2026届高中物理一轮复习 第一章 第3讲 自由落体运动和竖直上抛运动(课件 学案 练习,共3份)

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2026届高中物理一轮复习 第一章 第3讲 自由落体运动和竖直上抛运动(课件 学案 练习,共3份)

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第3讲 自由落体运动和竖直上抛运动
1.(2025·吉林长春期末)将一个物体以v0竖直上抛,经过2 s到达正上方10 m处,忽略空气阻力,取重力加速度g=10 m/s2,则(  )
A.v0=5 m/s B.v0=10 m/s
C.v0=15 m/s D.v0=20 m/s
2.(2025·河北承德期末)体育课上同学们在练习排球,某同学将排球竖直向上垫起后,经1.2 s排球又回到原出发点,g取10 m/s2,则排球被垫起后上升的最大高度为(不计空气阻力)(  )
A.1.0 m B.1.2 m
C.1.5 m D.1.8 m
3.(2025·黑龙江大庆模拟)一个物体从离地某一高度处开始做自由落体运动,该物体第1 s内的位移恰为最后1 s内位移的二分之一,已知重力加速度大小g取10 m/s2,则它开始下落时距落地点的高度为(  )
A.15 m B.12.5 m
C.11.25 m D.10 m
4.如图所示为“探究自由落体运动规律”的实验过程中拍摄的频闪照片(照片中的数字是小球落下的距离,单位为cm),为了根据照片提供的数据测量当地的重力加速度,一定要记录的是(  )
A.小球的直径
B.小球的质量
C.频闪光源的频率
D.小球初速度为零的位置
5.(2025·广东省部分名校大联考)气球上系一物体,以3 m/s的速度自地面匀速上升,当物体上升到离地面的高度h=10.8 m处时,绳子突然断了,气球和物体均可视为质点,取重力加速度g=10 m/s2,关于绳断后物体的运动情况,下列说法正确的是(  )
A.物体将做自由落体运动
B.物体经过1.8 s落到地面
C.物体运动1 s后的速度大小为5 m/s
D.物体落地时的速度大小为4 m/s
6.(2025·河南驻马店期末)2024年巴黎奥运会跳水女子双人十米台比赛,全红婵和陈芋汐顺利拿下金牌。跳水运动员训练时从10 m跳台双脚朝下自由落下,某同学利用手机的连拍功能,连续拍摄了多张照片,从其中两张连续的照片中可知,运动员双脚距离水面的实际高度分别为5.0 m和4.0 m。由此估算手机连拍时间间隔最接近(  )
A.0.1 s B.0.2 s
C.0.01 s D.0.02 s
7.(2025·哈尔滨市六校联考)高抛发球是网球发球的一种,是指运动员把网球竖直向上抛出,在网球下降过程中某时刻将网球击出。若某次竖直抛出的网球在上升的过程中,开始0.6 s内上升的高度与最后0.6 s内上升的高度之比为4∶1,不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2,则网球(  )
A.最后0.6 s内上升的高度为2.1 m
B.最初0.6 s中间时刻的速度大小为15 m/s
C.上升过程的时间为1.7 s
D.上升的最大高度为11.25 m
8.(2025·辽宁辽阳期末)如图所示,小球甲从距离地面高度为h1=15 m处以速度v0=10 m/s竖直向上抛出,同时小球乙从距离地面高度为h2=20 m处开始自由下落,小球运动的过程中不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2,下列说法正确的是(  )
A.小球乙落地前,甲相对乙做匀变速直线运动
B.两球运动0.5 s时,距离地面均为18.75 m
C.小球落地前的运动过程中,小球甲、乙的平均速度之比为2∶1
D.小球乙落地时,甲距地面5 m
9.如图所示,轻杆BC用细绳AB悬挂,杆与绳的全长AC为9.4 m,一同学在C点的正下方D点水平观察,CD距离为0.4 m。由静止释放细绳和轻杆,让其做自由落体运动,细绳下落的过程中始终保持竖直,取g=10 m/s2。
(1)求经过多长时间这位同学看到绳的A点?
(2)若又已知细绳从他的眼前通过的时间为0.4 s,则轻杆的长度为多少?
10.将小球A从地面以初速度vA=40 m/s竖直向上抛出,经过一段时间Δt后,又以初速度vB=30 m/s将小球B从同一点竖直向上抛出,不计空气阻力,取g=10 m/s2,为了使两个小球能在空中相遇,试分析Δt应满足的条件。
第3讲 自由落体运动和竖直上抛运动
1.C 根据题意可得h=v0t-gt2,代入数据解得v0=15 m/s,故选C。
2.D 排球被垫起后经1.2 s又回到原出发点,根据竖直上抛运动的对称性可知,从最大高度下落到抛出点的时间为t=0.6 s,则排球被垫起后上升的最大高度为h=gt2=1.8 m,故D正确。
3.C 物体第1 s内的位移为h1=g=×10×12 m=5 m,则物体最后1 s内的位移为h2=2h1=10 m,设物体下落的总时间为t,则gt2-g(t-1 s)2=h2,代入数据得t=1.5 s,则物体开始下落时距落地点的高度为h=gt2=×10×1.52 m=11.25 m,故C正确。
4.C 根据Δx=gT2得,重力加速度g=,可知为了测量当地的重力加速度,则需要记录频闪光源的频率,故C正确,A、B、D错误。
5.B 物体有竖直向上的初速度,绳断后物体做竖直上抛运动,并不是做自由落体运动,故A错误;取向下为正方向,根据匀变速直线运动位移与时间关系式有h=-v0t+gt2,解得t=1.8 s(另一解舍去),故B正确;物体运动1 s后的速度大小为v=-v0+gt1=7 m/s,故C错误;物体落地时的速度大小为v'=-v0+gt=15 m/s,故D错误。
6.A 依题意,连续拍照的两个瞬间,运动员下落的高度分别为h1=10 m-5.0 m=5.0 m,h2=10 m-4.0 m=6.0 m,根据h=gt2,解得下落时间分别为t1=1 s,t2= s,由此估算手机连拍时间间隔最接近Δt=t2-t1=0.095 s,故A正确,B、C、D错误。
7.D 根据题意,由逆向思维可知,竖直上抛最后0.6 s,即自由落体运动开始的前0.6 s,则最后0.6 s内上升的高度为h1=gt2=×10×0.62 m=1.8 m,故A错误;最初0.6 s上升的高度为h2=4h1=7.2 m,由中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度可得,最初0.6 s中间时刻的速度大小为v1==12 m/s,故B错误;从最初0.6 s中间时刻到最高点的时间为t==1.2 s,上升过程的时间为t升=t+Δt=1.5 s,上升的最大高度为h=g=×10×1.52 m=11.25 m,故C错误,D正确。
8.B 两球的加速度均为重力加速度,相对加速度为0,则小球乙落地前,甲相对乙向上做匀速直线运动,故A错误;两球运动0.5 s时,根据位移公式有x1=v0t1-g=3.75 m,x2=g=1.25 m,则距离地面高度h3=h1+x1=18.75 m,h4=h2-x2=18.75 m,故B正确;小球落地前的运动过程中,根据-h1=v0t2-g,h2=g,解得t2=3 s,t3=2 s,小球落地前的运动过程中,小球甲、乙的平均速度大小==5 m/s,==10 m/s,可知,落地前的运动过程中,小球甲、乙的平均速度之比为1∶2,故C错误;结合上述分析,小球乙落地时,经历时间为2 s,则甲的位移x3=v0t3-g=0,可知,此时甲回到出发点,即小球乙落地时,甲距地面15 m,故D错误。
9.(1)1.4 s (2)4.6 m
解析:(1)由hAD=gt2得t== s=1.4 s。
(2)B点到达D点经历时间为t'=t-Δt=1 s
故B点下落高度为h'=gt'2=×10×12 m=5 m
故杆长为l=h'-0.4 m=4.6 m。
10.2 s<Δt<8 s
解析:可以让小球B抛出后处于上升阶段与A球相遇,若小球A刚要落回抛出点的瞬间将小球B抛出,则小球A在空中运动的时间为
tA== s=8 s,所以Δt<8 s。
当小球B紧跟着A抛出,小球B可能在下降阶段与A球相遇,当A、B两小球同时落地时,小球B在空中运动的时间为
tB== s=6 s,则Δt>tA-tB=2 s。
由此可知,两球能在空中相遇,Δt满足的条件为
2 s<Δt<8 s。
2 / 2第3讲 自由落体运动和竖直上抛运动
自由落体
1.定义:只受      作用,由静止开始(v0=0),加速度为    的匀加速直线运动。
2.自由落体运动规律
(1)速度公式:v=    。
(2)位移公式:h=      。
(3)速度与位移关系式:v2=    。
竖直上抛
1.定义:只受    作用,        的运动。
2.竖直上抛运动规律
(1)速度公式:v=      。
(2)位移公式:h=       。
(3)速度与位移关系式:       =-2gh。
1.物体由某高度从静止下落一定做自由落体运动。(  )
2.质量大的物体自由落体时的加速度大。(  )
3.从水平飞行着的飞机上释放的物体将做自由落体运动。(  )
4.做竖直上抛运动的物体,上升到最高点时速度为零而加速度不为零。(  )
5.做竖直上抛运动的物体,在上升阶段速度变化量的方向是向下的。(  )
  
1.(2024·广西高考3题)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
2.(人教版必修第一册·第二章第4节“练习与应用”T4改编)有一种“傻瓜”照相机,其光圈(进光孔径)随被摄物体的亮度自动调节,而快门(曝光时间)是固定不变的。为估测某架“傻瓜”照相机的曝光时间,实验者从某砖墙前的高处使一个石子自由落下,拍摄石子在空中的照片如图所示。由于石子的运动,它在照片上留下了一条模糊的径迹。已知石子从地面以上2.5 m的高度下落,每块砖的平均厚度为6 cm,请估算这架照相机的曝光时间(  )
A.0.01 s B.0.02 s 
C.0.1 s  D.0.2 s
3.(人教版必修第一册·第二章第4节“练习与应用”T6改编)
同学们利用如图所示方法估测反应时间。首先,甲同学捏住直尺上端,使直尺保持竖直状态,直尺零刻度线位于乙同学的两指之间。当乙看见甲放开直尺时,立即用手指捏直尺,若捏住位置的刻度读数为x,则乙同学的反应时间为      (重力加速度为g)。
基于上述原理,某同学用直尺制作测量反应时间的工具,若测量范围为0~0.4 s,则所用直尺的长度至少为      cm(g取10 m/s2);若以相等时间间隔在该直尺的另一面标记出表示反应时间的刻度线,则每个时间间隔在直尺上对应的长度是    的(选填“相等”或“不相等”)。
考点一 自由落体运动
对重力加速度的理解
 重力加速度与在地球上的位置及距地面的高度有关,在地球表面上,重力加速度随纬度的增加而增大,在赤道处最小,在两极处最大,但差别很小。在地面上的同一地方,重力加速度随高度的增加而减小,在有限的高度内(即高度h与地球半径相比可忽略时),可认为其大小不变。在一般的计算中,取g=9.8 m/s2或取g=10 m/s2。
关于自由落体运动的加速度g,下列说法中正确的是(  )
A.质量大的物体的g值大
B.g值在地球上任何地方都一样大
C.同一地点,不同物体的g值一样大
D.g值在赤道处大于在北极处
尝试解答
自由落体运动的规律及应用
1.基本规律
匀变速直线运动 自由落体运动
v=v0+at v=gt
x=v0t+ at2 h= gt2
v2-=2ax v2=2gh
2.推论
匀变速直线运动 自由落体运动
== ==
= = gt
Δx=aT2 Δh=gT2
〔多选〕从高度为125 m的塔顶先后自由释放a、b两球,自由释放这两个球的时间差为1 s,g取10 m/s2,不计空气阻力,以下判断正确的是(  )
A.b球下落高度为20 m时,a球的速度大小为20 m/s
B.a球接触地面瞬间,b球离地高度为45 m
C.在a球接触地面之前,两球的速度差恒定
D.在a球接触地面之前,两球离地的高度差恒定
尝试解答
(2024·江苏淮安马坝高级中学质检)有一质点从某一高度处自由下落,开始的高度用时为t,重力加速度为g,则(  )
A.物体自由下落高度所用的时间为t
B.物体自由下落高度时的速度为gt
C.物体落地所用的时间为3t
D.物体落地时的速度为gt
尝试解答
一根长为L的棒,上端悬挂在天花板上的O点,在棒的正下方,距棒的下端也为L处固定着一个高为H的圆筒,如图所示,棒被释放后做自由落体运动。求:
(1)棒的下端到达圆筒上端时棒的速度;
(2)棒通过圆筒所用的时间。(重力加速度为g)
尝试解答
考点二 竖直上抛运动的规律及应用
1.竖直上抛的重要特性
(1)对称性:如图所示,物体以初速度v0竖直上抛,A、B为途中的任意两点,C为最高点。
①时间对称性: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,同理有tAB=tBA。
②速度对称性: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,方向相反。
(2)多解性:在竖直上抛运动中,当物体经过抛出点上方某一位置时,可能处于上升阶段,也可能处于下落阶段,因此这类问题可能造成时间多解或者速度多解,也可能造成路程多解。
2.竖直上抛运动的两种研究方法
(1)分段法:将全过程分为两个阶段,即上升过程的匀减速阶段和下落过程的自由落体阶段。
(2)全程法:将全过程视为初速度v0向上、加速度g向下的匀变速直线运动,必须注意物理量的矢量性。习惯上取v0的方向为正方向,则v>0时,物体正在上升;v<0时,物体正在下降;h>0时,物体在抛出点上方;h<0时,物体在抛出点下方。
(2025·贵州黔东南模拟)小明的叔叔是杂技演员,小明平时也跟叔叔学了一些简单的杂技。如图所示为小明用一只手抛球、接球的示意图,他每隔0.5 s抛出一个小球,接到小球后便立即抛出。已知除抛、接球的短暂时间外,空中总共有4个小球,将小球的运动近似看成是竖直方向的运动,重力加速度大小取g=10 m/s2。若高度从抛球点算起,则小球到达的最大高度是(  )
A.1.25 m B.2.5 m
C.3.2 m D.5.0 m
尝试解答
〔多选〕从高为20 m的位置以20 m/s的初速度竖直上抛一物体,g取10 m/s2,当物体与抛出点距离为15 m时,所经历的时间可能是(  )
A.1 s B.2 s
C.3 s D.(2+)s
尝试解答
把一物体从地面以某一初速度竖直上抛,在运动过程中的某一秒内所发生的位移大小是1 m,空气阻力不计,重力加速度g取10 m/s2。下列判断正确的是(  )
A.这一秒内物体可能一直在上升过程,也可能一直在下降过程
B.这一秒内的路程可能大于5 m
C.这一秒后的下一秒内位移大小可能是11 m
D.这一秒内的平均速度大小是1 m/s,方向一定竖直向上
尝试解答
中国选手王梓赛和严浪宇分别在2024年巴黎奥运会蹦床男子决赛中获得银牌和铜牌。为了测量运动员跃起的高度,可在弹性网上安装压力传感器,利用传感器记录运动员运动过程中对弹性网的压力,并由计算机作出压力—时间图像,如图所示。运动员在空中运动时可视为质点,则根据压力—时间图像求得的运动员跃起的最大高度为(g取10 m/s2)(  )
A.7.2 m B.5 m
C.1.8 m D.1.5 m
尝试解答
自由落体运动和竖直上抛运动的相遇问题
1.同时运动相遇时的位移关系
gt2+v0t-gt2=H,解得t=。
2.上升、下降过程中相遇问题
(1)若在a球上升时两球相遇,则有t<,即<,解得v0>。
(2)若在a球下降时两球相遇,则有<t<,即<<,解得<v0<。
〔多选〕(2025·湖北鄂州检测)
如图所示黄州青云塔始建于1574年,距今400多年。某物理研究小组测量出塔高为H,甲同学在塔顶让物体A自由落下,同时乙同学将物体B自塔底以初速度v0竖直上抛,且A、B两物体在同一直线上运动。下列说法正确的是(  )
A.若v0=,则两物体在地面相遇
B.若v0=,则两物体在地面相遇
C.若v0>,两物体相遇时,B正在上升途中
D.若<v0<,两物体相遇时,B正在空中下落
尝试解答
(2025·河南郑州模拟)
如图所示,长度为0.55 m的圆筒竖直放在水平地面上,在圆筒正上方距其上端1.25 m处有一小球(可视为质点)。在由静止释放小球的同时,将圆筒竖直向上抛出,结果在圆筒落地前的瞬间,小球在圆筒内运动而没有落地,则圆筒上抛的速度大小可能为(空气阻力不计,取g=10 m/s2)(  )
A.2.3 m/s B.2.6 m/s
C.3.1 m/s D.3.2 m/s
尝试解答
第3讲 自由落体运动和竖直上抛运动
【立足“四层”·夯基础】
基础知识梳理
知识点1
1.重力 g 2.(1)gt (2)gt2 (3)2gh
知识点2
1.重力 初速度方向竖直向上 2.(1)v0-gt
(2)v0t-gt2 (3)v2-
易错易混辨析
1.× 2.× 3.× 4.√ 5.√
双基落实筑牢
1.B 石块做自由落体运动,由于自由落体运动的加速度与质量无关,则下落1 s后速度为v1=v2=gt=10 m/s2×1 s=10 m/s,故选B。
2.B 解法一(公式法):图中AB的实际长度为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,设开始下落点为O,则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。曝光时间约为Δt=t2-t1=0.02 s,故B正确。
解法二(估算法):石子做自由落体运动到A点的速度为v=≈6.3 m/s。因为0.12 m远小于1.99 m,故可以近似地将AB段的运动当作匀速直线运动,故曝光时间约为t=≈0.02 s,故B正确。
3. 80 不相等
解析:由自由落体运动知识可知,x=gt2,则t=。根据最长反应时间为0.4 s,可得直尺的最小长度为80 cm。由于自由落体运动是匀变速直线运动,所以相等时间内位移不相等,即直尺上对应的长度不相等。
【着眼“四翼”·探考点】
考点一
【例1】 C 地球上同一地点的重力加速度相等,与物体的质量无关,故A错误,C正确;在地球上两极的重力加速度大于赤道处的重力加速度,故B、D错误。
【例2】 BC a、b两球均做自由落体运动,b球下落高度为20 m时,其运动的时间t1== s=2 s,则a球运动的时间t1'=t1+1 s=3 s,此时a球的速度大小为v=gt1'=30 m/s,由gt1'2=45 m<125 m,可知此结果符合实际,故A错误;a球运动的总时间为t2'== s=5 s,则a球接触地面瞬间,b球运动的时间t2=t2'-1 s=4 s,b球的下落高度为h2=g=×10×42 m=80 m,故此时b球离地面的高度为H-h2=125 m-80 m=45 m,故B正确;在a球接触地面之前,以b球为参考系,a球始终以g×1 s=10 m/s的速度向下运动,则两球的速度差恒定,设b球下落时间为t;则b球下落的高度hb=gt2,a球下落的高度ha=g(t+1)2,两球离地的高度差Δh=ha-hb=gt+g,所以随时间的增大,两球离地的高度差变大,故C正确,D错误。
【例3】 D 设整个过程下落高度为h,由题意可得h=gt2,则物体自由下落高度为h时,满足h=gt'2,解得t'=t,A错误;物体自由下落高度时的速度为v'=gt'=gt,B错误;物体落地过程满足h=gt″2,解得物体落地所用的时间为t″=t,C错误;物体落地时的速度为v″=gt″=gt,D正确。
【例4】 (1) (2)
解析:(1)由v2=2gL得v=。
(2)棒的下端到达圆筒上端所用的时间为t2=
棒从开始下落到其上端刚好通过圆筒下端所用的时间为t1=
则棒通过圆筒所用的时间为t=t1-t2=。
考点二
【例5】 D 根据竖直上抛的对称性可知,空中的四个球,有两个在上升,两个在下降,由于每隔0.5 s抛一个小球,则从抛出到最高点的时间为t=1 s,则小球上升的最大高度为h=gt2=×10×12 m=5 m,故选D。
【例6】 ACD 取竖直向上为正方向,则初速度v0=20 m/s,当物体运动到抛出点上方离抛出点15 m处时,位移为x=15 m,由竖直上抛运动的位移与时间关系式得x=v0t-gt2,解得t1=1 s,t2=3 s;当物体运动到抛出点下方离抛出点15 m处时,位移为x'=-15 m,由x'=v0t-gt2,解得t3=(2+)s或t4=(2-)s(负值舍去),A、C、D正确,B错误。
【例7】 C 若这一秒内物体一直在上升过程,或者一直在下降过程,则一秒内的最小位移h=gt2=×10×12 m=5 m,则这一秒内物体不可能一直在上升过程,也不可能一直在下降过程,A错误;这一秒肯定是在上升到最高点后再下降一段时间,设上升时间为t,则下降时间为(1-t)s,则gt2-g(1-t)2=1 m,解得t=0.6 s,即物体可能上升0.6 s到最高点再下降0.4 s,或者上升0.4 s再下降0.6 s,此时这一秒的路程为s=g×(0.6 s)2+g×(0.4 s)2=2.6 m,这一秒内的路程不可能大于5 m,B错误;若物体上升0.4 s再下降0.6 s,则此时物体的速度为6 m/s,方向向下,则下一秒内物体的位移大小x'=6×1 m+×10×12 m=11 m,C正确;这一秒内的平均速度大小是==1 m/s,方向可能竖直向上,也可能竖直向下,D错误。
【例8】 B 由压力—时间关系图像可知,运动员离开网后运动的最长时间为2.0 s,由竖直上抛的对称性可知运动员跃起的最大高度为h==5 m,选项B正确。
【聚焦“素养”·提能力】
【典例1】 BCD 若物体B正好运动到最高点时两物体相遇,则物体B速度减小为零所用的时间t=,此时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两物体恰好在落地时相遇,则有t=,此时A下落的高度hA=gt2=H,解得v0=。所以若v0=,则物体B运动到最高点时两物体相遇,A错误;若v0=,则两物体在地面相遇,B正确;若v0>,则两物体在B上升途中相遇,C正确;若<v0<,则两物体在B下落途中相遇,D正确。
【典例2】 B 小球从释放到落地共用时t1== s=0.6 s,小球从释放到下落1.25 m共用时t2== s=0.5 s,设圆筒上抛的初速度为v0,则圆筒在空中的运动时间为t3=,要使圆筒落地前的瞬间小球在圆筒内运动而没有落地,则圆筒的运动时间要小于小球的总运动时间,还要大于小球从释放到下落1.25 m所用时间,即t2<t3<t1,则0.5 s<<0.6 s,解得2.5 m/s<v0<3 m/s,故选B。
6 / 6(共57张PPT)
第3讲 自由落体运动和竖直上抛运动
高中总复习·物理
目 录
01
立足”四层”·夯基础
02
着眼“四翼”·探考点
03
聚焦“素养”·提能力
04
培养“思维”·重落实
概念 公式 定理
立足“四层”·夯基础
自由落体
1. 定义:只受 作用,由静止开始(v0=0),加速度为 的匀
加速直线运动。
2. 自由落体运动规律
重力 
g 
(1)速度公式:v= 。
(2)位移公式:h= 。
(3)速度与位移关系式:v2= 。
gt 
gt2 
2gh 
竖直上抛
1. 定义:只受 作用, 的运动。
2. 竖直上抛运动规律
(1)速度公式:v= 。
(2)位移公式:h= 。
(3)速度与位移关系式: =-2gh。
重力 
初速度方向竖直向上 
v0-gt 
v0t-gt2 
v2- 
1. 物体由某高度从静止下落一定做自由落体运动。 ( × )
2. 质量大的物体自由落体时的加速度大。 ( × )
3. 从水平飞行着的飞机上释放的物体将做自由落体运动。 ( × )
4. 做竖直上抛运动的物体,上升到最高点时速度为零而加速度不为零。
( √ )
5. 做竖直上抛运动的物体,在上升阶段速度变化量的方向是向下的。
( √ )
×
×
×


1. (2024·广西高考3题)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:  石块做自由落体运动,由于自由落体运动的加速度与质量无
关,则下落1 s后速度为v1=v2=gt=10 m/s2×1 s=10 m/s,故选B。

2. (人教版必修第一册·第二章第4节“练习与应用”T4改编)
有一种“傻瓜”照相机,其光圈(进光孔径)随被摄物体的
亮度自动调节,而快门(曝光时间)是固定不变的。为估测
某架“傻瓜”照相机的曝光时间,实验者从某砖墙前的高处
使一个石子自由落下,拍摄石子在空中的照片如图所示。由
于石子的运动,它在照片上留下了一条模糊的径迹。已知石子从地面以上2.5 m的高度下落,每块砖的平均厚度为6 cm,请估算这架照相机的曝光时间(  )
A. 0.01 s B. 0.02 s
C. 0.1 s D. 0.2 s

解析:  解法一(公式法):图中AB的实际长度为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,设开始下落点为O,则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。曝光时间约为Δt=t2-
t1=0.02 s,故B正确。
解法二(估算法):石子做自由落体运动到A点的速度为v=≈6.3
m/s。因为0.12 m远小于1.99 m,故可以近似地将AB段的运动当作匀速直
线运动,故曝光时间约为t=≈0.02 s,故B正确。
3. (人教版必修第一册·第二章第4节“练习与应用”
T6改编)同学们利用如图所示方法估测反应时间。
首先,甲同学捏住直尺上端,使直尺保持竖直状态,
直尺零刻度线位于乙同学的两指之间。当乙看见甲
放开直尺时,立即用手指捏直尺,若捏住位置的刻
度读数为x,则乙同学的反应时间为 (重力加速度为g)。
基于上述原理,某同学用直尺制作测量反应时间的工具,若测量范围为
0~0.4 s,则所用直尺的长度至少为 cm(g取10 m/s2);若以相等时
间间隔在该直尺的另一面标记出表示反应时间的刻度线,则每个时间间隔
在直尺上对应的长度是 的(选填“相等”或“不相等”)。
 
80 
不相等 
解析:由自由落体运动知识可知,x=gt2,则t=。根据最长反应时间
为0.4 s,可得直尺的最小长度为80 cm。由于自由落体运动是匀变速直线
运动,所以相等时间内位移不相等,即直尺上对应的长度不相等。
题型 规律 方法
着眼“四翼”·探考点
考点一 自由落体运动
对重力加速度的理解
 重力加速度与在地球上的位置及距地面的高度有关,在地球表面上,重
力加速度随纬度的增加而增大,在赤道处最小,在两极处最大,但差别很
小。在地面上的同一地方,重力加速度随高度的增加而减小,在有限的高
度内(即高度h与地球半径相比可忽略时),可认为其大小不变。在一般
的计算中,取g=9.8 m/s2或取g=10 m/s2。
关于自由落体运动的加速度g,下列说法中正确的是(  )
A. 质量大的物体的g值大
B. g值在地球上任何地方都一样大
C. 同一地点,不同物体的g值一样大
D. g值在赤道处大于在北极处
解析:地球上同一地点的重力加速度相等,与物体的质量无关,故A错
误,C正确;在地球上两极的重力加速度大于赤道处的重力加速度,故B、
D错误。

自由落体运动的规律及应用
1. 基本规律
匀变速直线运动 自由落体运动
v=v0+at v=gt
x=v0t+ at2 h= gt2
v2-=2ax v2=2gh
2. 推论
匀变速直线运动 自由落体运动
== ==
= = gt
Δx=aT2 Δh=gT2
〔多选〕从高度为125 m的塔顶先后自由释放a、b两球,自由释放这
两个球的时间差为1 s,g取10 m/s2,不计空气阻力,以下判断正确的是
(  )
A. b球下落高度为20 m时,a球的速度大小为20 m/s
B. a球接触地面瞬间,b球离地高度为45 m
C. 在a球接触地面之前,两球的速度差恒定
D. 在a球接触地面之前,两球离地的高度差恒定


解析:a、b两球均做自由落体运动,b球下落高度为20 m时,其运动的时
间t1== s=2 s,则a球运动的时间t1'=t1+1 s=3 s,此时a球的
速度大小为v=gt1'=30 m/s,由gt1'2=45 m<125 m,可知此结果符合实
际,故A错误;a球运动的总时间为t2'== s=5 s,则a球接触地
面瞬间,b球运动的时间t2=t2'-1 s=4 s,b球的下落高度为h2=g=
×10×42 m=80 m,故此时b球离地面的高度为H-h2=125 m-80 m=45
m,故B正确;
在a球接触地面之前,以b球为参考系,a球始终以g×1 s=10 m/s的速度向
下运动,则两球的速度差恒定,设b球下落时间为t;则b球下落的高度hb=
gt2,a球下落的高度ha=g(t+1)2,两球离地的高度差Δh=ha-hb=gt
+g,所以随时间的增大,两球离地的高度差变大,故C正确,D错误。
(2024·江苏淮安马坝高级中学质检)有一质点从某一高度处自由下
落,开始的高度用时为t,重力加速度为g,则(  )
A. 物体自由下落高度所用的时间为t
B. 物体自由下落高度时的速度为gt
C. 物体落地所用的时间为3t
D. 物体落地时的速度为gt

解析:设整个过程下落高度为h,由题意可得h=gt2,则物体自由下落高
度为h时,满足h=gt'2,解得t'=t,A错误;物体自由下落高度时的速
度为v'=gt'=gt,B错误;物体落地过程满足h=gt″2,解得物体落地所用
的时间为t″=t,C错误;物体落地时的速度为v″=gt″=gt,D正确。
一根长为L的棒,上端悬挂在天花板上的O点,在棒的正下方,距棒的下端也为L处固定着一个高为H的圆筒,如图所示,棒被释放后做自由落体运动。求:
(1)棒的下端到达圆筒上端时棒的速度;
答案:  
解析: 由v2=2gL得v=。
(2)棒通过圆筒所用的时间。(重力加速度为g)
答案:
解析: 棒的下端到达圆筒上端所用的时间为t2=
棒从开始下落到其上端刚好通过圆筒下端所用的时间为t1=
则棒通过圆筒所用的时间为t=t1-t2=。
考点二 竖直上抛运动的规律及应用
1. 竖直上抛的重要特性
(1)对称性:如图所示,物体以初速度v0竖直上抛,A、B为途中的任意
两点,C为最高点。
①时间对称性: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,同理有tAB=tBA。
②速度对称性: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,方向相反。
(2)多解性:在竖直上抛运动中,当物体经过抛出点上方某一位置时,
可能处于上升阶段,也可能处于下落阶段,因此这类问题可能造成时间多
解或者速度多解,也可能造成路程多解。
2. 竖直上抛运动的两种研究方法
(1)分段法:将全过程分为两个阶段,即上升过程的匀减速阶段和下落
过程的自由落体阶段。
(2)全程法:将全过程视为初速度v0向上、加速度g向下的匀变速直线运
动,必须注意物理量的矢量性。习惯上取v0的方向为正方向,则v>0时,
物体正在上升;v<0时,物体正在下降;h>0时,物体在抛出点上方;h<
0时,物体在抛出点下方。
(2025·贵州黔东南模拟)小明的叔叔是杂技演员,小明平时也跟叔
叔学了一些简单的杂技。如图所示为小明用一只手抛球、接球的示意图,
他每隔0.5 s抛出一个小球,接到小球后便立即抛出。已知除抛、接球的短
暂时间外,空中总共有4个小球,将小球的运动近似看成是竖直方向的运
动,重力加速度大小取g=10 m/s2。若高度从抛球点算起,则小球到达的
最大高度是(  )
A. 1.25 m
B. 2.5 m
C. 3.2 m
D. 5.0 m

解析:根据竖直上抛的对称性可知,空中的四个球,有两个在上升,两个
在下降,由于每隔0.5 s抛一个小球,则从抛出到最高点的时间为t=1 s,
则小球上升的最大高度为h=gt2=×10×12 m=5 m,故选D。
〔多选〕从高为20 m的位置以20 m/s的初速度竖直上抛一物体,g取
10 m/s2,当物体与抛出点距离为15 m时,所经历的时间可能是(  )
A. 1 s B. 2 s
C. 3 s D. (2+)s



解析:取竖直向上为正方向,则初速度v0=20 m/s,当物体运动到抛出点
上方离抛出点15 m处时,位移为x=15 m,由竖直上抛运动的位移与时间
关系式得x=v0t-gt2,解得t1=1 s,t2=3 s;当物体运动到抛出点下方离
抛出点15 m处时,位移为x'=-15 m,由x'=v0t-gt2,解得t3=(2+)
s或t4=(2-)s(负值舍去),A、C、D正确,B错误。
把一物体从地面以某一初速度竖直上抛,在运动过程中的某一秒内所
发生的位移大小是1 m,空气阻力不计,重力加速度g取10 m/s2。下列判断
正确的是(  )
A. 这一秒内物体可能一直在上升过程,也可能一直在下降过程
B. 这一秒内的路程可能大于5 m
C. 这一秒后的下一秒内位移大小可能是11 m
D. 这一秒内的平均速度大小是1 m/s,方向一定竖直向上

解析:若这一秒内物体一直在上升过程,或者一直在下降过程,则一秒内
的最小位移h=gt2=×10×12 m=5 m,则这一秒内物体不可能一直在上
升过程,也不可能一直在下降过程,A错误;这一秒肯定是在上升到最高
点后再下降一段时间,设上升时间为t,则下降时间为(1-t)s,则gt2-
g(1-t)2=1 m,解得t=0.6 s,即物体可能上升0.6 s到最高点再下降
0.4 s,或者上升0.4 s再下降0.6 s,此时这一秒的路程为s=g×(0.6 s)2
+g×(0.4 s)2=2.6 m,这一秒内的路程不可能大于5 m,B错误;若物体上升0.4 s再下降0.6 s,则此时物体的速度为6 m/s,方向向下,则下一秒内物体的位移大小x'=6×1 m+×10×12 m=11 m,C正确;这一秒内的平均速度大小是==1 m/s,方向可能竖直向上,也可能竖直向下,D错误。
中国选手王梓赛和严浪宇分别在2024年巴黎奥运会蹦床男子决赛中获
得银牌和铜牌。为了测量运动员跃起的高度,可在弹性网上安装压力传感
器,利用传感器记录运动员运动过程中对弹性网的压力,并由计算机作出
压力—时间图像,如图所示。运动员在空中运动时可视为质点,则根据压
力—时间图像求得的运动员跃起的最大高度为(g取10 m/s2)(  )
A. 7.2 m B. 5 m C. 1.8 m D. 1.5 m

解析:由压力—时间关系图像可知,运动员离开网后运动的最长时间为
2.0 s,由竖直上抛的对称性可知运动员跃起的最大高度为h==5 m,
选项B正确。
现实 科技 应用
聚焦“素养”·提能力
自由落体运动和竖直上抛运动的相遇问题
1. 同时运动相遇时的位移关系
gt2+v0t-gt2=H,解得t=。
2. 上升、下降过程中相遇问题
(1)若在a球上升时两球相遇,则有t<,即<,解得v0>。
(2)若在a球下降时两球相遇,则有<t<,即<<,解得
<v0<。
〔多选〕(2025·湖北鄂州检测)如图所示黄州青云塔始建于1574
年,距今400多年。某物理研究小组测量出塔高为H,甲同学在塔顶让物体
A自由落下,同时乙同学将物体B自塔底以初速度v0竖直上抛,且A、B两物
体在同一直线上运动。下列说法正确的是(  )
A. 若v0=,则两物体在地面相遇
B. 若v0=,则两物体在地面相遇
C. 若v0>,两物体相遇时,B正在上升途中
D. 若<v0<,两物体相遇时,B正在空中下落



解析:若物体B正好运动到最高点时两物体相遇,则物体B速度减小为零所
用的时间t=,此时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两物体恰好在落地时相遇,则有t=,此时
A下落的高度hA=gt2=H,解得v0=。所以若v0=,则物体B运动
到最高点时两物体相遇,A错误;若v0=,则两物体在地面相遇,B正
确;若v0>,则两物体在B上升途中相遇,C正确;若<v0<,则两物体在B下落途中相遇,D正确。
(2025·河南郑州模拟)如图所示,长度为0.55 m的圆筒竖直放在
水平地面上,在圆筒正上方距其上端1.25 m处有一小球(可视为质点)。
在由静止释放小球的同时,将圆筒竖直向上抛出,结果在圆筒落地前的瞬
间,小球在圆筒内运动而没有落地,则圆筒上抛的速度大小可能为(空气
阻力不计,取g=10 m/s2)(  )
A. 2.3 m/s
B. 2.6 m/s
C. 3.1 m/s
D. 3.2 m/s1

解析:小球从释放到落地共用时t1== s=0.6 s,小球
从释放到下落1.25 m共用时t2== s=0.5 s,设圆筒上抛的初
速度为v0,则圆筒在空中的运动时间为t3=,要使圆筒落地前的瞬间小
球在圆筒内运动而没有落地,则圆筒的运动时间要小于小球的总运动时
间,还要大于小球从释放到下落1.25 m所用时间,即t2<t3<t1,则0.5 s<
<0.6 s,解得2.5 m/s<v0<3 m/s,故选B。
培养“思维”·重落实
夯基 提能 升华
1. (2025·吉林长春期末)将一个物体以v0竖直上抛,经过2 s到达正上方
10 m处,忽略空气阻力,取重力加速度g=10 m/s2,则(  )
A. v0=5 m/s B. v0=10 m/s
C. v0=15 m/s D. v0=20 m/s
解析:  根据题意可得h=v0t-gt2,代入数据解得v0=15 m/s,故选C。
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2. (2025·河北承德期末)体育课上同学们在练习排球,某同学将排球竖
直向上垫起后,经1.2 s排球又回到原出发点,g取10 m/s2,则排球被垫起
后上升的最大高度为(不计空气阻力)(  )
A. 1.0 m B. 1.2 m
C. 1.5 m D. 1.8 m
解析:  排球被垫起后经1.2 s又回到原出发点,根据竖直上抛运动的对
称性可知,从最大高度下落到抛出点的时间为t=0.6 s,则排球被垫起后上
升的最大高度为h=gt2=1.8 m,故D正确。

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3. (2025·黑龙江大庆模拟)一个物体从离地某一高度处开始做自由落体
运动,该物体第1 s内的位移恰为最后1 s内位移的二分之一,已知重力加速
度大小g取10 m/s2,则它开始下落时距落地点的高度为(  )
A. 15 m B. 12.5 m
C. 11.25 m D. 10 m
解析:  物体第1 s内的位移为h1=g=×10×12 m=5 m,则物体最
后1 s内的位移为h2=2h1=10 m,设物体下落的总时间为t,则gt2-g(t-
1 s)2=h2,代入数据得t=1.5 s,则物体开始下落时距落地点的高度为h=
gt2=×10×1.52 m=11.25 m,故C正确。

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4. 如图所示为“探究自由落体运动规律”的实验过程中拍摄的频闪照片
(照片中的数字是小球落下的距离,单位为cm),为了根据照片提供的数
据测量当地的重力加速度,一定要记录的是(  )
A. 小球的直径
B. 小球的质量
C. 频闪光源的频率
D. 小球初速度为零的位置
解析:  根据Δx=gT2得,重力加速度g=,可知为了测量当地的重力
加速度,则需要记录频闪光源的频率,故C正确,A、B、D错误。

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5. (2025·广东省部分名校大联考)气球上系一物体,以3 m/s的速度自地
面匀速上升,当物体上升到离地面的高度h=10.8 m处时,绳子突然断
了,气球和物体均可视为质点,取重力加速度g=10 m/s2,关于绳断后物
体的运动情况,下列说法正确的是(  )
A. 物体将做自由落体运动
B. 物体经过1.8 s落到地面
C. 物体运动1 s后的速度大小为5 m/s
D. 物体落地时的速度大小为4 m/s

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解析:  物体有竖直向上的初速度,绳断后物体做竖直上抛运动,并不
是做自由落体运动,故A错误;取向下为正方向,根据匀变速直线运动位
移与时间关系式有h=-v0t+gt2,解得t=1.8 s(另一解舍去),故B正
确;物体运动1 s后的速度大小为v=-v0+gt1=7 m/s,故C错误;物体落地
时的速度大小为v'=-v0+gt=15 m/s,故D错误。
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6. (2025·河南驻马店期末)2024年巴黎奥运会跳水女子双人十米台比
赛,全红婵和陈芋汐顺利拿下金牌。跳水运动员训练时从10 m跳台双脚朝
下自由落下,某同学利用手机的连拍功能,连续拍摄了多张照片,从其中
两张连续的照片中可知,运动员双脚距离水面的实际高度分别为5.0 m和
4.0 m。由此估算手机连拍时间间隔最接近(  )
A. 0.1 s B. 0.2 s
C. 0.01 s D. 0.02 s

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解析:  依题意,连续拍照的两个瞬间,运动员下落的高度分别为h1=
10 m-5.0 m=5.0 m,h2=10 m-4.0 m=6.0 m,根据h=gt2,解得下落
时间分别为t1=1 s,t2= s,由此估算手机连拍时间间隔最接近Δt=t2-
t1=0.095 s,故A正确,B、C、D错误。
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7. (2025·哈尔滨市六校联考)高抛发球是网球发球的一种,是指运动员
把网球竖直向上抛出,在网球下降过程中某时刻将网球击出。若某次竖直
抛出的网球在上升的过程中,开始0.6 s内上升的高度与最后0.6 s内上升的
高度之比为4∶1,不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2,则网球(  )
A. 最后0.6 s内上升的高度为2.1 m
B. 最初0.6 s中间时刻的速度大小为15 m/s
C. 上升过程的时间为1.7 s
D. 上升的最大高度为11.25 m

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解析:  根据题意,由逆向思维可知,竖直上抛最后0.6 s,即自由落体
运动开始的前0.6 s,则最后0.6 s内上升的高度为h1=gt2=×10×0.62 m
=1.8 m,故A错误;最初0.6 s上升的高度为h2=4h1=7.2 m,由中间时刻
的瞬时速度等于这段时间的平均速度可得,最初0.6 s中间时刻的速度大小
为v1==12 m/s,故B错误;从最初0.6 s中间时刻到最高点的时间为t=
=1.2 s,上升过程的时间为t升=t+Δt=1.5 s,上升的最大高度为h=
g=×10×1.52 m=11.25 m,故C错误,D正确。
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8. (2025·辽宁辽阳期末)如图所示,小球甲从距离地面高度为h1=15 m处
以速度v0=10 m/s竖直向上抛出,同时小球乙从距离地面高度为h2=20 m处
开始自由下落,小球运动的过程中不计空气阻力,重力加速度g取10
m/s2,下列说法正确的是(  )
A. 小球乙落地前,甲相对乙做匀变速直线运动
B. 两球运动0.5 s时,距离地面均为18.75 m
C. 小球落地前的运动过程中,小球甲、乙的平均速度之比为2∶1
D. 小球乙落地时,甲距地面5 m

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解析:  两球的加速度均为重力加速度,相对加速度为0,则小球乙落地
前,甲相对乙向上做匀速直线运动,故A错误;两球运动0.5 s时,根据位
移公式有x1=v0t1-g=3.75 m,x2=g=1.25 m,则距离地面高度h3
=h1+x1=18.75 m,h4=h2-x2=18.75 m,故B正确;小球落地前的运动
过程中,根据-h1=v0t2-g,h2=g,解得t2=3 s,t3=2 s,小球落
地前的运动过程中,小球甲、乙的平均速度大小==5 m/s,==
10 m/s,可知,落地前的运动过程中,小球甲、乙的平均速度之比为
1∶2,故C错误;结合上述分析,小球乙落地时,经历时间为2 s,则甲的位移x3=v0t3-g=0,可知,此时甲回到出发点,即小球乙落地时,甲距地面15 m,故D错误。
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9. 如图所示,轻杆BC用细绳AB悬挂,杆与绳的全长AC为9.4 m,一同学在C点的正下方D点水平观察,CD距离为0.4 m。由静止释放细绳和轻杆,让其做自由落体运动,细绳下落的过程中始终保持竖直,取g=10 m/s2。
(1)求经过多长时间这位同学看到绳的A点?
答案: 1.4 s 
解析: 由hAD=gt2得t== s=1.4 s。
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(2)若又已知细绳从他的眼前通过的时间为0.4 s,则轻杆的长度为多
少?
答案: 4.6 m
解析: B点到达D点经历时间为t'=t-Δt=1 s
故B点下落高度为h'=gt'2=×10×12 m=5 m
故杆长为l=h'-0.4 m=4.6 m。
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10. 将小球A从地面以初速度vA=40 m/s竖直向上抛出,经过一段时间
Δt后,又以初速度vB=30 m/s将小球B从同一点竖直向上抛出,不计空
气阻力,取g=10 m/s2,为了使两个小球能在空中相遇,试分析Δt应满
足的条件。
答案:2 s<Δt<8 s
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解析:可以让小球B抛出后处于上升阶段与A球相遇,若小球A刚要落回抛
出点的瞬间将小球B抛出,则小球A在空中运动的时间为
tA== s=8 s,所以Δt<8 s。
当小球B紧跟着A抛出,小球B可能在下降阶段与A球相遇,当A、B两小球
同时落地时,小球B在空中运动的时间为
tB== s=6 s,则Δt>tA-tB=2 s。
由此可知,两球能在空中相遇,Δt满足的条件为
2 s<Δt<8 s。
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