资源简介 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/sC.v0=15 m/s D.v0=20 m/s2.(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 mC.1.5 m D.1.8 m3.(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 mC.11.25 m D.10 m4.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/sD.物体落地时的速度大小为4 m/s6.(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 sC.0.01 s D.0.02 s7.(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 mB.最初0.6 s中间时刻的速度大小为15 m/sC.上升过程的时间为1.7 sD.上升的最大高度为11.25 m8.(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 mC.小球落地前的运动过程中,小球甲、乙的平均速度之比为2∶1D.小球乙落地时,甲距地面5 m9.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/sC.v2=15 m/s D.v2=30 m/s2.(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 s3.(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=gtx=v0t+ at2 h= gt2v2-=2ax v2=2gh2.推论匀变速直线运动 自由落体运动== === = gtΔx=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/sB.a球接触地面瞬间,b球离地高度为45 mC.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tB.物体自由下落高度时的速度为gtC.物体落地所用的时间为3tD.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 mC.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 sC.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 mC.这一秒后的下一秒内位移大小可能是11 mD.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 mC.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/sC.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11.重力 g 2.(1)gt (2)gt2 (3)2gh知识点21.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10m/s2,则( )A. v1=5 m/s B. v1=10 m/sC. 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 sC. 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=0.39m,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=≈6.3m/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=gtx=v0t+ at2 h= gt2v2-=2ax v2=2gh2. 推论匀变速直线运动 自由落体运动== === = gtΔx=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/sB. a球接触地面瞬间,b球离地高度为45 mC. 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=45m,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tB. 物体自由下落高度时的速度为gtC. 物体落地所用的时间为3tD. 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 mB. 2.5 mC. 3.2 mD. 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 sC. 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 mC. 这一秒后的下一秒内位移大小可能是11 mD. 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/sB. 2.6 m/sC. 3.1 m/sD. 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/sC. 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。12345678910√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 mC. 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。√123456789103. (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 mC. 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。√123456789104. 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。√123456789105. (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/sD. 物体落地时的速度大小为4 m/s√12345678910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。123456789106. (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 sC. 0.01 s D. 0.02 s√12345678910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。123456789107. (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 mB. 最初0.6 s中间时刻的速度大小为15 m/sC. 上升过程的时间为1.7 sD. 上升的最大高度为11.25 m√12345678910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。123456789108. (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10m/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 mC. 小球落地前的运动过程中,小球甲、乙的平均速度之比为2∶1D. 小球乙落地时,甲距地面5 m√12345678910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。123456789109. 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。12345678910(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。1234567891010. 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 s12345678910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。12345678910THANKS演示完毕 感谢观看 展开更多...... 收起↑ 资源列表 第3讲 自由落体运动和竖直上抛运动 练习(含解析).docx 第3讲 自由落体运动和竖直上抛运动.docx 第3讲 自由落体运动和竖直上抛运动.pptx