自由落體運動 2025年高考物理必修第一冊人教版一輪復(fù)習(xí)

第二章勻變速直線運動的研究高中物理必修第一冊人教版第4節(jié)

自由落體運動教材幫丨必備知識解讀知識點1

自由落體運動

圖2-4-1A.玻璃筒充滿空氣時，金屬片和小羽毛下落得一樣快B.玻璃筒充滿空氣時，金屬片和小羽毛均做自由落體運動C.玻璃筒里的空氣被抽出后，金屬片和小羽毛下落得一樣快D.玻璃筒里的空氣被抽出后，金屬片比小羽毛下落得快【解析】玻璃筒內(nèi)有空氣時，金屬片和小羽毛由于受到空氣阻力，下落得不一樣快，并不做自由落體運動，故A、B錯誤；玻璃筒內(nèi)沒有空氣時，金屬片和小羽毛都做自由落體運動，所以下落得一樣快，故C正確，D錯誤。√【學(xué)會了嗎│變式題】1.（多選）幾個同學(xué)在討論蘋果的自由下落時，若忽略空氣阻力，下列猜想正確的是(

)

BD

知識點2

自由落體運動的規(guī)律

（1）落到地面需要的時間；

（3）下落時間為總時間一半時的位移大小。

【解析】圖示解析·巧妙尋關(guān)鍵知識點3

自由落體運動的實驗探究圖2-4-4例3-3

(江蘇高考題節(jié)選)小明同學(xué)在家自主開展實驗探究。用手機(jī)拍攝物體自由下落的視頻，得到分幀圖片，利用圖片中小球的位置來測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，實驗裝置如圖2-4-4所示。（1）家中有乒乓球、小塑料球和小鋼球，其中最適合用作實驗中下落物體的是________。小鋼球【解析】與乒乓球、小塑料球相比，小鋼球下落相同高度受空氣阻力影響相對較小，可以減小實驗誤差,因此選擇小鋼球。（2）下列主要操作步驟的正確順序是__________。（填寫各步驟前的序號）①把刻度尺豎直固定在墻上②捏住小球，從刻度尺旁靜止釋放③手機(jī)固定在三腳架上，調(diào)整好手機(jī)鏡頭的位置④打開手機(jī)攝像功能，開始攝像①③④②【解析】根據(jù)實驗要求，可知應(yīng)先固定刻度尺，然后固定手機(jī)調(diào)好手機(jī)鏡頭位置，打開手機(jī)攝像功能進(jìn)行攝像，最后捏住小球，使小球由靜止下落，即步驟為①③④②。

圖2-4-5

知識點4

豎直上拋運動

D

.

.

深挖點

伽利略對自由落體運動的研究例5

(北京高考題節(jié)選)早在16世紀(jì)末,伽利略就猜想落體運動的速度應(yīng)該是均勻變化的。當(dāng)時只能靠滴水計時,為此他設(shè)計了如圖2-4-6所示的“斜面實驗”,反復(fù)做了上百次,驗證了他的猜想。請你結(jié)合勻變速直線運動的知識,分析說明如何利用伽利略“斜面實驗”檢驗小球的速度是隨時間均勻變化的。

【學(xué)會了嗎│變式題】圖2-4-72.［鏈接教材第51頁圖2.4-6］（多選）伽利略對自由落體運動的研究，是科學(xué)實驗和邏輯思維的完美結(jié)合，如圖2-4-7所示，可大致表示其實驗和思維的過程。對這一過程的分析，下列說法正確的是(

)

ACA.其中甲圖是實驗現(xiàn)象，丁圖是經(jīng)過合理的外推得到的結(jié)論B.其中丁圖是實驗現(xiàn)象，甲圖是經(jīng)過合理的外推得到的結(jié)論C.甲圖的實驗，可“沖淡”重力的作用，使實驗現(xiàn)象更明顯D.丁圖的實驗，可“放大”重力的作用，使實驗現(xiàn)象更明顯

方法幫丨關(guān)鍵能力構(gòu)建題型1

運用自由落體運動規(guī)律求解問題圖2-4-8

A

【學(xué)會了嗎│變式題】圖2-4-9

（1）棒的下端到達(dá)圓筒上端時棒的速度大??；

（2）棒通過圓筒所用的時間。

題型2

自由落體運動和豎直上拋運動綜合問題圖2-4-10

BCD

【解析】圖示解析·巧妙尋關(guān)鍵

【學(xué)會了嗎│變式題】

C圖2-4-11

微專題

實驗探究——重力加速度的測定與應(yīng)用圖2-4-13例8

(2024·安徽江南十校聯(lián)考)利用如圖2-4-13（a）所示的裝置，在做“測量重力加速度”的實驗中，得到了幾條較為理想的紙帶．已知每條紙帶上每5個點取一個計數(shù)點，即相鄰兩計數(shù)點之間的時間間隔為

3.47

9.00

圖2-4-14

1.38

（2）關(guān)于實驗裝置和操作，以下說法正確的是_____。ACA.刻度尺應(yīng)固定在豎直平面內(nèi)B.鉛垂線的作用是檢驗小球是否沿豎直方向下落C.手機(jī)應(yīng)正對刻度尺固定D.手機(jī)距離刻度尺越近越好【解析】小球沿豎直方向下落，刻度尺應(yīng)固定在豎直平面內(nèi)；鉛垂線的作用是檢驗刻度尺是否豎直；手機(jī)在錄像時應(yīng)正對刻度尺，并且離刻度尺適當(dāng)遠(yuǎn)些，以減小位置記錄的誤差。故選A、C。圖2-4-15

BD

圖2-4-16

次數(shù)120.100.20225.200.23332.430.26438.450.28544.000.30650.120.32

【答案】如圖2-4-17所示

次數(shù)1234560.0400.0530.0680.0780.0900.102圖2-4-17

圖2-4-18

圖2-4-19

（2）為簡化計算，同學(xué)們將直尺進(jìn)行改進(jìn)，以相等時間間隔在直尺上標(biāo)記反應(yīng)時間的刻度線（圖中數(shù)據(jù)的單位均為“秒”），制作了“反應(yīng)時間測量尺”。已知圖中四把直尺零刻度線均在下端，則標(biāo)度可能正確的是___。CA.

B.

C.

D.

【解析】自由落體運動為初速度為0的勻加速直線運動，根據(jù)勻加速直線運動的規(guī)律可知，相等時間間隔內(nèi)的位移逐漸增大。直尺零刻度線在下端，捏住的位置越靠下，反應(yīng)時間越短，捏住的位置越靠上，反應(yīng)時間越長，位置越靠上，直尺運動的速度越大，所以越靠近上端，相等時間間隔的位移越大。故C正確，A、B、D錯誤。高考幫丨核心素養(yǎng)聚焦考向1

考查測量重力加速度的實驗圖2-4-20

圖2-4-211.15

【答案】如圖2-4-23所示【解析】作出圖像如圖2-4-23所示。圖2-4-23圖2-4-22

9.79

（4）某同學(xué)在家中學(xué)習(xí)期間，注意到一水龍頭距地面較高，而且發(fā)現(xiàn)通過調(diào)節(jié)水龍頭閥門可實現(xiàn)水滴逐滴下落，并能控制相鄰水滴開始下落的時間間隔，還能聽到水滴落地時發(fā)出的清脆聲音。于是他計劃利用手機(jī)的秒表計時功能和刻度尺測量重力加速度。為準(zhǔn)確測量，請寫出需要測量的物理量及對應(yīng)的測量方法：________。見解析

【類題鏈接│變式題】圖2-4-24

（1）除圖中所用的實驗器材外，該實驗還需要________（填“天平”或“刻度尺”）；刻度尺【解析】該實驗測量重力加速度，不需要天平測質(zhì)量；需要用刻度尺測量遮光帶（透光帶）的寬度，故需要刻度尺。

編號1遮光帶2遮光帶3遮光帶…73.0438.6730.00…1.5

（4）該同學(xué)發(fā)現(xiàn)所得實驗結(jié)果小于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，請寫出一條可能的原因：__________________________。光柵板受到空氣阻力的作用【解析】光柵板下落過程中會受到空氣阻力的影響，所以豎直向下的加速度小于重力加速度。（合理即可）考向2

考查自由落體運動規(guī)律的應(yīng)用例14

(全國卷Ⅲ高考題)甲、乙兩同學(xué)通過下面的實驗測量人的反應(yīng)時間。實驗步驟如下:

0.20

多次測量取平均值、初始時乙的手指盡可能接近尺子（答出一條即可）

考向3

考查豎直上拋運動圖2-4-25

C

【解析】圖示解析·巧妙尋關(guān)鍵練習(xí)幫·習(xí)題課A

基礎(chǔ)練

知識測評建議時間

：25分鐘1.情境為了研究自由落體的規(guī)律，伽利略采用“沖淡”重力的方法，將落體實驗轉(zhuǎn)化為沿斜面運動的實驗。關(guān)于伽利略的研究，下列說法正確的是(

)

CA.伽利略通過斜面實驗驗證物體做自由落體運動的加速度的大小跟質(zhì)量有關(guān)B.伽利略思想方法的核心是直接用實驗驗證了運動速度與下落的時間成正比C.“沖淡”重力是指使銅球的加速度變小了D.實驗中銅球的位移與運動時間的平方成正比說明它做變加速直線運動【解析】選項分析正誤A斜面實驗證明物體做自由落體運動的加速度大小跟質(zhì)量無關(guān)。B伽利略所處的時代技術(shù)不夠發(fā)達(dá)，做自由落體運動的物體速度太快，無法直接驗證運動速度與下落的時間成正比。C伽利略讓銅球沿阻力很小的斜面滾下，銅球在斜面上運動的加速度要比豎直下落的加速度小得多，伽利略用此方法“沖淡”重力。√D實驗中銅球的位移與運動時間的平方成正比說明它做勻加速直線運動。2.某同學(xué)設(shè)計了一個太空小實驗，讓宇航員登上月球后，在登月艙外從某一高度由靜止同時釋放一個氫氣球和鉛球。若鉛球與氫氣球大小相同，則按我們所學(xué)的知識，理應(yīng)觀察到的現(xiàn)象是(

)

DA.氫氣球?qū)⒓铀偕仙?，鉛球加速下落B.氫氣球和鉛球都下落，鉛球先落到月球表面C.氫氣球和鉛球都下落，氫氣球先落到月球表面D.氫氣球和鉛球都下落，且同時落到月球表面【解析】月球上沒有空氣，故登月艙外為真空，氫氣球和鉛球都做自由落體運動，在月球上的重力加速度相同，且兩者下落的高度相同，故下落時間相同，D正確，A、B、C錯誤。

DA.

B.

C.

D.

4.(2024·天津八中期中)如圖所示，踢毽子是全民健身的活動之一，被人們譽為“生命的蝴蝶”。毽子由羽毛和銅錢組成，在下落時總是銅錢在下，羽毛在上。對出現(xiàn)此種現(xiàn)象的根本原因，下列分析正確的是(

)

CA.毽子的下落是自由落體運動B.因為重的物體下落得快，所以總是銅錢在下，羽毛在上C.因為空氣阻力的存在，所以總是銅錢在下，羽毛在上D.如果沒有空氣阻力，也總是出現(xiàn)銅錢在下，羽毛在上的現(xiàn)象【解析】毽子受到的空氣阻力不能忽略，所以毽子不做自由落體運動，故A錯誤；羽毛受到的空氣阻力和自身的重力相差不多，銅錢受到的空氣阻力對其運動幾乎無影響，而羽毛又和銅錢連在一起，故羽毛的運動主要靠銅錢帶動，所以毽子下落時總是銅錢在下面，羽毛在上面，故B錯誤，C正確；如果沒有空氣阻力，銅錢和羽毛的相對位置是隨機(jī)的，與踢毽子的方式有關(guān)，故D錯誤。

D

實驗步驟如下:

（1）實驗所用器材有鐵架臺、電源、電磁鐵、光電門、數(shù)字計時器、小球和___（填入正確選項前的字母）。BA.天平

B.刻度尺【解析】由題意可知本實驗需要測量A和B之間的距離，所以需要用刻度尺。不需要測量小球的質(zhì)量，故不需要天平。故選B。

能

（2）運動員在第3秒內(nèi)的平均速度為多大？

（3）運動員打開降落傘時的速度為多大？

（4）運動員離開飛機(jī)時距地面的高度為多少？

（5）離開飛機(jī)后，運動員經(jīng)過多長時間才能到達(dá)地面？

B

綜合練

選考通關(guān)建議時間

：30分鐘8.［鏈接教材封面］如圖是高中物理必修第一冊封面上的沙漏照片。同學(xué)們發(fā)現(xiàn)照片中的砂粒在空中時都看不出砂粒本身的形狀，而是成了條條痕跡，砂粒的疏密分布也不均勻。若近似認(rèn)為砂粒下落的初速度為0，忽略空氣阻力，不計砂粒間的相互影響，設(shè)砂粒隨時間均勻漏下，同學(xué)們有以下推斷，其中正確的是(

)

B

C

D