2.4 自由落体运动 教学设计-2025-2026学年高一上学期物理粤教版必修第一册

第二章 第四节《自由落体运动》教学设计 【课题】自由落体运动 【教学时间】40分钟 【教学对象】高一（上） 【教材】粤教版必修第一册第二章第四节 【教学内容分析】 1.本节课在教材中的地位和作用 学生前面已经学习认识匀变速直线运动及其速度、位移特点，匀变速直线运动的规律。本节课结合物理学史相关知识，通过实验，认识自由落体运动的规律。自由落体运动是匀变速直线运动抽象模型的一种，学习本节内容，不仅可以更好地掌握匀变速直线运动的规律，也为学习其他匀变速直线运动提供一种参考，同时为学习更复杂的运动做好准备。 2.课程标准对本节的要求 内容要求：通过实验，认识自由落体运动。结合物理学史相关内容，认识物理实验与科学推理在物理学研究中的作用。 教学提示：注重在机械运动情境下培养学生的运动观念和模型建构等物理学科核心素养。教学过程中应多联系生产生活实际，从多角度创设情境，引导学生讨论，让学生体会建构自由落体模型的必要性及方法等。引导学生结合物理学史认识实验探究与科学思维的结合对物理学发展的重要作用。 学业要求：了解建立自由落体运动模型方法和使用条件。知道证据是物理研究的基础，能使用简单直接的证据表达自己的观点。 3.教材内容安排 教材先通过回顾物理学史中的亚里士多德和伽利略对影响物体下落快慢的研究，然后实验探究不同种情况下物体真实下落的情况，最后得出结论：物体下落快慢与物体的轻重无关。再通过“观察与思考”中牛顿管演示物体下落的现象，得出影响下落物体运动快慢的因素是空气阻力的作用，没有空气阻力时，轻重不同的物体只受重力的作用，下落的快慢相同。引出自由落体运动的概念。 先通过前面的学习，猜想自由落体运动是一种简单的加速运动，即匀加速直线运动。然后通过“讨论与交流”验证自由落体运动是一种初速度为零的匀加速直线运动。用列表的形式给出一些城市或地区的重力加速度。之后，再根据匀变速直线运动的基本公式及其推论都适用于自由落体运动，得出自由落体运动的速度公式和位移公式等规律。 4.教材的特点 教材把历史上古希腊学者亚里士多德和意大利学者伽利略对影响物体下落快慢的因素的观点，用硬币和纸片真实做实验与探究，得出物体下落快慢与物体轻重无关，引出自由落体运动。利用牛顿管，通过控制“空气多少”这一因素，找出影响物体下落快慢真正的因素是空气阻力，得出自由落体运动定义。通过“讨论与交流”对小球做自由落体运动的频闪照片进行分析，得出自由落体是一种初速度为零的匀加速直线运动的规律。这些物理学史与实验探究、实验与推理的多种结合，有利于学生从各个角度学习和掌握新知识。 5.对教材的处理 在探究影响物体下落快慢的因素、物体做自由落体运动的条件、性质、规律等问题过程，引导学生运用相应的学习方法，去自行探究、归纳、发现，解决问题，教师在关键处予以点拨。 【学生情况分析】 1. 学生的知识基础 已经学习了匀变速直线运动的特点：速度均匀变化，加速度恒定。连续相等时间内的位移不等，而位移变化量相等。学习了匀变速直线运动的规律：包括位移、速度公式等。 2. 学生的心理特点 学生学习并掌握了匀变速直线运动的特点、匀变速直线运动的规律，有利用已学知识解决问题的想法。 3. 学生的认知困难 　　学生虽然掌握了匀变速直线运动的特点、匀变速直线运动的规律，但利用所学解决问题的能力不足。对建构自由落体运动模型的抽象思维较弱。 【教学目标】 1.物理观念 通过实验探究与演示实验，知道影响物体下落快慢真正的因素是空气阻力，知道自由落体运动的条件、特点和性质。 2.科学思维 （1）通过实验探究与科学推理相结合，理解自由落体运动模型建构的思想方法。 （2）通过“讨论与交流”验证自由落体运动是一种初速度为零的匀加速直线运动。 （3）根据匀变速直线运动的基本公式及其推论都适用于自由落体运动，得出自由落体运动的速度公式和位移公式等规律。 3.科学探究 （1）通过实验与探究，得出物体下落快慢与物体轻重无关。 （2）通过观察与思考，找出影响物体下落快慢真正的因素是空气阻力。 （3）通过对小球做自由落体运动的频闪照片进行分析，得出自由落体是一种初速度为零的匀加速直线运动的规律。 3.科学态度与责任 通过实验探究与科学推理相结合，理解自由落体运动模型建构的思想方法。形成尊重事实、实事求是的科学态度。 【教学重点】 　　1.知道自由落体运动的条件、特点和性质。 　　2.掌握自由落体运动的规律，知道在地球上不同地方，重力加速度的大小不同。 【教学难点】 　　了解伽利略研究自由落体运动的研究方法。 【教学策略设计】 　　1.教学方法 采用问题探究式教学，创设不同的物体下落是越重的物体下落得快还是越轻的物体下落得快的问题情境，结合相关物理学史内容，讨论与交流，实践寻求答案，得出结论。再通过建立自由落体运动的概念，分析小球做自由落体运动的频闪照片，两个连续相等时间内的位移差相等，引导学生得出自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，进而探究重力加速度、基本关系式等规律。 　　2.学法指导 尝试式指导法，由物体下落是越重的物体下落得快还是越轻的物体下落得快等问题，引导学生在解决问题、探求答案的过程中，让学生自己选择、运用相应的学习方法，去自行探究、归纳、发现，教师在关键处予以点拨，使学生在顿悟中理解应用学法。 　　3.教学媒体设计 教学电脑和一体机，课件，硬币、纸片，牛顿管、抽气泵。 【教学流程图】 提出问题，实验探究 通过回顾物理学史中的亚里士多德、伽利略对影响物体下落快慢的研究，实验探究不同种情况下物体真实下落的情况，引导学生明白没有空气阻力时，物体下落快慢是相同的。 建立概念，探寻规律 通过建立自由落体运动的概念，分析小球做自由落体运动的频闪照片，两个连续相等时间内的位移差相等，引导学生得出自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，进而探究重力加速度、基本关系式等规律。 实验探究，解决问题 通过与小组成员合作完成“测反应时间”实验和解决实际问题，引导学生进一步理解自由落体运动的规律。 总结提升，形成思想 引导学生总结自由落体运动的规律，认识物理实验和科学推理在物理学研究中的重要作用。 物理观念 实验探究 科学思维 科学态度与责任 【教学过程设计】 教学环节和教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 【提出问题，实验探究】 1、 影响物体下落快慢的因素 历史上，古希腊学者亚里士多德曾认为，重的物体下落快，轻的物体下落慢，并断言物体下落快慢是由它们的重量决定的。 2000多年后，意大利的青年学者伽利略对亚里士多德的论断表示了怀疑，从“重的物体比轻的物体落得快”的前提，推断出互相矛盾的结论。伽利略由此推断，重的物体不会比轻的物体下落得快。 实验与探究： 1.将面积相同的硬币和纸片同时从同一高度由静止释放，仔细观察，看看有什么发现？ 2.按表中的实验内容进行实验，看看有什么发现，并将实验现象以及对应的结论填入表格中。 观察与思考： 观察牛顿管倒立过来后物体（形状、质量都不同的金属片和小羽毛）下落的快慢情况： 1.牛顿管内有空气。 2.牛顿管内的空气被抽出一些。 3.牛顿管内空气被全部抽出（近似真空）。 结论：没有空气阻力时，物体下落快慢相同。 提问1：物体由静止从某一高处下落的运动是一种常见的现象，这种物体下落的运动有没有一定的规律可循呢？ 提问2：不同的物体下落有快有慢。是越重的物体下落得快呢，还是越轻的物体下落得快？ 与学生一起分析伽利略的推理过程。 让学生完成实验与探究 提问：探究1的答案是？ 提问：探究2的答案是？ 提问：影响物体下落快慢的因素可能是什么？ 让学生协助老师完成实验，让其他同学观察看到的现象。 提问：没有空气阻力时，物体下落快慢相同吗？ 思考、回答问题。 同老师一起分析伽利略的推理过程。 完成实验与探究，回答问题。 探究1应该是：较重的硬币下落快。 探究2应该是：搓成团的纸下落快，结论为一样重的物体下落不一样快。小纸下落快，结论为轻的物体下落快。 总结：从上面的实验结果可以初步看出，物体下落快慢与物体的轻重无关！ 回答：空气。 观察，回答：相同。 通过回顾物理学史中的亚里士多德和伽利略对影响物体下落快慢的研究，实验探究不同种情况下物体真实下落的情况，引导学生明白没有空气阻力时，物体下落快慢是相同的。 【建立概念，探寻规律】 2、 自由落体运动 1.定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。 2.只有在真空中才能发生。 如果空气阻力的作用较小，可以忽略不计，物体的下落可以看作自由落体运动。 讨论与交流： 分析小球做自由落体运动的频闪照片，两个连续相等时间内的位移差是否相等？ 三、自由落体运动的规律 1.运动性质：初速度为零的匀加速直线运动。 2.自由落体运动的加速度： （1）定义：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同。这个加速度叫作自由落体加速度，也叫重力加速度，用符号表示。 （2）方向：竖直向下。 （3）大小：①一般情况，粗略计算。②值随纬度升高而增大，随高度升高而减小。 3.自由落体运动的基本公式: 提问：自由落体运动的条件是什么？ 让学生明确两个条件：只受重力和从静止下落。 提问：如果空气阻力的作用相对于物体的重力较小，可以忽略不计，物体的下落可否看作自由落体运动？ 让学生分析小球做自由落体运动的频闪照片，提问：两个连续相等时间内的位移差是否相等？说明自由落体运动是什么样的直线运动？ 提问：自由落体运动的加速度大小和方向改变吗？ 让学生明白：在同一地点，重力加速度不变，不同地点一般不同，不同高度也不一样。 提问：既然自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，那么它的位移、速度公式怎么表达？ 思考，回答的可能答案：没有空气阻力的下落运动。 回答：可以。 计算，得出相等的结果：相等，回答：自由落体运动是匀加速直线运动。 可能回答：不变。 理解重力加速度的特点。 讨论、给出公式。 通过建立自由落体运动的概念，分析小球做自由落体运动的频闪照片，两个连续相等时间内的位移差相等，引导学生得出自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，进而探究重力加速度、基本关系式等规律。 【实验探究，解决问题】 做一做： 练习： 近年来多次发生高空坠物造成人员伤亡的事件，于是就有人做了一个实验：在高为的楼房阳台上，自由释放一颗质量为的石子，计算：（空气阻力不计，) （1）石子经过多长时间落到地面？ （2）石子落地的速度是多大？ （3）石子最后内运动的位移大小？ 让学生小组合作，测反应时间。 让学生完成练习、展示解题过程。 给出正确答案： 解析：（1）石子做自由落体运动，有 ， 得石子下落的时间。 （2）落地时的速度大小 。 （3）石子最后前的运动时间 ， 石子最后内运动的位移大小 ， 解得 。 小组合作，测反应时间。 完成练习、交流讨论、展示解题过程。 通过与小组成员合作完成“测反应时间”实验和解决实际问题，引导学生进一步理解自由落体运动的规律。 【总结提升，形成思想】 1.影响物体下落快慢的因素： 不是轻重，是空气阻力 2.自由落体运动： 物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。 3.自由落体运动的规律： （1）运动性质：初速度为零的匀加速直线运动 （2）重力加速度 （3）自由落体运动的基本公式： 引导学生对整个课堂知识进行总结。 总结学习过程得到的重要结论。 引导学生总结自由落体运动的规律，认识物理实验和科学推理在物理学研究中的重要作用。 【板书设计】 第二章 第四节《自由落体运动》 1.影响物体下落快慢的因素：空气阻力 2.自由落体运动： 物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。 3.自由落体运动的规律： (1)运动性质：初速度为零的匀加速直线运动 (2)重力加速度 (3)自由落体运动的基本公式:， 学科网（北京）股份有限公司 $