2024年初升高物理復(fù)習(xí)：自由落體運(yùn)動(dòng)（解析版）

銜接點(diǎn)08自由落體運(yùn)動(dòng)

［素養(yǎng)目標(biāo)1

課程標(biāo)準(zhǔn)

初中無

1.通過實(shí)驗(yàn)探究自由落體運(yùn)動(dòng)，體會(huì)基于事實(shí)證據(jù)和科學(xué)推理對不同觀點(diǎn)和結(jié)論進(jìn)行質(zhì)疑、分

析和判斷的科學(xué)研究方法。

高中

2.知道物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的條件。通過實(shí)驗(yàn)探究自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，了解重力加速度的概

念，掌握其大小、方向，知道地球上不同地點(diǎn)的重力加速度可能會(huì)不同。

知識(shí)銜接

?.?..*初高考點(diǎn)對接會(huì).?「

初中物理高中物理異同點(diǎn)

初中物理對于落體運(yùn)動(dòng)有簡單的認(rèn)識(shí)，但對于在只受重力從靜

無自由落體運(yùn)動(dòng)止下落的這種理想化的運(yùn)動(dòng)形式及研究方法是沒有深入的研究的，

高中物理對這種運(yùn)動(dòng)形式的研究相對來說就比較具體了。

?.,.步初中知識(shí)溫故士.二?

初中物理無此內(nèi)容。

高中新知探學(xué)士.?「

知識(shí)點(diǎn)一自由落體運(yùn)動(dòng)

1.定義：物體只在重力作用下從靜止開始下落的運(yùn)動(dòng)。

2.特點(diǎn)

(1)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：初速度為零，加速度為重力加速度g的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。

(2)受力特點(diǎn)：只受重力作用，不受其他力。

這種運(yùn)動(dòng)只在真空中才能發(fā)生，在有空氣的空間，如果空氣阻力的作用比較小，可以忽略，物體的下

落可以近似看作自由落體運(yùn)動(dòng)。因此，自由落體運(yùn)動(dòng)是一種理想模型。

3.物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的條件：(1)初速度為零；(2)只受重力。

知識(shí)點(diǎn)二自由落體加速度

1.定義：在同一地點(diǎn)，一切物體自由下落的加速度都相同。這個(gè)加速度叫作自由落體加速度，也叫作重力

加速度，通常用g表示。

2.方向：豎直向下。

3.大?。?/p>

(1)一般計(jì)算中g(shù)可以取9.8m/s?或10m/s2o

(2)大小：與在地球上的緯度以及距地面的高度有關(guān)。

在地球表面上，自由落體加速度隨緯度的增加而增大，即赤道處自由落體加速度最

與緯度的關(guān)系

小，兩極處自由落體加速度最大，但差別很小

在地面上的同一地點(diǎn)，自由落體加速度隨高度的增加而減小。但在一定的高度內(nèi)，

與高度的關(guān)系

可認(rèn)為自由落體加速度的大小不變

4.測重力加速度的實(shí)驗(yàn)思路與方案

(1)實(shí)驗(yàn)思路

利用頻閃照片，或利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器能夠把做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體的位置和相應(yīng)的時(shí)刻記錄下來。根據(jù)對勻

變速直線運(yùn)動(dòng)的研究，測量物體下落的速度，進(jìn)而研究自由落體運(yùn)動(dòng)速度變化的規(guī)律，以證實(shí)自由落體運(yùn)

動(dòng)是否是勻加速直線運(yùn)動(dòng)，并求出加速度的大小。

(2)實(shí)驗(yàn)方案

①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器法

a.實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，紙帶一端系著重物，另一端穿過計(jì)時(shí)器。用手捏住紙

帶上端，啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，松手后重物自由下落，計(jì)時(shí)器在紙帶上留下一串小點(diǎn)。改變重物的質(zhì)量，重復(fù)

上面的實(shí)驗(yàn)。

蛤直固定.

b.對紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離X進(jìn)行測量，利用g=求出自由落體加速度。

注意(1)注意操作的先后順序。

⑵紙帶選取：選點(diǎn)跡清晰，且1、2兩點(diǎn)間距離接近2mm的紙帶進(jìn)行分析探究(說明vo=O,且阻力小)。

②頻閃照相法

頻閃照相機(jī)可以每間隔相等的時(shí)間拍攝一次，利用頻閃照相機(jī)可追蹤記錄做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體的位置，

根據(jù)—是否為恒量，可判斷自由落體運(yùn)動(dòng)是否為勻變速直線運(yùn)動(dòng)。根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論Ax=a/可

求出自由落體加速度g=由g=「上也可求出自由落體加速度go

三、自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律

自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，把vo=O和a=g代入勻變速直線運(yùn)動(dòng)的公式可得

1.五個(gè)基本公式

?v=vo+at

②x=vot+~at2②X=%2

2vo=O

⑥V，一2axq一g'③y2=2gx

④—@V=V^=-

2222

⑤X〃一1=Q/x?_i=g7^

2.1圖像

自由落體運(yùn)動(dòng)的v-t圖像是一條過原點(diǎn)的傾斜直線,斜率表示重力加速度go

情境引入

1.如圖所示，在有空氣的玻璃管中，金屬片比羽毛下落得快，在抽掉空氣的玻璃管中，金屬片和羽毛下落

快慢相同。

有

2抽

空

掉

氣

空

氣

。

(1)為什么在抽掉空氣的玻璃管中不同物體下落快慢相同？

(2)空氣中的落體運(yùn)動(dòng)在什么條件下可看作自由落體運(yùn)動(dòng)？

答案(1)因?yàn)闆]有空氣阻力(2)空氣的阻力作用可以忽略

2.(1)如圖所示，這兩名跳傘運(yùn)動(dòng)選手有不同的體重，自由下落加速度的大小與他們的質(zhì)量有關(guān)嗎？

(2)在地球上的不同位置，自由落體的加速度一定相同嗎？同一物體在月球和地球上做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)加速

度相同嗎？

答案(1)自由下落加速度的大小與他們的質(zhì)量沒關(guān)系。

(2)在地球上的不同位置，自由落體的加速度一般不相同；同一物體在月球和地球上自由落體的加速度也不

相同。

典例引導(dǎo)

【例1】關(guān)于自由落體運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的是（）

A.物體豎直向下的運(yùn)動(dòng)就是自由落體運(yùn)動(dòng)

B.物體只受重力的作用，則其運(yùn)動(dòng)就是自由落體運(yùn)動(dòng)

C.物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度大小與其質(zhì)量有關(guān)

D.自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)

【答案】D

【詳解】AD.自由落體運(yùn)動(dòng)是由靜止開始、只在重力作用下的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，物體豎直向下運(yùn)動(dòng)時(shí)若受

到空氣阻力，則其運(yùn)動(dòng)不是自由落體運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤，D正確；

B.物體只受重力的作用，若具有一定的初速度，則其運(yùn)動(dòng)就不是自由落體運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；

C.無論質(zhì)量大小，物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度均為重力加速度g,故C錯(cuò)誤。

故選D。

【例2】關(guān)于自由落體運(yùn)動(dòng)和重力加速度，下列說法正確的是（）

A.重力加速度g是標(biāo)量，只有大小，沒有方向，通常g取9.8m/s2

B.在地面上的不同地方，g的數(shù)值相同

C.地球上的同一地點(diǎn)，一切物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度都相同

D.不考慮空氣阻力的運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)

【答案】C

【詳解】A.重力加速度g是矢量，方向豎直向下，在一般計(jì)算中g(shù)取9.8m/s2,故A錯(cuò)誤；

B.在地面上的不同地點(diǎn)重力加速度的大小一般不同，但相差不大，故B錯(cuò)誤；

C.在地球表面同一地點(diǎn)，重力加速度相同，故C正確；

D.自由落體運(yùn)動(dòng)的條件是初速度為零，僅受重力作用，故D錯(cuò)誤。

故選C?

2

【例3】物體從離地面45m高處做自由落體運(yùn)動(dòng)（gm10m/s）o下列選項(xiàng)正確的是（）

A.物體運(yùn)動(dòng)3s后落地

B.物體落地時(shí)的速度大小為45m/s

C.物體在落地前最后1s內(nèi)的位移為15m

D.物體在整個(gè)下落過程中的平均速度為20m/s

【答案】A

【詳解】A.由產(chǎn)得物體下落時(shí)間，=J"=3s故A正確；

2\g

B.物體落地時(shí)的速度大小V=8，=3（）111/5故8錯(cuò)誤；

C.物體最后1s內(nèi)位移大小△〃=ggf；-；gg=；xl0x（32_22）=25m故C錯(cuò)誤；

一〃45

D.全程的平均速度v=—=—m/s=15m/s故D錯(cuò)誤。故選A。

t3

訓(xùn)練提升

1.甲、乙兩物體由靜止同時(shí)釋放做自由落體運(yùn)動(dòng)，已知甲的質(zhì)量是乙的質(zhì)量的2倍，甲距地面的高度是

乙距地面的高度的2倍，下列說法正確的是（）

A.甲、乙兩物體將同時(shí)落地

B.甲在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是乙在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間的夜倍

C.甲、乙兩物體落地的速度大小相等

D.甲的加速度是乙的加速度的2倍

【答案】B

【詳解】ABD.甲、乙兩物體做自由落體運(yùn)動(dòng)，加速度都為重力加速度g,根據(jù)〃=可得物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)

間

可知甲運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是乙運(yùn)動(dòng)的時(shí)間的夜倍，故B正確，AD錯(cuò)誤；

C.根據(jù)v=gf可知甲落地速度是乙落地速度的血倍，故C錯(cuò)誤。

故選Bo

2.從高處釋放一石子A,加后在同一地點(diǎn)再釋放另一石子B（空氣阻力不計(jì)），則下列說法錯(cuò)誤的是（）

A.兩石子均在下落過程中，A相對B做勻速直線運(yùn)動(dòng)

B.兩石子均在下落過程中，兩者距離保持不變

C.兩石子均在下落過程中，兩者的加速度均保持不變

D.兩石子均在下落過程中，兩者的速度差保持不變

【答案】B

【詳解】

AD.若兩石子均在下落過程中，則在加時(shí)間后再經(jīng)過任意,時(shí)間末兩石子的速度分別為

vA=g{^t+t）,vB=gt

則有

可知，兩者的速度差保持不變，則A相對B做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故AD正確，不符合題意；

B.由于A的速度始終比B的速度大gAf,因此兩者之間的距離逐漸增大，故B錯(cuò)誤，符合題意；

C.兩石子均作自由落體運(yùn)動(dòng)，加速度均為重力加速度，故C正確，不符合題意。

故選Bo

3.如圖所示，一個(gè)兩端封閉的玻璃管，其中一端有一個(gè)開關(guān)，玻璃管可以與外界相通，把質(zhì)量不相同的

鐵片和羽毛放到玻璃管中。第一次實(shí)驗(yàn)：打開開關(guān)使管內(nèi)空氣與大氣連通，玻璃管豎直放置，讓鐵片和羽

毛從玻璃管上方同時(shí)開始下落，觀察物體下落的情況。第二次實(shí)驗(yàn)：把玻璃管里的空氣抽出去，再次觀察

物體下落的情況。則下列說法正確的是（）

A.第一次實(shí)驗(yàn)中，鐵片和羽毛下落時(shí)間相同，加速度相同

B.第二次實(shí)驗(yàn)中，鐵片和羽毛下落時(shí)間相同，加速度相同

C.這兩次實(shí)驗(yàn)，羽毛下落均可近似看作自由落體運(yùn)動(dòng)

D.采用第二次實(shí)驗(yàn)的方法，在北京和赤道分別做該實(shí)驗(yàn)，鐵片下落的時(shí)間相同

【答案】B

【詳解】ABC.第一次實(shí)驗(yàn)中，鐵片做自由落體運(yùn)動(dòng)，羽毛下落受空氣阻力影響較大，與鐵皮加速的不同,

下落時(shí)間不同；第二次實(shí)驗(yàn)中，鐵片和羽毛下落均可看作自由落體運(yùn)動(dòng)，時(shí)間相同，加速度相同。AC錯(cuò)誤,

B正確。

D.采用第二次實(shí)驗(yàn)的方法，在北京和赤道分別做該實(shí)驗(yàn)，兩地的重力加速度不同，故鐵片下落的時(shí)間不

同，D錯(cuò)誤。

故選Bo

4.某同學(xué)制作了一把"人的反應(yīng)時(shí)間測量尺"，重力加速度g取10m/s"關(guān)于該測量尺樣式正確的是（）

=400.40s=r-400.56s事

=401.60s—40

=

三

=一300.42s

=300.30sM300.90s^-30

==^-=^-

三

一

一20B.0.20s20C.0.28s=-20D.0.40s^-20

三

一

三

一j-10

一100.10s100.14s三100.10s

三

三

三

0cmOs0cmOs0cm0s0cm

【答案】A

【詳解】根據(jù)

71.2

h=Qgt

可得

Y

當(dāng)人=10cm=O.hn時(shí)/a0.14s,當(dāng)〃=20cm=0.2m時(shí)f=0.2s,當(dāng)/?=30cm=0.3m時(shí)fa0.25s,當(dāng)

h=40cm=0.4m時(shí)/20.28s。

故選Ao

5.一名宇航員在某星球上完成自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，讓一小球從一定的高度自由下落，測得小球第5s內(nèi)的

位移大小為18m（此時(shí)小球還未落地）。下列說法正確的是（）

A.該星球上的重力加速度大小為g=9.8m/s2

B.小球第5s內(nèi)的平均速度大小為3.6m/s

C.小球第5s末的速度大小為10m/s

D.小球第2s內(nèi)的位移大小為6m

【答案】D

【詳解】

A.根據(jù)

[1,2

可得

1,1

—gx5"m--gx42m=18m

解得該星球上的重力加速度大小

g=4m/s2

A錯(cuò)誤；

B.小球第5s內(nèi)的平均速度大小

_18

v=—m/s=18m/s

1

故B錯(cuò)誤；

C.小球第5s末的速度大小

v-gt=20m/s

C錯(cuò)誤；

D.小球第2s內(nèi)的位移大小

x2=—gt2——gt{=-x4x2-m——x4xlm=6m

故D正確。

故選D。

6.如圖所示，圖為用每隔0.2s閃光一次的頻閃相機(jī)，在真空試驗(yàn)室拍攝蘋果下落一段時(shí)間的頻閃照片,

圖片中第一個(gè)蘋果為下落起點(diǎn)，下列說法不正確的是(g為10向/)()

64

A.:x2:x3:x4=1:3:5:7

222:

B.V1:v2:v3:v4=1:2:3:4

C.圖中V3的大小為6m/s

D.圖中￡的位移大小為Im

【答案】B

【詳解】A.根據(jù)題意可得，A是下落的起點(diǎn)，由初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)，從開始計(jì)時(shí)，連續(xù)相等

的時(shí)間內(nèi)位移為

1,1

%=清乂(27)~2gT

1,1,

W=渣xGT)?-5g(27)2

1,1,

22

x4=-gx(4T)--g(3T)

故從開始計(jì)時(shí)，連續(xù)相等的時(shí)間內(nèi)位移之比為

:x2:x3:x4=1:3:5:7

故A正確；

B.由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可知

匕：彩：匕：％=gT:2gT:3gT:4gT=1:2:3:4

故B錯(cuò)誤；

C.圖中V3的大小為

匕=gx3T=10x3x0.2m/s=6m/s

故C正確；

D.圖中￡的位移大小為

2

x3=ggX（37）2-gg（2T）2=^-xl0x5x0.2in=Im

故D正確。

本題選擇不正確的，故選B。

7.某人想估測一枯井的深度；他從井口將一小石塊自由釋放并開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過3s聽到石塊落到底部的聲

音。不計(jì)阻力，g取lOm/s?,下列選項(xiàng)最接近枯井深度的是（）

A.37mB.42mC.48mD.52m

【答案】B

【詳解】石塊做自由落體運(yùn)動(dòng)，則3s的位移為

,11

h=—gt7=—xlOx39m=45m

22

考慮到聲音傳播的因素，則石子下落的時(shí)間小于3s,則下落的距離小于45m,則最接近枯井深度的是42m。

故選B?

8.一名宇航員在某星球上利用小球的自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，測星球的等效重力加速度.讓一個(gè)小球從16m的

高度自由下落，測得小球在第1s內(nèi)的位移恰為小球在最后1s位移的三分之一。則該星球的等效重力加速度

為（）

A.6m/s2B.8m/s2C.10m/s2D.12m/s2

【答案】B

【詳解】設(shè)該星球的等效重力加速度為g,落地瞬間的速度大小為v,則有

2gH=v2

小球在第Is內(nèi)的位移為

4=]g彳

根據(jù)逆向思維可得為小球在最后1S的位移為

〃=/一/;

由題意可得

h'=34

聯(lián)立解得

g=8m/s2

故選Bo

9.實(shí)驗(yàn)者從某磚墻的高處使一個(gè)石子自由落下，并且拍攝石子在空中的照片。由于石子的運(yùn)動(dòng)，它在照

片上留下了一條模糊的徑跡/瓦已知每塊磚的厚度（包括磚縫渚B大約為6cm,使用的相機(jī)曝光時(shí)間為0.02s。

則可以估算出石子開始下落點(diǎn)到/點(diǎn)的高度大約為（）

A

B

A.3mB.4mC.5mD.條件不足，無法估算

【答案】B

【詳解】根據(jù)題意，有48段平均速度

v=—?9m/s

t

因?yàn)闀r(shí)間極短，可以認(rèn)為45段速度不變，從下落到開始拍照

V2.

x,=——?4m

2g

故選Bo

10.一觀察者發(fā)現(xiàn)，每隔一定時(shí)間有一滴水自8m高的屋檐自由落下，而且看到第五滴水剛要離開屋檐時(shí),

第一滴水剛好落到地面。已知重力加速度g=10m/s2,那么這時(shí)第四滴水離地的高度是（）

A.7.5mB.5.5m