2026上海春季高考物理考试总复习：专题02 匀变速直线运动（知识梳理+考点精讲）（原卷版）

专题02匀变速直线运动

1．通过实验，认识自由落体运动规律。结合物理学史的相关内容，认识物理实验与科学推理在物理学研

究中的作用。

2．通过实验，探究匀变速直线运动的特点，能用公式、图像等方法描述匀变速直线运动，理解匀变速直

线运动的规律，能运用其解决实际问题，体会科学思维中的抽象方法和物理问题研究中的极限方法。

知识点一伽利略对自由落体的探究

一、伽利略对落体运动的研究

1．质疑：对____________提出的落体规律（越重的物体下落得越快）的怀疑。

2．猜想：物体下落的快慢与它的轻重________（有/无）关。

3．影响物体下落快慢的因素：_______________。

4．自由落体运动：物体只在________作用下从________开始下落的运动。自由落体运动也是一个描述物体

下落过程的理想化物理___________。

5．数学推理：如果物体的初速度为零，且速度v随时间t成___________（即v=kt或v∝t），则物体通

x

过的距离x与时间t的________成正比（即=常数或x∝t2）。

t2

6．实验验证：由于当时测量极短时间非常困难，伽利略采用了间接验证，将落体运动转化为小球沿_______

的运动。

甲乙丙丁

7．合理外推：当斜面倾角趋近于90°时，小球的运动接近自由落体运动，也遵循x∝t2的规律，证明了自

由落体运动是从静止开始的、速度随时间______________的变速直线运动。（外推法是物理学研究中常

用的一种科学方法）。

二、伽利略的科学研究方法

伽利略开创了一套对近代科学发展十分有用的科学研究方法，可以概括为

实验研究和逻辑推理修正或

观察现象提出问题猜想假设得出结论

（包括数学推演）推广假设

其核心是包括数学推演在内的_________与___________的有机结合。

知识点二自由落体规律

一、自由落体运动

速度随时间_____________的直线运动称为匀加速直线运动。

自由落体运动的加速度称为重力加速度，并用字母g来表示，方向___________。g的大小会随

纬度改变（纬度越大，重力加速度越_______），通常取为_________m/s2。当地地质构造、矿产分布等地

质原因会导致地球内部不同区域的密度不同，也会影响重力加速度。

自由落体运动是初速度为零、加速度大小为g，方向竖直向下的匀加速直线运动。

二、自由落体运动的v–t图像及其即规律

1．v–t图像的斜率表示________的大小。因此做自由落体运动的物体的速度v与时间t的关系为：

v=_________；

2．v–t图像与时间轴所包围的“面积”表示_______。

vvv

vtvtvt

OttOttOtt

(a)(b)(c)

物理中把“变”转化为“不变”进行研究的方法，称为_______________的方法。

下落高度h（即位移大小）与下落时间t的关系

h=__________=_____________。

3．速度v与下落高度h的关系：v2=_________。

三、自由落体运动中的比例关系

．由可知：末，末，末，…，末的瞬时速度之比∶∶∶…∶

1v=________t2t3tntv1v2v3v0=0

xⅠ

v1

vn=_______________________。

xⅡ

2．由x=________可知：t内，2t内，3t内，…，nt内的位移之比x1∶x2∶x3∶…∶xn=

v2

_______________________。

3．第一个t内，第二个t内，第三个t内，…，第n个t内的位移之比xⅠ∶xⅡ∶xⅢ∶…∶

xⅢ

v3

xN=_______________________。

知识点三匀变速直线运动

一、初始为零的匀加速直线运动

1．v–t图像：是一条过________的直线，直线的斜率表示速度随时间增加的快慢程

v

度，即_______的大小。图像的面积表示_________。

3v

2．规律

2v

5x

（1）速度公式：v=__________。v3x

x

O

（2）位移公式：x=__________。t2t3tt

（3）速度–位移公式v与位移x的关系：__________。

（4）平均速度公式：x=¯vt=_________。

（5）比例关系：

t内，2t内，3t内，…，nt内的位移之比x1∶x2∶x3∶…∶xn=_______________________。

第一个t内，第二个t内，第三个t内，…，第n个t内的位移之比xⅠ∶xⅡ∶xⅢ∶…∶xN=

_______________________。

二、初始不为零的匀变速直线运动

1．v–t图像：是一条不过原点的直线，直线的斜率表示加速度。图像的“面积”表v

示位移，时间轴上方的面积表示正向位移，下方的面积表示负向位移，它们的代v

数和表示总位移。

v0x

2．规律Ott

（1）速度公式：v=__________。

（2）位移公式：x=__________。

（3）速度–位移公式v与位移x的关系：__________。

（4）平均速度公式：x=¯vt=_________。

当加速度保持不变时，如果加速度的方向与初速度的方向相同，物体做匀加速直线运动；反之，

如果加速度的方向与初速度的方向相反，则物体做匀减速直线运动，通常a以负值代入公式。

考点一、伽利略对自由落体的探究

1．伽利略对自由落体运动的研究，开创了研究自然规律的科学方法，其核心是（）

A．通过对自然现象进行观察，并总结归纳的方法

B．用科学实验进行探究的方法

C．对自然现象进行总结归纳，并用实验进行验证的方法

D．将科学实验和逻辑推理（包括数学验算）相结合的方法

2．伽利略对“运动和力的关系”和“自由落体运动”的研究，开创了科学实验和逻辑推理相结合的重要科学研

究方法．图甲、图乙分别展示了这两项研究中实验和逻辑推理的过程，对这两项研究，下列说法正确的

是（）

A．图甲的实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出力是维持物体运动的原因

B．图甲中的实验可以在实验室中真实呈现

C．图乙中先在倾角较小的斜面上进行实验，可“冲淡”重力，使时间的测量更容易

D．图乙中逐渐改变斜面的倾角，通过实验得出自由落体运动是匀变速运动

3．落体运动是自然界最常见的运动。古希腊哲学家亚里士多德通过观察，总结出了落体运动的特点。17世

纪，意大利科学家伽利略通过逻辑推理与实验相结合的方法，研究了落体运动，推翻了亚里士多德的观

点，得出了自由落体运动的规律。伽利略在研究自由落体运动的规律时，遇到了几个关键问题。一是当

时人们对于如何描述物体运动尚未建立明晰的概念；二是落体运动很快，时间不利于测量。为了解决问

题，伽利略建立了速度、加速度等描述运动的基本概念，使得运动的描述有了可靠的基础。将落体运动

的研究转为斜面上物体加速下滑的研究。根据你对落体运动的理解，回答下列问题。

（1）伽利略利用图中斜面实验得出的结论是

A．速度与下滑时间成反比B．下滑距离与时间成正比

C．下滑距离与时间成反比D．下滑距离与时间的平方成正比

（2）伽利略在研究斜面上铜球运动基础上，进行了如图从甲到丁的处理，得出了自由落体运动的规律。

此过程中伽利略运用什么物理方法

A．观察B．外推C．类比D．建模

（3）做自由落体运动的物体

A．位移随时间均匀增大B．速度变化率不断增大

C．加速度随时间均匀增大D．在任意一段时间内速度变化量的方向均竖直向下

【答案】ABD

4．伽利略在《两种新科学的对话》一书中，提出自由落体运动是匀变速运动，并设计如图所示的实验方案

证实了其猜想。关于该实验，下列说法正确的是（）

A．让小球沿长直斜面滚下，可减小其加速度，使运动时间变长，方便更准确地观察与测量

B．实验中要验证从静止开始滚下的小球，运动的位移与时间是否成正比

C．实验中需要用同一斜面，保持其倾角不变，换用不同质量的小球，测定小球沿斜面滚下的加速度是

否相同

D．实验中发现，沿不同倾角的斜面运动，小球都是匀变速直线运动，直至斜面倾角为90°（即自由下落）

时，小球仍做匀变速直线运动

考点二、自由落体的规律

5．高空抛物

高空抛物现象被称为“悬在城市上空的痛”，这是一种违法行为，为社会带来很大的危害。有数据表明：

一枚30g的鸡蛋从4楼抛下击中人体就能让人起肿包；从8楼抛下就能让人头皮破损；从18楼抛下就

能砸破行人的头骨；从25楼抛下可使人当场死亡。根据现有法律规定，高空抛物行为造成人身、财产

损害的，属于违法行为，依法追究相应责任。

(1)一石块从二楼自由下落到地面的过程中，设位移中点时刻为t1，速度为v1，时间中点时刻为t2，速度

为v2则（）

A．t1=t2，v1=v2B．t1>t2，v1>v2C．t1<t2，v1<v2D．t1<t2，v1>v2

(2)一个做自由落体运动的物体，从开始运动起，连续通过三段高度的时间分别是1s、2s、3s，则这三

段高度的平均速度之比分别是（）

A．1∶2∶3B．1∶3∶5C．12∶22∶32D．13∶23∶33

(3)巴黎奥运会跳水女子单人10米跳台决赛中，中国选手全红婵以绝对优势获得金牌。以离开跳板为计

时起点，全红婵比赛时其竖直分速度随时间变化的图像如图所示（忽略空气阻力），其中0~t2时段图线

为直线，其后的图线为曲线。则下列说法正确的是（）

A．全红婵在t2时刻开始入水B．研究全红婵在空中的动作时可以把她看成质点

v3

C．全红婵在t3时刻达到水下最深处D．在t1~t3时间内全红婵的平均速度v

2

(4)（多选）如图是一张在真空实验室里拍摄的羽毛与苹果同时下落的局部频闪照片。已知频闪照相机的

频闪周期为T。下列说法正确的是（）

x1x2

A．x1、x2、x3一定满足x1∶x2∶x3=1∶3∶5B．羽毛下落到B点的速度大小为v

2T

xx

C．苹果在点C的速度大小为2gTD．羽毛下落的加速度大小为31

2T2

(5)图甲、乙是某研究性学习小组自己组装的用DIS实验装置来测定当地重力加速度g的两套实验方案（与

数据采集器和计算机的连接均未画出）。

①甲方案中传感器A的名称是。开启传感器电源，由静止释放篮球，获取篮球自由下落的x−t

图像，在电脑上得到v−t图。在v−t图像上选取两点v1和v2，记录B1、B2和两点之间时间间隔Δt。可

求出g=。为了减小该实验的误差，选取两点时应注意的是。

②乙方案中传感器B1和B2的名称是。若该实验中无法精确测量小球从B1和B2的时间，则需要测

量的物理量有：铁球直径d、铁球通过B1和B2的时间Δt1和Δt2，以及，则计算g值的表达式

为。

(6)该研究小组利用日常条件测重力加速度。调节水龙头，让水一滴滴流出，在下方放一盘子，调节盘子

高度，使一滴水滴碰到盘子时，恰有另一滴水滴开始下落，而空中还有一滴正在下落中的水滴，测出水

龙头到盘子的距离为h，从第一滴开始下落时计时，到第n滴水滴落在盘子中，共用去时间t，则每滴水

下落的时间为；此时第（n+1）滴水滴与盘子的距离为；当地的重力加速度为。

人类对自由落体运动的认识经历了多个阶段，从古代的误解到现代的科学解释，逐步揭示了自由落体运

动的本质和规律。

6．关于自由落体运动，下列说法正确的是（）

A．竖直向下的运动就是自由落体运动

B．加速度等于重力加速度的运动就是自由落体运动

C．在自由落体运动过程中，不同质量的物体运动规律相同

D．自由落体运动的位移与时间成正比

7．全红婵获得奥运动跳水女子单人10m跳台冠军。比赛中，她在跳台上倒立静止，然后下落，前5m完成

技术动作，随后5m完成姿态调整。则她用于姿态调整的时间约为（）

A．0．2sB．0.4sC．1.0sD．1.4s

8．伽利略在研究自由落体运动时，做了如下的实验：他让一个铜球从阻力很小（可忽略不计）的斜面上由

静止开始滚下，并且做了上百次。假设某次实验伽利略是这样做的：在斜面上任取三个位置A、B、C让

小球分别由AB、C滚下，如图所示，让A、B、C与斜面底端的距离分别为x1、x2、x3，小球由A、B、

C运动到斜面底端的时间分别为t1、t2、t3，小球由A、B、C运动到斜面底端时的速度分别为v1、v2、

v3，则下列关系式中，符合伽利略用来证明小球沿光滑斜面向下运动是匀变速直线运动且正确的是

（）

vvv

123

A．v1v2v3B．

t1t2t3

xxx

123

C．x1x2x2x3D．222

t1t2t3

9．如图是一张在真空实验室里拍摄的羽毛与苹果同时下落的局部频闪照片。已知频闪照相机的频闪周期为

T。下列说法中正确的是（）

A．x1:x2:x3一定满足x1:x2:x31:3:5

xx

B．羽毛下落到B点的速度大小为12

T

C．苹果在C点的速度大小为2gT

D．x1、x2、x3一定满足x2x1x3x2

10．真空实验室里拍摄的羽毛与苹果同时下落的局部频闪照片时，实验室由于泄露，室内有空气，那么苹

果和羽毛是否同时落地？（填“是”或者“不是”）；说出你的理由：。

考点三、匀变速运动的规律

25

11．摩托车先由静止开始，以m/s2的加速度做匀加速运动，之后以最大行驶速度25m/s做匀速运动，追

16

赶前方以15m/s的速度同向做匀速运动的卡车。已知摩托车开始运动时与卡车的距离为1000m。则：

（1）追上卡车前，两者相隔的最大距离是多少？

（2）摩托车经过多少时间才能追上卡车？

（3）摩托车追上卡车时，摩托车离出发位置有多远的距离？

12．一质点做直线运动的vt图像如图所示，下列说法正确的是（）

A．在2~4s内，质点处于静止状态

B．质点在0~2s内的加速度比4~6s内的加速度大

C．在0~6s内，质点的平均速度为3m/s

D．在第5s末，质点离出发点最远

13．某物体以30m/s的初速度竖直上抛，不计空气阻力，g取10m/s2。5s内物体的（）

A．路程为65m

B．位移大小为25m，方向向下

C．速度改变量的大小为10m/s

D．平均速度大小为13m/s，方向向上

14．小球A在水平面上匀速直线运动，速度为4m/s，经过时间t位移x。小球B以10m/s的初速度在水平

面上做匀变速直线运动，经过时间t位移也为x，则小球B运动的平均速度为m/s；小球B在

t秒末时的速度为m/s。

生活中的加速度

人们在购置汽车时常会考虑汽车的加速度，如果加速度大的话，就可以使它在更短的时间内到达最大

速度，节省时间。比如，普通汽车需要30s才能到达最大速度，而赛车只需要10s或者更短，假设最

大速度同样为100km/h，它们在加速到最大速度所用的时间上就差了几十秒。加速度大的汽车能在较短

的时间内加速到正常行驶的速度。

15．关于速度、速度变化量和加速度，下列说法正确的是（）

A．速度很大的物体，加速度可以很小

B．物体的速度改变量越大，加速度一定越大

C．某时刻物体速度为零，其加速度可能很大

D．加速度很大时，物体一定做加速运动

16．研究发现，轿车的加速度变化情况将影响乘客的舒适度。若引入一个新物理量来表示加速度变化的快

慢，则该物理量的单位应该是（）

A．m/s3B．m2/s2C．m2/sD．m/s2

17．一个质点做直线运动，当时间t=t0时，其位移x>0，速度v>0，加速度a>0，此后质点的加速度逐渐减

小，则质点的（）

A．速度变化越来越慢B．速度逐渐减小

C．位移逐渐减小D．运动方向开始反向

18．如图所示，汽车以10m/s的速度沿直道匀速驶向路口，当行至距离路口停车线20m处时，绿灯还有3s

熄灭．若最终该汽车在绿灯熄灭时恰好停止在停车线处，则该汽车运动的速度v随时间t的变化关系图

象不可能的是（）

A．B．C．D

19．甲、乙两物体都沿x轴正方向做匀变速直线运动，经过某点时瞬时速度均为10m/s，之后甲经4s速度

变为18m/s，乙经2s速度变为4m/s，则甲的加速度大小为m/s²；乙的加速度大小为m/s²；

的速度变化大，的速度变化快

20．17世纪，伽利略研究地面上物体的运动，打开了通向近代物理学的大门。他在做小球沿斜面向下运动

的实验时，观察到小球从静止开始运动后，经过相等时间通过的距离具有1∶3∶5∶7∶…的关系。他

认为这一现象很好地说明了小球在斜面上的运动是匀加速直线运动。并把小球在斜面上运动的实验结

论用逻辑推理的方法推广到实验范围之外的竖直情况，从而得出自由落体运动的性质。

（1）伽利略为了研究自由落体的规律，将落体实验转化为著名的“斜面实验”，从而创造了一种科学研

究的方法。利用斜面实验主要是考虑到()

A．实验时便于测量小球运动的速度和路程

B．实验时便于测量小球运动的时间

C．实验时便于测量小球运动的路程

D．斜面实验可以通过观察与计算直接得到落体的运动规律

（2）某同学在“用DIS测定位移和速度”的实验中得到小车的st图像如图中实线所示，虚线为1.0s末

图像的切线，则由图像可知小车()

A．1.01.5s内平均速度大小为0.6m/sB．做匀速直线运动

C．1．0s末瞬时速度大小为0．2m/sD．做匀加速直线运动

（3）将物体竖直向上抛出后，不计空气阻力，能正确表示其速度v随时间t的变化关系图线是()

A．

B．C．D．

（4）如图所示是一个网球沿竖直方向运动时的频闪照片，由照片可知()

A．网球正在上升B．网球正在下降

C．网球的加速度向上D．网球的加速度向下

（5）位移传感器利用两种脉冲的传播速度不同来测量距离。图（a）代表发射红外线脉冲和超声波脉

时刻，图（b）表示接收红外线脉冲和超声波脉时刻，其中脉冲对应表示超声波脉冲，脉冲

传播用时可以忽略。已知脉冲1和2在空气中的传播速度分别为v1和v2，结合图中时刻t1和t2，计算

机利用公式s＝运算即可得到发射端到接收端的距离。

（6）一位宇航员在一颗未知天体上做自由落体实验。他从离天体表面32m高处自由释放一个重球，测

得它下落的最后1s内通过的距离为14m，则该无体表面的重力加速度大小为m/s2，重球下落

所用的时间为s。

21．将一质量为m的小球靠近墙面竖直向上抛出，图甲是向上运动的频闪照片，图乙是下降时的频闪照片，

O是运动的最高点，甲、乙两次的闪光频率相同。假设小球所受阻力大小不变，重力加速度为g，则可

估算出小球上升和下降过程的加速度之比为，受到的阻力大小与重力之比为。

22．屋檐每隔一定时间滴下一滴水，当第5滴正欲滴下时，第1滴刚好落到地面，而第3滴与第2滴分别

位于高1m的窗户上、下沿，如图所示，g取10m/s2。求：

(1)此屋檐离地面的高度；

(2)滴水的时间间隔。

高空抛物

高空抛物现象被称为“悬在城市上空的痛”，这是一种违法行为，为社会带来很大的危害。有数据表明：

一枚30g的鸡蛋从4楼抛下击中人体就能让人起肿包；从8楼抛下就能让人头皮破损；从18楼抛下就

能砸破行人的头骨；从25楼抛下可使人当场死亡。根据现有法律规定，高空抛物行为造成人身、财产

损害的，属于违法行为，依法追究相应责任。

23．关于自由落体运动，下列说法正确的是（）

A．竖直向下的运动就是自由落体运动

B．加速度等于重力加速度的运动就是自由落体运动

C．在自由落体运动过程中，不同质量的物体运动规律相同

D．自由落体运动的位移与时间成正比

24．若一物体从8楼由静止落下，不计空气阻力，则（）

A．物体大约经过4s落地

B．物体落地的速度约为40m/s

C．物体通过5楼的时间大于通过3楼的时间

D．物体在下落过程中第1s内的平均速度约为10m/s

25．两个物体从0时刻起先后开始做自由落体运动，同时落地，则正确描述它们运动的v-t图像是（）

A．BCD

26．一石块从二楼自由下落到地面的过程中，设位移中点时刻为t1，速度为v1，时间中点时刻为t2,速度为

v2则（）

A．t1=t2，v1=v2B．t1＞t2，v1＞v2

C．t1＜t2，v1＜v2D．t1＜t2，v1＞v2

27．一矿井深125m，在井口每隔一定时间自由落下之个小球，当第11个小球刚从井口开始下落时，第1

个小球恰好到达井底，则相邻两小球开始下落的时间间隔为多少?这时第3个小球和第5个小球相距多

少米?

28．如图所示，有一根长L1=0.5m的木棍，悬挂在某房顶上，木棍的上端与窗台上沿的竖直距离h=4.55m，

2

窗口高为L2=1.5m。某时刻木棍脱落，不计空气阻力，g取10m/s。求：

（1）从脱落开始计时，木棍下端到达窗口上沿的时间；

（2）木棍通过窗口所用的时间；

（3）高空抛物是一种很危险的行为，请利用本题涉及的原理回答，若要计算高空抛物的楼层高度，需

要测量什么物理量？并分析产生误差的原因。

交通运输成为现代社会的重要组成部分，我们需要认真研究交通工具在道路上的运动情况，尤其是加

速度、速度和位移等物理量。理解运动学概念对于减小交通事故、优化车辆性能都具有重要意义。

29．关于速度、速度变化量和加速度，下列说法正确的是（）

A．速度很大的物体，加速度可以很小

B．物体的速度改变量越大，加速度一定越大

C．某时刻物体速度为零，其加速度也为零

D．加速度很大时，物体一定做加速运动

30．研究发现，轿车的加速度变化情况将影响乘客的舒适度。若引入一个新物理量来表示加速度变化的快

慢，则该物理量的单位应该是（）

A．m/s3B．m2/s2C．m2/sD．m/s2

31．根据给出的速度和加速度，对运动性质的判断正确的是（）

A．v00，a0，物体做加速运动

B．v00，a0，物体做减速运动

C．v00，a0，物体做加速运动

D．v00，a0，物体做加速运动

32．甲、乙两物体都沿x轴正方向做匀变速直线运动，经过某点时瞬时速度均为10m/s，之后甲经4s速度

变为18m/s，乙经2s速度变为4m/s，则甲的加速度太小为m/s2；乙的加速度大小为

m/s2；的速度变化大，的速度变化快。

33．如图所示为高速公路上某一“区间测速”标牌，该路段全长66km，全路限速100km/h，若汽车某一时刻

时速超过100km/h，则电子警察可判定为超速违规，若某司机汽车通过监测起点和终点的速度分别是

95km/h和90km/h，通过测速路段的时间是33min，根据以上信息求全程的平均速率是km/h，

可判断此车（选填“超速”或“不超速”），理由是：。

34．如图，表示匀速直线运动的是（）

A．B．

C．D．

35．高速公路上避险车道是为了让刹车失灵的车辆冲上做匀减速直线运动而减少重大交通事故。如图所示，

避险车道的斜坡长200m。某大货车刹车失灵冲上该避险车道，