2.5《自由落体运动》课时教案-2025--2026年鲁科版高中物理必修第一册

2.5《自由落体运动》课时教案

学科

物理

年级册别

高一上册

共1课时

教材

鲁科版高中物理必修第一册

授课类型

新授课

第1课时

教材分析

教材分析
本节内容选自鲁科版高中物理必修第一册第二章第2.25节《自由落体运动》，是匀变速直线运动规律在实际情境中的典型应用，具有承上启下的作用。教材通过生活实例引入，引导学生探究物体下落的规律，打破“重物下落快”的错误前概念，建立自由落体运动的科学模型。内容包括自由落体的定义、条件、加速度g的测量与理解，以及基本公式推导与应用，体现了从现象观察到理论建构的物理思维过程。

学情分析
高一学生刚接触高中物理，具备一定的初中力学基础，知道重力概念，但普遍存在“重的物体下落更快”的前认知误区。他们思维活跃，对实验现象兴趣浓厚，但抽象思维能力和科学探究能力尚在发展中。部分学生在数学运算、单位换算和图像分析方面存在困难。因此，教学需通过直观实验破除迷思，借助慢放视频、DIS传感器等数字化手段增强感知，引导学生经历“质疑—实验—建模—验证”的完整探究过程，在合作中提升数据处理与表达能力。

课时教学目标

物理观念
1. 理解自由落体运动的定义和条件，知道自由落体是初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动。
2. 掌握自由落体运动的基本规律，能运用v = gt、h = ½gt²、v² = 2gh等公式解决简单问题。

科学思维
1. 通过对比实验和数据分析，归纳自由落体运动的规律，发展归纳与演绎的科学思维能力。
2. 能将实际下落问题抽象为自由落体模型，并进行合理估算与判断。

科学探究
1. 能设计并参与“探究下落快慢与质量关系”“测量重力加速度”等实验，体验控制变量法的应用。
2. 能使用打点计时器或光电门等器材获取数据，并进行初步处理与误差分析。

科学态度与责任
1. 在实验中养成实事求是、严谨细致的科学态度，尊重实验数据。
2. 认识伽利略科学思想的伟大，体会人类对自然规律探索的曲折与执着，增强科学精神。

教学重点、难点

重点
1. 自由落体运动的定义、条件及其运动规律（v = gt, h = ½gt², v² = 2gh）。
2. 重力加速度g的物理意义及数值特点。

难点
1. 突破“重物下落快”的前概念，理解自由落体运动的普遍性。
2. 实验数据的准确获取与处理，理解空气阻力对实验的影响。

教学方法与准备

教学方法
 

情境探究法、实验探究法、讲授法、合作学习法

教具准备
牛顿管、抽气机、手机慢放功能、DIS光电门系统、小球、刻度尺、打点计时器、纸带、多媒体课件

教学环节

教师活动

学生活动

情境导入，破除迷思
【5分钟】

一、生活情境引发认知冲突

（一）、提出驱动性问题，激发探究欲望。
教师手持一张A4纸和一个相同大小的硬纸板，提问：“同学们，请预测一下，如果我同时从同一高度释放这两样东西，谁会先落地？”绝大多数学生会回答“硬纸板先落地”。教师随即演示，结果确实如此。紧接着，教师将A4纸揉成纸团，再次与硬纸板同时释放，这次两者几乎同时落地。学生表现出惊讶与疑惑。
引导语：“为什么同样是这张纸，平放时落得慢，揉成团就和硬纸板一样快了？这说明物体下落的快慢可能和什么有关？真的是越重越快吗？”
（二）、讲述伽利略的故事，树立科学精神。
教师讲述：“在400多年前，伟大的科学家伽利略也曾对这个问题产生怀疑。当时人们普遍相信亚里士多德的观点——重的物体下落快，轻的物体下落慢。但伽利略认为，如果把重物和轻物绑在一起，按照这个理论，会出现矛盾：一方面，总重量更大，应该下落更快；另一方面，轻物会拖慢重物，应该下落更慢。这个悖论让他坚信，所有物体在真空中下落的快慢应该是一样的。”
过渡语：“伽利略的思想是伟大的，但当时没有真空环境，他如何验证呢？他巧妙地采用了‘冲淡重力’的方法——让小球沿斜面滚下，减缓运动过程便于观察。今天，我们借助现代技术，可以直接探究自由落体的奥秘。”

1. 观察实验现象，形成初步猜想。
2. 思考教师提问，产生认知冲突。
3. 倾听伽利略的故事，感受科学质疑精神。
4. 明确本节课探究主题。

评价任务

现象描述：☆☆☆
猜想提出：☆☆☆
兴趣激发：☆☆☆

设计意图

通过反直觉的实验制造认知冲突，迅速抓住学生注意力，激活前概念。引入伽利略的科学史，不仅解释了问题的由来，更渗透了“质疑—推理—实验验证”的科学方法，为后续探究奠定思想基础，体现科学态度与责任的培养。

实验探究，建构规律
【15分钟】

一、真空管实验，验证普遍性

（一）、演示牛顿管实验，直观呈现理想条件。
教师展示牛顿管（内装羽毛、金属片、软木塞等不同质量、密度的物体），先在空气状态下倒置，让学生观察物体下落的先后顺序。然后用抽气机将管内空气抽出，再次倒置。学生清晰地看到，在真空状态下，所有物体几乎同时到达底部。
引导语：“请大家仔细观察，抽真空前后，物体下落情况发生了什么根本变化？这说明影响物体下落快慢的主要因素是什么？”
学生讨论后得出结论：空气阻力是导致轻小物体下落慢的主要原因，在没有空气阻力的情况下，所有物体下落的快慢相同。
（二）、定义自由落体运动，明确条件。
教师板书并强调：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。其条件是：① 初速度为零（v₀ = 0）；② 只受

1. 观察牛顿管实验，对比分析现象差异。
2. 参与小组实验，操作DIS系统测量g值。
3. 记录并处理实验数据，计算重力加速度。
4. 汇报实验结果，参与全班数据讨论。

重力作用（或空气阻力可忽略不计）。
举例说明：熟透的苹果从树上落下、蹦极者跳下瞬间、忽略空气阻力的雨滴下落等都可近似看作自由落体运动。

 

二、测量重力加速度，获取核心数据

（一）、分组实验：使用DIS光电门系统测g。
将学生分为若干小组，每组配备DIS光电门、小球、铁架台、刻度尺。教师讲解实验原理：小球从静止释放，通过两个间距为h的光电门，系统自动记录通过时间t₁、t₂，可计算出两位置的速度v₁、v₂，利用公式v₂² - v₁² = 2gh计算g。
教师巡视指导，强调操作要点：确保小球从静止释放、光电门位置准确测量、多次测量取平均值以减小误差。
（二）、数据处理与分析。
各小组将测得的g值填入黑板上的统计表。教师引导学生观察数据：虽然各组结果略有差异，但都集中在9.8 m/s²左右。
教师总结：“这个加速度是由重力产生的，我们称之为重力加速度，通常用g表示。它的方向竖直向下，大小在地球表面附近约为9.8 m/s²，粗略计算时可取10 m/s²。g的大小与物体的质量、形状、材料无关，只与地理位置有关。”

评价任务

实验操作：☆☆☆
数据记录：☆☆☆
结论归纳：☆☆☆

设计意图

牛顿管实验是破除迷思的关键，通过“有无空气”的对比，让学生亲眼见证理想条件下的物理规律，建立“自由落体”的科学概念。DIS实验则让学生亲历科学探究全过程，从操作到数据处理，培养实验技能和科学思维。通过全班数据共享，体会测量的重复性与误差的存在，理解g的普遍性与近似性。

公式推导，深化理解
【10分钟】

一、从匀变速规律推导自由落体公式

（一）、类比迁移，建立数学模型。
教师引导：“我们已经知道自由落体是初速度为零的匀加速直线运动，其加速度为g。那么，我们能否将匀变速直线运动的一般公式应用到自由落体中？”
教师板书匀变速直线运动基本公式：v = v₀ + at，x = v₀t + ½at²，v² - v₀² = 2ax。
引导学生思考：在自由落体中，v₀ = 0，a = g，x = h（下落高度）。请学生尝试代入，推导出自由落体的专用公式。
学生在教师引导下得出：v = gt，h = ½gt²，v² = 2gh。
（二）、解读公式，理解物理意义。
教师逐条解读：
1. v = gt：下落速度与时间成正比，每秒增加约9.8 m/s。
2. h =½gt²：下落高度与时间的平方成正比，说明下落越来越快。
3. v² = 2gh：速度平方与下落高度成正比，可用于估算落地速度。
教师强调：这三个公式只适用于自由落体运动，即v₀=0、a=g、仅受重力的理想条件。

 

1. 回忆匀变速公式，参与公式推导。
2. 理解自由落体公式的物理意义。
3. 分析v-t和h-t图像，建立图像与规律的联系。
4. 笔记关键公式与图像特征。