=v0+at v=gtx=v0t+ at2 h= gt2v2-=2ax v2=2gh2.推論勻變速直線運動 自由落體運動== === = gtΔx=aT2 Δh=gT2〔多選〕從高度為125 m的塔頂先后自由釋放a、b兩球,自由釋放這兩個球的時間差為1 s,g取10 m/s2,不計空氣阻力,以下判斷正確的是( )A.b球下落高度為20 m時,a球的速度大小為20 m/sB.a球接觸地面瞬間,b球離地高度為45 mC.在a球接觸地面之前,兩球的速度差恒定D.在a球接觸地面之前,兩球離地的高度差恒定嘗試解答(2024·江蘇淮安馬壩高級中學質檢)有一質點從某一高度處自由下落,開始的高度用時為t,重力加速度為g,則( )A.物體自由下落高度所用的時間為tB.物體自由下落高度時的速度為gtC.物體落地所用的時間為3tD.物體落地時的速度為gt嘗試解答一根長為L的棒,上端懸掛在天花板上的O點,在棒的正下方,距棒的下端也為L處固定著一個高為H的圓筒,如圖所示,棒被釋放后做自由落體運動。求:(1)棒的下端到達圓筒上端時棒的速度;(2)棒通過圓筒所用的時間。(重力加速度為g)嘗試解答考點二 豎直上拋運動的規律及應用1.豎直上拋的重要特性(1)對稱性:如圖所示,物體以初速度v0豎直上拋,A、B為途中的任意兩點,C為最高點。①時間對稱性:物體上升過程中從A→C所用時間tAC和下降過程中從C→A所用時間tCA相等,同理有tAB=tBA。②速度對稱性:物體上升過程經過A點的速度與下降過程經過A點的速度大小相等,方向相反。(2)多解性:在豎直上拋運動中,當物體經過拋出點上方某一位置時,可能處于上升階段,也可能處于下落階段,因此這類問題可能造成時間多解或者速度多解,也可能造成路程多解。2.豎直上拋運動的兩種研究方法(1)分段法:將全過程分為兩個階段,即上升過程的勻減速階段和下落過程的自由落體階段。(2)全程法:將全過程視為初速度v0向上、加速度g向下的勻變速直線運動,必須注意物理量的矢量性。習慣上取v0的方向為正方向,則v>0時,物體正在上升;v<0時,物體正在下降;h>0時,物體在拋出點上方;h<0時,物體在拋出點下方。(2025·貴州黔東南模擬)小明的叔叔是雜技演員,小明平時也跟叔叔學了一些簡單的雜技。如圖所示為小明用一只手拋球、接球的示意圖,他每隔0.5 s拋出一個小球,接到小球后便立即拋出。已知除拋、接球的短暫時間外,空中總共有4個小球,將小球的運動近似看成是豎直方向的運動,重力加速度大小取g=10 m/s2。若高度從拋球點算起,則小球到達的最大高度是( )A.1.25 m B.2.5 mC.3.2 m D.5.0 m嘗試解答〔多選〕從高為20 m的位置以20 m/s的初速度豎直上拋一物體,g取10 m/s2,當物體與拋出點距離為15 m時,所經歷的時間可能是( )A.1 s B.2 sC.3 s D.(2+)s嘗試解答把一物體從地面以某一初速度豎直上拋,在運動過程中的某一秒內所發生的位移大小是1 m,空氣阻力不計,重力加速度g取10 m/s2。下列判斷正確的是( )A.這一秒內物體可能一直在上升過程,也可能一直在下降過程B.這一秒內的路程可能大于5 mC.這一秒后的下一秒內位移大小可能是11 mD.這一秒內的平均速度大小是1 m/s,方向一定豎直向上嘗試解答中國選手王梓賽和嚴浪宇分別在2024年巴黎奧運會蹦床男子決賽中獲得銀牌和銅牌。為了測量運動員躍起的高度,可在彈性網上安裝壓力傳感器,利用傳感器記錄運動員運動過程中對彈性網的壓力,并由計算機作出壓力—時間圖像,如圖所示。運動員在空中運動時可視為質點,則根據壓力—時間圖像求得的運動員躍起的最大高度為(g取10 m/s2)( )A.7.2 m B.5 mC.1.8 m D.1.5 m嘗試解答自由落體運動和豎直上拋運動的相遇問題1.同時運動相遇時的位移關系gt2+v0t-gt2=H,解得t=。2.上升、下降過程中相遇問題(1)若在a球上升時兩球相遇,則有t<,即<,解得v0>。(2)若在a球下降時兩球相遇,則有<t<,即<<,解得<v0<。〔多選〕(2025·湖北鄂州檢測)如圖所示黃州青云塔始建于1574年,距今400多年。某物理研究小組測量出塔高為H,甲同學在塔頂讓物體A自由落下,同時乙同學將物體B自塔底以初速度v0豎直上拋,且A、B兩物體在同一直線上運動。下列說法正確的是( )A.若v0=,則兩物體在地面相遇B.若v0=,則兩物體在地面相遇C.若v0>,兩物體相遇時,B正在上升途中D.若<v0<,兩物體相遇時,B正在空中下落嘗試解答(2025·河南鄭州模擬)如圖所示,長度為0.55 m的圓筒豎直放在水平地面上,在圓筒正上方距其上端1.25 m處有一小球(可視為質點)。在由靜止釋放小球的同時,將圓筒豎直向上拋出,結果在圓筒落地前的瞬間,小球在圓筒內運動而沒有落地,則圓筒上拋的速度大小可能為(空氣阻力不計,取g=10 m/s2)( )A.2.3 m/s B.2.6 m/sC.3.1 m/s D.3.2 m/s嘗試解答第3講 自由落體運動和豎直上拋運動【立足“四層”·夯基礎】基礎知識梳理知識點11.重力 g 2.(1)gt (2)gt2 (3)2gh知識點21.重力 初速度方向豎直向上 2.(1)v0-gt(2)v0t-gt2 (3)v2-易錯易混辨析1.× 2.× 3.× 4.√ 5.√雙基落實筑牢1.B 石塊做自由落體運動,由于自由落體運動的加速度與質量無關,則下落1 s后速度為v1=v2=gt=10 m/s2×1 s=10 m/s,故選B。2.B 解法一(公式法):圖中AB的實際長度為AB=0.12 m,A到地面的高度h1=8.5×6 cm=0.51 m,B到地面的高度h2=6.5×6 cm=0.39 m,設開始下落點為O,則hOA=H-h1=1.99 m,hOB=H-h2=2.11 m。由hOA=g得t1≈0.63 s,由hOB=g得t2≈0.65 s。曝光時間約為Δt=t2-t1=0.02 s,故B正確。解法二(估算法):石子做自由落體運動到A點的速度為v=≈6.3 m/s。因為0.12 m遠小于1.99 m,故可以近似地將AB段的運動當作勻速直線運動,故曝光時間約為t=≈0.02 s,故B正確。3. 80 不相等解析:由自由落體運動知識可知,x=gt2,則t=。根據最長反應時間為0.4 s,可得直尺的最小長度為80 cm。由于自由落體運動是勻變速直線運動,所以相等時間內位移不相等,即直尺上對應的長度不相等。【著眼“四翼”·探考點】考點一【例1】 C 地球上同一地點的重力加速度相等,與物體的質量無關,故A錯誤,C正確;在地球上兩極的重力加速度大于赤道處的重力加速度,故B、D錯誤。【例2】 BC a、b兩球均做自由落體運動,b球下落高度為20 m時,其運動的時間t1== s=2 s,則a球運動的時間t1'=t1+1 s=3 s,此時a球的速度大小為v=gt1'=30 m/s,由gt1'2=45 m<125 m,可知此結果符合實際,故A錯誤;a球運動的總時間為t2'== s=5 s,則a球接觸地面瞬間,b球運動的時間t2=t2'-1 s=4 s,b球的下落高度為h2=g=×10×42 m=80 m,故此時b球離地面的高度為H-h2=125 m-80 m=45 m,故B正確;在a球接觸地面之前,以b球為參考系,a球始終以g×1 s=10 m/s的速度向下運動,則兩球的速度差恒定,設b球下落時間為t;則b球下落的高度hb=gt2,a球下落的高度ha=g(t+1)2,兩球離地的高度差Δh=ha-hb=gt+g,所以隨時間的增大,兩球離地的高度差變大,故C正確,D錯誤。【例3】 D 設整個過程下落高度為h,由題意可得h=gt2,則物體自由下落高度為h時,滿足h=gt'2,解得t'=t,A錯誤;物體自由下落高度時的速度為v'=gt'=gt,B錯誤;物體落地過程滿足h=gt″2,解得物體落地所用的時間為t″=t,C錯誤;物體落地時的速度為v″=gt″=gt,D正確。【例4】 (1) (2)解析:(1)由v2=2gL得v=。(2)棒的下端到達圓筒上端所用的時間為t2=棒從開始下落到其上端剛好通過圓筒下端所用的時間為t1=則棒通過圓筒所用的時間為t=t1-t2=。考點二【例5】 D 根據豎直上拋的對稱性可知,空中的四個球,有兩個在上升,兩個在下降,由于每隔0.5 s拋一個小球,則從拋出到最高點的時間為t=1 s,則小球上升的最大高度為h=gt2=×10×12 m=5 m,故選D。【例6】 ACD 取豎直向上為正方向,則初速度v0=20 m/s,當物體運動到拋出點上方離拋出點15 m處時,位移為x=15 m,由豎直上拋運動的位移與時間關系式得x=v0t-gt2,解得t1=1 s,t2=3 s;當物體運動到拋出點下方離拋出點15 m處時,位移為x'=-15 m,由x'=v0t-gt2,解得t3=(2+)s或t4=(2-)s(負值舍去),A、C、D正確,B錯誤。【例7】 C 若這一秒內物體一直在上升過程,或者一直在下降過程,則一秒內的最小位移h=gt2=×10×12 m=5 m,則這一秒內物體不可能一直在上升過程,也不可能一直在下降過程,A錯誤;這一秒肯定是在上升到最高點后再下降一段時間,設上升時間為t,則下降時間為(1-t)s,則gt2-g(1-t)2=1 m,解得t=0.6 s,即物體可能上升0.6 s到最高點再下降0.4 s,或者上升0.4 s再下降0.6 s,此時這一秒的路程為s=g×(0.6 s)2+g×(0.4 s)2=2.6 m,這一秒內的路程不可能大于5 m,B錯誤;若物體上升0.4 s再下降0.6 s,則此時物體的速度為6 m/s,方向向下,則下一秒內物體的位移大小x'=6×1 m+×10×12 m=11 m,C正確;這一秒內的平均速度大小是==1 m/s,方向可能豎直向上,也可能豎直向下,D錯誤。【例8】 B 由壓力—時間關系圖像可知,運動員離開網后運動的最長時間為2.0 s,由豎直上拋的對稱性可知運動員躍起的最大高度為h==5 m,選項B正確。【聚焦“素養”·提能力】【典例1】 BCD 若物體B正好運動到最高點時兩物體相遇,則物體B速度減小為零所用的時間t=,此時A下落的高度h=gt2,B上升的高度hB=,且hA+hB=H,解得v0=;若A、B兩物體恰好在落地時相遇,則有t=,此時A下落的高度hA=gt2=H,解得v0=。所以若v0=,則物體B運動到最高點時兩物體相遇,A錯誤;若v0=,則兩物體在地面相遇,B正確;若v0>,則兩物體在B上升途中相遇,C正確;若<v0<,則兩物體在B下落途中相遇,D正確。【典例2】 B 小球從釋放到落地共用時t1== s=0.6 s,小球從釋放到下落1.25 m共用時t2== s=0.5 s,設圓筒上拋的初速度為v0,則圓筒在空中的運動時間為t3=,要使圓筒落地前的瞬間小球在圓筒內運動而沒有落地,則圓筒的運動時間要小于小球的總運動時間,還要大于小球從釋放到下落1.25 m所用時間,即t2<t3<t1,則0.5 s<<0.6 s,解得2.5 m/s<v0<3 m/s,故選B。6 / 6(共57張PPT)第3講 自由落體運動和豎直上拋運動高中總復習·物理目 錄01立足”四層”·夯基礎02著眼“四翼”·探考點03聚焦“素養”·提能力04培養“思維”·重落實概念 公式 定理立足“四層”·夯基礎自由落體1. 定義:只受 作用,由靜止開始(v0=0),加速度為 的勻加速直線運動。2. 自由落體運動規律重力 g (1)速度公式:v= 。(2)位移公式:h= 。(3)速度與位移關系式:v2= 。gt gt2 2gh 豎直上拋1. 定義:只受 作用, 的運動。2. 豎直上拋運動規律(1)速度公式:v= 。(2)位移公式:h= 。(3)速度與位移關系式: =-2gh。重力 初速度方向豎直向上 v0-gt v0t-gt2 v2- 1. 物體由某高度從靜止下落一定做自由落體運動。 ( × )2. 質量大的物體自由落體時的加速度大。 ( × )3. 從水平飛行著的飛機上釋放的物體將做自由落體運動。 ( × )4. 做豎直上拋運動的物體,上升到最高點時速度為零而加速度不為零。( √ )5. 做豎直上拋運動的物體,在上升階段速度變化量的方向是向下的。( √ )×××√√1. (2024·廣西高考3題)讓質量為1 kg的石塊P1從足夠高處自由下落,P1在下落的第1 s末速度大小為v1,再將P1和質量為2 kg的石塊綁為一個整體P2,使P2從原高度自由下落,P2在下落的第1 s末速度大小為v2,g取10m/s2,則( )A. v1=5 m/s B. v1=10 m/sC. v2=15 m/s D. v2=30 m/s解析: 石塊做自由落體運動,由于自由落體運動的加速度與質量無關,則下落1 s后速度為v1=v2=gt=10 m/s2×1 s=10 m/s,故選B。√2. (人教版必修第一冊·第二章第4節“練習與應用”T4改編)有一種“傻瓜”照相機,其光圈(進光孔徑)隨被攝物體的亮度自動調節,而快門(曝光時間)是固定不變的。為估測某架“傻瓜”照相機的曝光時間,實驗者從某磚墻前的高處使一個石子自由落下,拍攝石子在空中的照片如圖所示。由于石子的運動,它在照片上留下了一條模糊的徑跡。已知石子從地面以上2.5 m的高度下落,每塊磚的平均厚度為6 cm,請估算這架照相機的曝光時間( )A. 0.01 s B. 0.02 sC. 0.1 s D. 0.2 s√解析: 解法一(公式法):圖中AB的實際長度為AB=0.12 m,A到地面的高度h1=8.5×6 cm=0.51 m,B到地面的高度h2=6.5×6 cm=0.39m,設開始下落點為O,則hOA=H-h1=1.99 m,hOB=H-h2=2.11 m。由hOA=g得t1≈0.63 s,由hOB=g得t2≈0.65 s。曝光時間約為Δt=t2-t1=0.02 s,故B正確。解法二(估算法):石子做自由落體運動到A點的速度為v=≈6.3m/s。因為0.12 m遠小于1.99 m,故可以近似地將AB段的運動當作勻速直線運動,故曝光時間約為t=≈0.02 s,故B正確。3. (人教版必修第一冊·第二章第4節“練習與應用”T6改編)同學們利用如圖所示方法估測反應時間。首先,甲同學捏住直尺上端,使直尺保持豎直狀態,直尺零刻度線位于乙同學的兩指之間。當乙看見甲放開直尺時,立即用手指捏直尺,若捏住位置的刻度讀數為x,則乙同學的反應時間為 (重力加速度為g)。基于上述原理,某同學用直尺制作測量反應時間的工具,若測量范圍為0~0.4 s,則所用直尺的長度至少為 cm(g取10 m/s2);若以相等時間間隔在該直尺的另一面標記出表示反應時間的刻度線,則每個時間間隔在直尺上對應的長度是 的(選填“相等”或“不相等”)。 80 不相等 解析:由自由落體運動知識可知,x=gt2,則t=。根據最長反應時間為0.4 s,可得直尺的最小長度為80 cm。由于自由落體運動是勻變速直線運動,所以相等時間內位移不相等,即直尺上對應的長度不相等。題型 規律 方法著眼“四翼”·探考點考點一 自由落體運動對重力加速度的理解 重力加速度與在地球上的位置及距地面的高度有關,在地球表面上,重力加速度隨緯度的增加而增大,在赤道處最小,在兩極處最大,但差別很小。在地面上的同一地方,重力加速度隨高度的增加而減小,在有限的高度內(即高度h與地球半徑相比可忽略時),可認為其大小不變。在一般的計算中,取g=9.8 m/s2或取g=10 m/s2。關于自由落體運動的加速度g,下列說法中正確的是( )A. 質量大的物體的g值大B. g值在地球上任何地方都一樣大C. 同一地點,不同物體的g值一樣大D. g值在赤道處大于在北極處解析:地球上同一地點的重力加速度相等,與物體的質量無關,故A錯誤,C正確;在地球上兩極的重力加速度大于赤道處的重力加速度,故B、D錯誤。√自由落體運動的規律及應用1. 基本規律勻變速直線運動 自由落體運動v=v0+at v=gtx=v0t+ at2 h= gt2v2-=2ax v2=2gh2. 推論勻變速直線運動 自由落體運動== === = gtΔx=aT2 Δh=gT2〔多選〕從高度為125 m的塔頂先后自由釋放a、b兩球,自由釋放這兩個球的時間差為1 s,g取10 m/s2,不計空氣阻力,以下判斷正確的是( )A. b球下落高度為20 m時,a球的速度大小為20 m/sB. a球接觸地面瞬間,b球離地高度為45 mC. 在a球接觸地面之前,兩球的速度差恒定D. 在a球接觸地面之前,兩球離地的高度差恒定√√解析:a、b兩球均做自由落體運動,b球下落高度為20 m時,其運動的時間t1== s=2 s,則a球運動的時間t1'=t1+1 s=3 s,此時a球的速度大小為v=gt1'=30 m/s,由gt1'2=45 m<125 m,可知此結果符合實際,故A錯誤;a球運動的總時間為t2'== s=5 s,則a球接觸地面瞬間,b球運動的時間t2=t2'-1 s=4 s,b球的下落高度為h2=g=×10×42 m=80 m,故此時b球離地面的高度為H-h2=125 m-80 m=45m,故B正確;在a球接觸地面之前,以b球為參考系,a球始終以g×1 s=10 m/s的速度向下運動,則兩球的速度差恒定,設b球下落時間為t;則b球下落的高度hb=gt2,a球下落的高度ha=g(t+1)2,兩球離地的高度差Δh=ha-hb=gt+g,所以隨時間的增大,兩球離地的高度差變大,故C正確,D錯誤。(2024·江蘇淮安馬壩高級中學質檢)有一質點從某一高度處自由下落,開始的高度用時為t,重力加速度為g,則( )A. 物體自由下落高度所用的時間為tB. 物體自由下落高度時的速度為gtC. 物體落地所用的時間為3tD. 物體落地時的速度為gt√解析:設整個過程下落高度為h,由題意可得h=gt2,則物體自由下落高度為h時,滿足h=gt'2,解得t'=t,A錯誤;物體自由下落高度時的速度為v'=gt'=gt,B錯誤;物體落地過程滿足h=gt″2,解得物體落地所用的時間為t″=t,C錯誤;物體落地時的速度為v″=gt″=gt,D正確。一根長為L的棒,上端懸掛在天花板上的O點,在棒的正下方,距棒的下端也為L處固定著一個高為H的圓筒,如圖所示,棒被釋放后做自由落體運動。求:(1)棒的下端到達圓筒上端時棒的速度;答案: 解析: 由v2=2gL得v=。(2)棒通過圓筒所用的時間。(重力加速度為g)答案:解析: 棒的下端到達圓筒上端所用的時間為t2=棒從開始下落到其上端剛好通過圓筒下端所用的時間為t1=則棒通過圓筒所用的時間為t=t1-t2=。考點二 豎直上拋運動的規律及應用1. 豎直上拋的重要特性(1)對稱性:如圖所示,物體以初速度v0豎直上拋,A、B為途中的任意兩點,C為最高點。①時間對稱性:物體上升過程中從A→C所用時間tAC和下降過程中從C→A所用時間tCA相等,同理有tAB=tBA。②速度對稱性:物體上升過程經過A點的速度與下降過程經過A點的速度大小相等,方向相反。(2)多解性:在豎直上拋運動中,當物體經過拋出點上方某一位置時,可能處于上升階段,也可能處于下落階段,因此這類問題可能造成時間多解或者速度多解,也可能造成路程多解。2. 豎直上拋運動的兩種研究方法(1)分段法:將全過程分為兩個階段,即上升過程的勻減速階段和下落過程的自由落體階段。(2)全程法:將全過程視為初速度v0向上、加速度g向下的勻變速直線運動,必須注意物理量的矢量性。習慣上取v0的方向為正方向,則v>0時,物體正在上升;v<0時,物體正在下降;h>0時,物體在拋出點上方;h<0時,物體在拋出點下方。(2025·貴州黔東南模擬)小明的叔叔是雜技演員,小明平時也跟叔叔學了一些簡單的雜技。如圖所示為小明用一只手拋球、接球的示意圖,他每隔0.5 s拋出一個小球,接到小球后便立即拋出。已知除拋、接球的短暫時間外,空中總共有4個小球,將小球的運動近似看成是豎直方向的運動,重力加速度大小取g=10 m/s2。若高度從拋球點算起,則小球到達的最大高度是( )A. 1.25 mB. 2.5 mC. 3.2 mD. 5.0 m√解析:根據豎直上拋的對稱性可知,空中的四個球,有兩個在上升,兩個在下降,由于每隔0.5 s拋一個小球,則從拋出到最高點的時間為t=1 s,則小球上升的最大高度為h=gt2=×10×12 m=5 m,故選D。〔多選〕從高為20 m的位置以20 m/s的初速度豎直上拋一物體,g取10 m/s2,當物體與拋出點距離為15 m時,所經歷的時間可能是( )A. 1 s B. 2 sC. 3 s D. (2+)s√√√解析:取豎直向上為正方向,則初速度v0=20 m/s,當物體運動到拋出點上方離拋出點15 m處時,位移為x=15 m,由豎直上拋運動的位移與時間關系式得x=v0t-gt2,解得t1=1 s,t2=3 s;當物體運動到拋出點下方離拋出點15 m處時,位移為x'=-15 m,由x'=v0t-gt2,解得t3=(2+)s或t4=(2-)s(負值舍去),A、C、D正確,B錯誤。把一物體從地面以某一初速度豎直上拋,在運動過程中的某一秒內所發生的位移大小是1 m,空氣阻力不計,重力加速度g取10 m/s2。下列判斷正確的是( )A. 這一秒內物體可能一直在上升過程,也可能一直在下降過程B. 這一秒內的路程可能大于5 mC. 這一秒后的下一秒內位移大小可能是11 mD. 這一秒內的平均速度大小是1 m/s,方向一定豎直向上√解析:若這一秒內物體一直在上升過程,或者一直在下降過程,則一秒內的最小位移h=gt2=×10×12 m=5 m,則這一秒內物體不可能一直在上升過程,也不可能一直在下降過程,A錯誤;這一秒肯定是在上升到最高點后再下降一段時間,設上升時間為t,則下降時間為(1-t)s,則gt2-g(1-t)2=1 m,解得t=0.6 s,即物體可能上升0.6 s到最高點再下降0.4 s,或者上升0.4 s再下降0.6 s,此時這一秒的路程為s=g×(0.6 s)2+g×(0.4 s)2=2.6 m,這一秒內的路程不可能大于5 m,B錯誤;若物體上升0.4 s再下降0.6 s,則此時物體的速度為6 m/s,方向向下,則下一秒內物體的位移大小x'=6×1 m+×10×12 m=11 m,C正確;這一秒內的平均速度大小是==1 m/s,方向可能豎直向上,也可能豎直向下,D錯誤。中國選手王梓賽和嚴浪宇分別在2024年巴黎奧運會蹦床男子決賽中獲得銀牌和銅牌。為了測量運動員躍起的高度,可在彈性網上安裝壓力傳感器,利用傳感器記錄運動員運動過程中對彈性網的壓力,并由計算機作出壓力—時間圖像,如圖所示。運動員在空中運動時可視為質點,則根據壓力—時間圖像求得的運動員躍起的最大高度為(g取10 m/s2)( )A. 7.2 m B. 5 m C. 1.8 m D. 1.5 m√解析:由壓力—時間關系圖像可知,運動員離開網后運動的最長時間為2.0 s,由豎直上拋的對稱性可知運動員躍起的最大高度為h==5 m,選項B正確。現實 科技 應用聚焦“素養”·提能力自由落體運動和豎直上拋運動的相遇問題1. 同時運動相遇時的位移關系gt2+v0t-gt2=H,解得t=。2. 上升、下降過程中相遇問題(1)若在a球上升時兩球相遇,則有t<,即<,解得v0>。(2)若在a球下降時兩球相遇,則有<t<,即<<,解得<v0<。〔多選〕(2025·湖北鄂州檢測)如圖所示黃州青云塔始建于1574年,距今400多年。某物理研究小組測量出塔高為H,甲同學在塔頂讓物體A自由落下,同時乙同學將物體B自塔底以初速度v0豎直上拋,且A、B兩物體在同一直線上運動。下列說法正確的是( )A. 若v0=,則兩物體在地面相遇B. 若v0=,則兩物體在地面相遇C. 若v0>,兩物體相遇時,B正在上升途中D. 若<v0<,兩物體相遇時,B正在空中下落√√√解析:若物體B正好運動到最高點時兩物體相遇,則物體B速度減小為零所用的時間t=,此時A下落的高度h=gt2,B上升的高度hB=,且hA+hB=H,解得v0=;若A、B兩物體恰好在落地時相遇,則有t=,此時A下落的高度hA=gt2=H,解得v0=。所以若v0=,則物體B運動到最高點時兩物體相遇,A錯誤;若v0=,則兩物體在地面相遇,B正確;若v0>,則兩物體在B上升途中相遇,C正確;若<v0<,則兩物體在B下落途中相遇,D正確。(2025·河南鄭州模擬)如圖所示,長度為0.55 m的圓筒豎直放在水平地面上,在圓筒正上方距其上端1.25 m處有一小球(可視為質點)。在由靜止釋放小球的同時,將圓筒豎直向上拋出,結果在圓筒落地前的瞬間,小球在圓筒內運動而沒有落地,則圓筒上拋的速度大小可能為(空氣阻力不計,取g=10 m/s2)( )A. 2.3 m/sB. 2.6 m/sC. 3.1 m/sD. 3.2 m/s1√解析:小球從釋放到落地共用時t1== s=0.6 s,小球從釋放到下落1.25 m共用時t2== s=0.5 s,設圓筒上拋的初速度為v0,則圓筒在空中的運動時間為t3=,要使圓筒落地前的瞬間小球在圓筒內運動而沒有落地,則圓筒的運動時間要小于小球的總運動時間,還要大于小球從釋放到下落1.25 m所用時間,即t2<t3<t1,則0.5 s<<0.6 s,解得2.5 m/s<v0<3 m/s,故選B。培養“思維”·重落實夯基 提能 升華1. (2025·吉林長春期末)將一個物體以v0豎直上拋,經過2 s到達正上方10 m處,忽略空氣阻力,取重力加速度g=10 m/s2,則( )A. v0=5 m/s B. v0=10 m/sC. v0=15 m/s D. v0=20 m/s解析: 根據題意可得h=v0t-gt2,代入數據解得v0=15 m/s,故選C。12345678910√2. (2025·河北承德期末)體育課上同學們在練習排球,某同學將排球豎直向上墊起后,經1.2 s排球又回到原出發點,g取10 m/s2,則排球被墊起后上升的最大高度為(不計空氣阻力)( )A. 1.0 m B. 1.2 mC. 1.5 m D. 1.8 m解析: 排球被墊起后經1.2 s又回到原出發點,根據豎直上拋運動的對稱性可知,從最大高度下落到拋出點的時間為t=0.6 s,則排球被墊起后上升的最大高度為h=gt2=1.8 m,故D正確。√123456789103. (2025·黑龍江大慶模擬)一個物體從離地某一高度處開始做自由落體運動,該物體第1 s內的位移恰為最后1 s內位移的二分之一,已知重力加速度大小g取10 m/s2,則它開始下落時距落地點的高度為( )A. 15 m B. 12.5 mC. 11.25 m D. 10 m解析: 物體第1 s內的位移為h1=g=×10×12 m=5 m,則物體最后1 s內的位移為h2=2h1=10 m,設物體下落的總時間為t,則gt2-g(t-1 s)2=h2,代入數據得t=1.5 s,則物體開始下落時距落地點的高度為h=gt2=×10×1.52 m=11.25 m,故C正確。√123456789104. 如圖所示為“探究自由落體運動規律”的實驗過程中拍攝的頻閃照片(照片中的數字是小球落下的距離,單位為cm),為了根據照片提供的數據測量當地的重力加速度,一定要記錄的是( )A. 小球的直徑B. 小球的質量C. 頻閃光源的頻率D. 小球初速度為零的位置解析: 根據Δx=gT2得,重力加速度g=,可知為了測量當地的重力加速度,則需要記錄頻閃光源的頻率,故C正確,A、B、D錯誤。√123456789105. (2025·廣東省部分名校大聯考)氣球上系一物體,以3 m/s的速度自地面勻速上升,當物體上升到離地面的高度h=10.8 m處時,繩子突然斷了,氣球和物體均可視為質點,取重力加速度g=10 m/s2,關于繩斷后物體的運動情況,下列說法正確的是( )A. 物體將做自由落體運動B. 物體經過1.8 s落到地面C. 物體運動1 s后的速度大小為5 m/sD. 物體落地時的速度大小為4 m/s√12345678910解析: 物體有豎直向上的初速度,繩斷后物體做豎直上拋運動,并不是做自由落體運動,故A錯誤;取向下為正方向,根據勻變速直線運動位移與時間關系式有h=-v0t+gt2,解得t=1.8 s(另一解舍去),故B正確;物體運動1 s后的速度大小為v=-v0+gt1=7 m/s,故C錯誤;物體落地時的速度大小為v'=-v0+gt=15 m/s,故D錯誤。123456789106. (2025·河南駐馬店期末)2024年巴黎奧運會跳水女子雙人十米臺比賽,全紅嬋和陳芋汐順利拿下金牌。跳水運動員訓練時從10 m跳臺雙腳朝下自由落下,某同學利用手機的連拍功能,連續拍攝了多張照片,從其中兩張連續的照片中可知,運動員雙腳距離水面的實際高度分別為5.0 m和4.0 m。由此估算手機連拍時間間隔最接近( )A. 0.1 s B. 0.2 sC. 0.01 s D. 0.02 s√12345678910解析: 依題意,連續拍照的兩個瞬間,運動員下落的高度分別為h1=10 m-5.0 m=5.0 m,h2=10 m-4.0 m=6.0 m,根據h=gt2,解得下落時間分別為t1=1 s,t2= s,由此估算手機連拍時間間隔最接近Δt=t2-t1=0.095 s,故A正確,B、C、D錯誤。123456789107. (2025·哈爾濱市六校聯考)高拋發球是網球發球的一種,是指運動員把網球豎直向上拋出,在網球下降過程中某時刻將網球擊出。若某次豎直拋出的網球在上升的過程中,開始0.6 s內上升的高度與最后0.6 s內上升的高度之比為4∶1,不計空氣阻力,重力加速度g取10 m/s2,則網球( )A. 最后0.6 s內上升的高度為2.1 mB. 最初0.6 s中間時刻的速度大小為15 m/sC. 上升過程的時間為1.7 sD. 上升的最大高度為11.25 m√12345678910解析: 根據題意,由逆向思維可知,豎直上拋最后0.6 s,即自由落體運動開始的前0.6 s,則最后0.6 s內上升的高度為h1=gt2=×10×0.62 m=1.8 m,故A錯誤;最初0.6 s上升的高度為h2=4h1=7.2 m,由中間時刻的瞬時速度等于這段時間的平均速度可得,最初0.6 s中間時刻的速度大小為v1==12 m/s,故B錯誤;從最初0.6 s中間時刻到最高點的時間為t==1.2 s,上升過程的時間為t升=t+Δt=1.5 s,上升的最大高度為h=g=×10×1.52 m=11.25 m,故C錯誤,D正確。123456789108. (2025·遼寧遼陽期末)如圖所示,小球甲從距離地面高度為h1=15 m處以速度v0=10 m/s豎直向上拋出,同時小球乙從距離地面高度為h2=20 m處開始自由下落,小球運動的過程中不計空氣阻力,重力加速度g取10m/s2,下列說法正確的是( )A. 小球乙落地前,甲相對乙做勻變速直線運動B. 兩球運動0.5 s時,距離地面均為18.75 mC. 小球落地前的運動過程中,小球甲、乙的平均速度之比為2∶1D. 小球乙落地時,甲距地面5 m√12345678910解析: 兩球的加速度均為重力加速度,相對加速度為0,則小球乙落地前,甲相對乙向上做勻速直線運動,故A錯誤;兩球運動0.5 s時,根據位移公式有x1=v0t1-g=3.75 m,x2=g=1.25 m,則距離地面高度h3=h1+x1=18.75 m,h4=h2-x2=18.75 m,故B正確;小球落地前的運動過程中,根據-h1=v0t2-g,h2=g,解得t2=3 s,t3=2 s,小球落地前的運動過程中,小球甲、乙的平均速度大小==5 m/s,==10 m/s,可知,落地前的運動過程中,小球甲、乙的平均速度之比為1∶2,故C錯誤;結合上述分析,小球乙落地時,經歷時間為2 s,則甲的位移x3=v0t3-g=0,可知,此時甲回到出發點,即小球乙落地時,甲距地面15 m,故D錯誤。123456789109. 如圖所示,輕桿BC用細繩AB懸掛,桿與繩的全長AC為9.4 m,一同學在C點的正下方D點水平觀察,CD距離為0.4 m。由靜止釋放細繩和輕桿,讓其做自由落體運動,細繩下落的過程中始終保持豎直,取g=10 m/s2。(1)求經過多長時間這位同學看到繩的A點?答案: 1.4 s 解析: 由hAD=gt2得t== s=1.4 s。12345678910(2)若又已知細繩從他的眼前通過的時間為0.4 s,則輕桿的長度為多少?答案: 4.6 m解析: B點到達D點經歷時間為t'=t-Δt=1 s故B點下落高度為h'=gt'2=×10×12 m=5 m故桿長為l=h'-0.4 m=4.6 m。1234567891010. 將小球A從地面以初速度vA=40 m/s豎直向上拋出,經過一段時間Δt后,又以初速度vB=30 m/s將小球B從同一點豎直向上拋出,不計空氣阻力,取g=10 m/s2,為了使兩個小球能在空中相遇,試分析Δt應滿足的條件。答案:2 s<Δt<8 s12345678910解析:可以讓小球B拋出后處于上升階段與A球相遇,若小球A剛要落回拋出點的瞬間將小球B拋出,則小球A在空中運動的時間為tA== s=8 s,所以Δt<8 s。當小球B緊跟著A拋出,小球B可能在下降階段與A球相遇,當A、B兩小球同時落地時,小球B在空中運動的時間為tB== s=6 s,則Δt>tA-tB=2 s。由此可知,兩球能在空中相遇,Δt滿足的條件為2 s<Δt<8 s。12345678910THANKS演示完畢 感謝觀看 展開更多...... 收起↑ 資源列表 第3講 自由落體運動和豎直上拋運動 練習(含解析).docx 第3講 自由落體運動和豎直上拋運動.docx 第3講 自由落體運動和豎直上拋運動.pptx 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫