2026届高考物理一轮复习教学设计：1.3自由落体运动和竖直上抛运动

课题 一轮复习：1.3自由落体运动和竖直上抛运动 教 学 目 标 物理观念 1.理解自由落体运动是初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动，掌握其速度、位移与时间的基本规律，并能结合实际问题进行分析。 2.理解竖直上抛运动的全过程特征，明确上升阶段为匀减速、下降阶段为自由落体，掌握其对称性和多解性，能用物理语言描述运动状态。 3.能区分自由落体与竖直下抛、竖直上抛与竖直上抛后下落等不同运动模型，建立清晰的运动观念体系。 科学思维 1.能运用控制变量法、理想化模型法分析自由落体运动的本质，理解“只受重力、初速为零”这一理想条件在实际问题中的应用边界。 2.能通过分段法与全程法两种视角处理竖直上抛运动，培养多角度建模与逻辑推理能力，提升解决多过程问题的思维灵活性。 3.能利用对称性原理简化竖直上抛问题的计算过程，识别“时间对称”“速度大小对称”等规律，提升抽象思维与模型简化能力。 科学探究 1.能结合生活实例（如高空坠物、跳台跳水）提出可探究的物理问题，设计合理的实验方案或理论推导路径来验证自由落体规律。 2.能通过分析多过程问题（如自由落体+匀减速）中的连接点速度，建立各阶段运动之间的联系，构建完整的运动过程图景。 3.能利用图像法（v-t图、h-t图）辅助分析竖直上抛运动的全过程，提升数形结合的探究能力。 科学态度与责任 1.认识到自由落体运动规律在现实中的广泛应用，如建筑安全、交通设计、体育竞技等领域，增强物理学习的社会责任感。 2.通过分析高空坠物的危害案例，树立安全意识，理解物理知识在预防事故、保护生命中的重要作用。 3.在解决复杂多过程问题时，保持严谨求实的科学态度，尊重数据与逻辑，避免主观臆断。 教学重点 1.掌握自由落体运动的三个基本公式：v=gt，h=½gt²，v²=2gh，并能熟练应用于实际问题求解。 2.理解竖直上抛运动的对称性特征（时间对称、速度大小对称），掌握其分段法与全程法的解题思路，能灵活选择方法解决问题。 教学难点 1.竖直上抛运动中“多解性”的理解与处理：当物体处于抛出点上方某一位置时，可能处于上升或下降阶段，需根据物理情境判断合理解。 2.多过程问题中连接点速度的求解与各阶段运动参数的衔接，尤其是自由落体与匀减速运动的组合问题，学生易在加速度方向与公式选用上出错。 教学方法 讲授法、情境探究法、合作探究法、议题式教学法 教具 多媒体课件、自由落体演示仪、竖直上抛动画模拟软件、黑板、粉笔 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 一、创设情境，导入复习主题 一、创设情境，引发认知冲突 （1）播放视频：高空坠物危害模拟实验 教师播放一段由物理兴趣小组拍摄的实验视频：一个鸡蛋从20米高的楼顶自由下落，击中下方放置塑料板，瞬间碎裂并溅出。 紧接着，教师展示一张真实新闻图片：某小区因高空抛物导致行人受伤的报道。 提问引导：“同学们，刚才我们看到的鸡蛋从20米高处落下，仅用2秒就落地，速度达到20m/s。如果是一个苹果或一块砖头呢？它们下落的速度是否比鸡蛋快？为什么？” 预设学生回答：“重的物体下落更快。” 教师追问：“真的是这样吗？历史上伽利略在比萨斜塔做的实验告诉我们什么？今天我们就要通过一轮复习，彻底厘清自由落体运动的本质。” （2）引入真实案例，提出核心问题 教师展示“第一章第3课时”参考资料中的例3： 【例3】某校物理兴趣小组，为了了解高空坠物的危害，将一个鸡蛋从离地面20m高的高楼面由静止释放，下落途中用Δt＝0.2s的时间通过一个窗口，窗口的高度为2m，忽略空气阻力的作用，重力加速度g取10m/s2，求： (1)鸡蛋落地时的速度大小和落地前最后1s内的位移大小； (2)高楼面离窗的上边框的高度； (3)若隔0.5s先后释放两个鸡蛋，试分析在鸡蛋落地前两鸡蛋之间的距离如何变化？ 引导语：“这个问题不仅涉及自由落体的基本规律，还包含了‘通过窗口’这一中间过程的分析，正是我们今天要重点突破的‘多过程问题’。让我们带着这个问题，进入今天的复习。” 板书课题：《一轮复习：1.3自由落体运动和竖直上抛运动》 1.观看视频，感受高空坠物的冲击力，产生直观震撼。 2.思考教师提出的问题，回忆初中所学知识，形成初步判断。 3.在教师引导下，质疑“重物下落快”的常识，激发探究欲望。 4.阅读例3题目，尝试理解题意，标记已知量与待求量。 二、系统梳理自由落体运动规律 二、系统梳理自由落体运动规律 （1）回顾自由落体定义与条件 教师提问：“什么是自由落体运动？两个必要条件是什么？” 引导学生回答后，教师在黑板上板书： 条件：①只受重力作用（忽略空气阻力）②初速度为零 强调：“从静止开始下落”是关键。如果物体已有初速度向下，则属于竖直下抛运动，不能简单套用自由落体公式。” 教师出示判断题（来自参考资料）： “重的物体总是比轻的物体下落得快。（×）” “同一地点，轻重不同的物体的g值一样大。（√）” 组织学生快速判断并解释原因，强化“自由落体加速度g与质量无关”的核心观念。 （2）推导并应用三大基本公式 教师引导：“自由落体是初速度为零的匀加速直线运动，因此其运动规律可由匀变速直线运动公式导出。” 带领学生一起推导： 速度公式：v=v₀+at→v=gt（因v₀=0，a=g） 位移公式：h=v₀t+½at²→h=½gt² 速度位移关系：v²-v₀²=2ah→v²=2gh 教师强调：“这三个公式是解决自由落体问题的‘三驾马车’，必须熟练掌握。” 结合参考资料例1： 【例1】让质量为1kg的石块P1从足够高处自由下落，P1在下落的第1s末速度大小为v1，再将P1和质量为2kg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1s末速度大小为v2，g取10m/s2，则(　　) A.v1＝5m/s　B.v1＝10m/s　C.v2＝15m/s　D.v2＝30m/s 教师示范解题过程： 已知：t=1s，g=10m/s²，求：v₁ 解：v₁=gt=10×1=10m/s 教师追问：“若将P₁与2kg石块绑在一起下落，1s末速度v₂是多少？” 引导学生理解：自由落体速度与质量无关，故v₂=10m/s，答案为B。 （3）分析比例关系与推论 教师提问：“自由落体运动中连续相等时间内的位移之比是多少？” 引导学生回忆初速度为零的匀加速直线运动的推论： 第1T内、第2T内、第3T内……的位移之比为1:3:5:… 前1T、前2T、前3T……的位移之比为1:4:9:… 相邻相等时间T内的位移差Δs=gT² 【例2】自由落体运动(g取10m/s2)，下列说法正确的是(　　) A.在前1s内、前2s内、前3s内的位移大小之比是1∶3∶5 B.在相邻两个1s内的位移之差都是10m C.在第1s内、第2s内、第3s内的平均速度大小之比是1∶2∶3 D.在1s末、2s末、3s末的速度大小之比是1∶3∶5 教师总结：“这些比例关系是解决选择题和快速估算的重要工具。” 1. 回忆自由落体的定义，准确说出两个条件。 2. 参与判断题讨论，纠正错误观念，理解g与质量无关。 3. 跟随教师推导三大公式，理解其物理意义与适用条件。 4. 应用公式解决例1、例2，掌握选择题解题技巧。 三、深入探究竖直上抛运动 三、深入探究竖直上抛运动 （1）建立竖直上抛运动模型 教师提问：“如果我们将一个物体竖直向上抛出，它的运动过程是怎样的？” 引导学生描述：上升过程速度减小，到达最高点速度为零，然后下落速度增大。 教师板书： 竖直上抛运动特点： -初速度v₀竖直向上 -加速度a=g，方向竖直向下 -上升阶段：匀减速直线运动 -下降阶段：自由落体运动 教师强调：“整个过程是加速度恒定的匀变速直线运动，可用统一公式描述。” （2）讲解基本公式与正方向设定 教师引导：“为了统一处理，我们通常取竖直向上为正方向。” 板书公式： 速度公式：vt=v₀-gt 位移公式：h=v₀t-½gt² 教师提问：“若代入时间t后，计算得v<0，说明什么？h<0又说明什么？” 引导学生回答： v<0表示速度方向向下，物体正在下落 h<0表示物体位于抛出点下方 结合参考资料例4 【例4】为测试一物体的耐摔性，在离地25m高处，将其以20m/s的速度竖直向上抛出，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力，则物体 (1)经过多长时间到达最高点？ (2)抛出后离地的最大高度是多少？ (3)经过多长时间回到抛出点？ (4)经过多长时间落到地面？ (5)经过多长时间离抛出点15m？ 教师逐步引导学生解题： (1)运动到最高点时速度为0，由v＝v0－gt1得t1＝－＝2s (2)由＝2ghmax得hmax＝＝20m，所以Hmax＝hmax＋h0＝45m (3)法一：分段，由(1)(2)知上升时间t1＝2s，hmax＝20m，下落时，hmax＝g，解得t2＝2s，故t＝t1＋t2＝4s 法二：由对称性知返回抛出点时速度为20m/s，方向向下，则由v1＝v0－gt，得t＝－＝4s 法三：由h＝v0t－gt2，令h＝0，解得t3＝0(舍去)，t4＝4s (4)法一：分段法 由Hmax＝g，解得t5＝3s，故t总＝t1＋t5＝5s 法二：全程法 由－h0＝v0t'－gt'2解得t6＝－1s(舍去)，t7＝5s (5)当物体在抛出点上方时，h＝15m， 由h＝v0t－gt2，解得t8＝1s，t9＝3s， 当物体在抛出点下方时，h＝－15m，由h＝v0t－gt2，得t10＝(2＋)s，t11＝(2－)s(舍去)。 教师强调：“竖直上抛的多解性源于物体在上升和下降过程中可能经过同一位置，必须结合物理情境判断合理解。” （3）讲解分段法与全程法两种解题策略 教师展示参考资料中的表格： 分段法： -上升：a=-g，匀减速，v=v₀-gt，h=v₀t-½gt² -下降：自由落体，v=gt'，h=½gt'² 全程法： -统一取向上为正，v=v₀-gt，h=v₀t-½gt² -v>0上升，v<0下落；h>0在抛出点上方，h<0在下方 教师总结：“全程法更简洁，但需注意符号意义；分段法更直观，适合初学者。” 1. 描述竖直上抛运动过程，理解上升与下降阶段的划分。 2. 掌握正方向设定下的公式应用，理解速度与位移的正负含义。 3. 分步解答例4，体会多解性的存在及其处理方法。 4. 对比分段法与全程法的优劣，选择适合自己的解题策略。 四、突破多过程问题难点 四、突破多过程问题难点 （1）分析“0-v-0”型多过程模型 教师引入参考资料例5： 【例5】在游乐场中有一种大型游戏项目“垂直极限”，如图所示，参加游戏的游客被安全带固定在座椅上，由电动机将座椅沿竖直轨道(可视为光滑轨道)提升到离地面一定高度处，然后由静止释放，可以认为座椅沿轨道做自由落体运动，下落2s后座椅受到压缩空气提供的恒定阻力作用而立即做匀减速运动，再经历4s座椅速度恰好减为零，关于座椅的运动情况，下列说法正确的是(　　) A.自由落体阶段和匀减速阶段平均速度大小之比∶＝1∶1 B.自由落体阶段和匀减速阶段平均速度大小之比为∶＝2∶1 C.自由落体阶段和匀减速阶段的位移大小之比s1∶s2=2∶1 D.自由落体阶段和匀减速阶段的加速度大小之比a1∶a2=1∶2 提问：“这是一个典型的‘先加速后减速至静止’的多过程问题。如何分析？” 引导学生画出v-t图像：先斜向上直线（自由落体），再斜向下直线（匀减速），最终速度为零。 教师讲解： 设最大速度为vm 自由落体阶段：vm=g·t₁=10×2=20m/s 匀减速阶段：0=vm-a₂·t₂→a₂=vm/t₂=20/4=5m/s² 两阶段平均速度均为vm/2=10m/s，故比值为1:1 位移比s₁:s₂=(vm/2)t₁:(vm/2)t₂=2:4=1:2 加速度比a₁:a₂=2:1 故正确答案为A 教师总结：“多过程问题的关键是连接点速度vm，它是联系前后两段的桥梁。” （2）解决实际应用问题——ETC通道时间优化 教师引入参考资料例6： 【例6】ETC是电子不停车收费系统的简称。汽车分别通过ETC通道和人工收费通道的流程如图所示。假设汽车以v1为12m/s的速度朝收费站沿直线行驶，如果过ETC通道，需要在距收费站中心线前d＝10m处正好匀减速至v2为4m/s，匀速通过中心线后，再匀加速至v1正常行驶；如果过人工收费通道，需要恰好在中心线处匀减速至零，经过t0＝20s缴费成功后，再启动汽车匀加速至v1正常行驶，设汽车加速和减速过程中的加速度大小均为1m/s2。求： (1)汽车过ETC通道时，从开始减速至恢复正常行驶过程中的位移大小； (2)汽车过人工收费通道时，应在离收费站中心线多远处开始减速； (3)汽车过ETC通道比过人工收费通道节约的时间。 引导学生分析ETC通道过程： (1)过ETC通道时，减速的位移和加速的位移相等，则s1==64m，故总的位移s总1=2s1+d=138m。 (2)过人工收费通道时，开始减速时距离中心线的距离为s2==72m。 (3)过ETC通道的时间t1=×2+=18.5s 过人工收费通道的时间t2=×2+t0=44s，s总2=2s2=144m 二者的位移差Δs=s总2-s总1=6m 在这段位移内汽车以正常行驶速度做匀速直线运动，则Δt=t2-(t1+)=25s。 教师强调：“多过程问题解题步骤：①画过程图；②标已知量；③找连接点速度；④分段列式；⑤联立求解。” 1. 分析例5的运动过程，尝试画出v-t图像，理解平均速度相等的结论。 2. 解决例6的实际问题，体会物理在交通工程中的应用价值。 3. 掌握多过程问题的解题步骤与关键点。 4. 理解位移差对时间计算的影响，提升综合分析能力。 五、总结提升，布置作业 五、课堂总结与知识升华 （1）系统回顾本课核心内容 教师带领学生共同回顾： -自由落体：条件、公式、比例关系 -竖直上抛：对称性、多解性、分段法与全程法 -多过程问题：连接点速度、0-v-0模型、实际应用（如ETC） 教师强调：“物理观念的建立不是死记硬背，而是要在解决问题中不断深化。” 1.跟随教师回顾知识体系，梳理思维导图。 2.提出疑问，参与课堂答疑。 板书设计 教学反思 1.成功之处：通过多种教学方法相结合，如讲授法、讨论法、实验法等，让学生积极参与到课堂教学中来，较好地掌握了自由落体运动和竖直上抛运动的概念和规律。实验探究环节让学生亲身体验了自由落体运动的现象，加深了对概念和规律的理解。在教学过程中，注重引导学生分析问题和解决问题的能力培养，通过例题讲解和课堂练习，提高了学生的解题能力和逻辑思维能力。 2.不足之处：在教学过程中，发现部分学生对自由落体运动和竖直上抛运动规律的推导理解存在困难，需要在今后的教学中加强这方面的讲解。另外，在实验探究环节，由于时间有限，部分学生没有充分参与到实验操作和数据处理中，需要在今后的教学中合理安排时间，让更多的学生有机会亲身体验实验探究的过程。 3.改进措施：在今后的教学中，对于规律推导部分，采用更加直观、易懂的方式进行讲解，如结合动画演示、实例分析等，帮助学生理解。同时，增加实验探究的时间，让学生有足够的时间进行实验操作和数据处理，提高学生的科学探究能力。此外，加强对学生的个别辅导，及时了解学生的学习情况和存在的问题，给予针对性的指导和帮助。 学科网（北京）股份有限公司 $$