高中物理知识点大全：自由落体运动
高中物理知识点大全：自由落体运动
自由落体运动是高中物理中的一个重要知识点，它描述了物体在重力作用下从静止开始竖直下落的运动规律。本文将从定义、公式、运动性质等方面对自由落体运动进行详细讲解，并通过典型例题帮助读者更好地理解和掌握这一知识点。
自由落体运动
知识点简介
- 定义：物体只在重力作用下从静止开始竖直下落的运动叫做自由落体运动。
- 公式：v=gt；h=
1
2
gt2；v2=2gh。
3. 运动性质：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。
4. 物体做自由落体运动的条件：①只受重力而不受其他任何力，包括空气阻力；②从静止开始下落。
重力加速度g
- 方向：总是竖直向下的
- 大小：g=9.8m/s2，粗略计算可取g=10m/s2
- 变化规律：在地球上不同的地方，g的大小不同。g随纬度的增加而增大（赤道g最小，两极g最大），g随高度的增加而减小。
命题预测
自由落体运动是常见的运动，可以看作是匀变速直线运动的特例，高考命题常以新情境来考查，而且经常与其他知识综合出题。单独考查的题型一般为选择题或计算题，综合其它知识考查的一般为计算题，难度一般中等或偏易。
典型例题解析
例1
关于自由落体运动，下列说法中正确的是（ ）
A．在空气中不考虑空气阻力的运动是自由落体运动
B．物体做自由运动时不受任何外力的作用
C．质量大的物体，受到的重力大，落到地面时的速度也大
D．自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动
分析：自由落体运动是指物体仅在重力的作用下由静止开始下落加速度为g的匀加速直线运动运动，加速度g与质量无关。
解答：A、自由落体运动是指物体仅在重力的作用下由静止开始下落的运动，故A错误；
B、物体做自由运动时只受重力，故B错误；
C、根据v=gt可知，落到地面时的速度与质量无关，故C错误；
D、自由落体运动是指物体仅在重力的作用下由静止开始下落加速度为g的匀加速直线运动运动，故D正确。
故选：D。
点评：把握自由落体运动的特点和规律，理解重力加速度g的变化规律即可顺利解决此类题目。
例2
一个小石子从离地某一高度处由静止自由落下，某摄影爱好者恰好拍到了它下落的一段轨迹AB。该爱
好者用直尺量出轨迹的实际长度，如图所示。已知曝光时间为
1
1000
s，则小石子出发点离A点约为（ ）
A.6.5cm B.10m C.20m D.45m
分析：根据照片上痕迹的长度，可以知道在曝光时间内物体下落的距离，由此可以估算出AB段的平均速度的大小，在利用自由落体运动的公式可以求得下落的距离。
解答：由图可知AB的长度为2cm，即0.02m，曝光时间为
1
1000
s，所以AB段的平均速度的大小为v=
x
t
=
0.02
1
1000
=20m/s，
由自由落体的速度位移的关系式 v2=2gh可得，h=
v2
2g
=
202
2×10
=20m，所以C正确。
故选：C。
点评：由于AB的运动时间很短，我们可以用AB段的平均速度来代替A点的瞬时速度，由此再来计算下降的高度就很容易了，通过本题一定要掌握这种近似的方法。
例3
如图所示，小球从竖直砖墙某位置静止释放，用频闪照相机在同一底片上多次曝光，得到了图中1、2、3、4、5…所示小球运动过程中每次曝光的位置。连续两次曝光的时间间隔均为T，每块砖的厚度为d。根据图中的信息，下列判断正确的是（ ）
A．能判定位置“1”是小球释放的初始位置
B．能求出小球下落的加速度为
d
T2
C．能求出小球在位置“3”的速度为
7d
2T
D．能判定小球下落过程中机械能是否守恒
分析：在相邻的连续相等时间内的位移之差是一恒量，△x=aT2，根据该公式可求出小球下落的加速度。某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，根据该推论可得出位置“3”的速度。根据运动学公式也可求出位置“1”的速度，看求出的加速度是否等于g来判定机械能是否守恒。
解答：根据△x=aT2，知a=
△x
T2
=
d
T2
；=
7d
2T
。
根据v3=v1+a•2T，得v1=v3-a•2T=
3d
2T
≠0，故位置“1”不是初始位置；根据求出的加速度是否等于g来判定机械能是否守恒。故B、C、D正确，A错误。
故选：BCD。
点评：解决本题的关键掌握两个匀变速直线运动的重要推论：在相邻的连续相等时间内的位移之差是一恒量，△x=aT2；某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度。
知识点的应用及延伸
- 自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，所以，匀变速直线运动公式也适用于自由落体运动。
- 该知识点的3个探究结论：
- 物体下落快慢不是由轻重来决定的，是存在空气阻力的原因。
- 物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，叫做自由落体运动。“自由”的含义是物体只受重力作用、且初速度为零。
- 不同物体从同一高度做自由落体运动，它们的运动情况是相同的。