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

该高中物理教学设计聚焦自由落体运动的概念、条件、规律及重力加速度，通过“接现金”小游戏和生活落体情境导入，以匀变速直线运动规律为前导知识支架，引导学生探究影响下落快慢的因素及运动性质。 特色在于情境驱动（“接现金”游戏贯穿课堂）、角色扮演（亚里士多德与伽利略辩论）、实验创新（牛顿管、手机同屏、phyphox软件验证重力加速度），融合科学探究（实验设计与数据处理）、科学思维（理想化模型建构）、科学态度与责任（科学家精神与家国情怀）。采用实验探究法、合作学习法及多媒体技术，助力学生提升探究能力与逻辑思维，为教师提供可操作的创新教学范例。

人教版（2019）高中物理必修一 第二章 匀变速直线运动 2.4 自由落体运动教学设计 学校名称 河北省成安县第一中学 教师姓名 蔡文辉 课例名称 2.4 自由落体运动 学段年级 高一年级 任教学科 高中物理 教材版本 人教版（2019）必修一 单元章节 第二章第四节 教学目标 1、 物理观念 （1）了解亚里士多德关于力与运动的主要观点，知道影响物体下落快慢的因素，能够通过实验探究过程理解自由落体运动的概念和产生条件。 （2）理解自由落体（重力）加速度，知道它的特点、大小和方向。 （3）通过实验，探究自由落体运动的特点和规律，会运用自由落体运动的特点和规律分析并解决相关问题。 2、 科学思维 （1）引导学生了解伽利略对自由落体运动的研究方法，明确重力加速度的意义，使学生对自由落体运动的规律有了更具体和深入的认识，同时加强学生质疑精创新神、科学推理和科学论证能力的培养。 （2）渗透物理方法教育，能够在研究物理运动规律的过程中抽象出一种理想化物理模型——自由落体运动。 3、科学探究 （1）引导学生了解并讨论伽利略研究自由落体运动的实验和推理方法， 并通过实验探究自由落体的运动，体会基于事实证据和科学推理对不同观点和结论进行质疑、分析和判断的科学研究方法。 （2）在实验过程中体会伽利略的逻辑+推理思维，培养学生的科学探究意识，使之能在观察和实验中发现问题、提出合理猜想和假设，并解决问题。 4、科学态度与责任 （1）教师引导学生了解亚里士多德、伽利略等科学家研究自由落体运动的艰辛过程，体会科学探索中的挫折和失败对科学发展、人类认识自然的意义，学习科学家们的坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度与科学精神，形成良好的科学态度。 （2）引导学生认识到物理研究是建立在观察和实验基础上的一项创造性工作，培养学生将课堂上所学知识应用到生活实际当中，真正达到学以致用的目的。 教学重难点 教学重点：对自由落体运动的概念的认识和基本规律的理解。 教学难点：探究自由落体运动的性质的过程并能够熟练的应用其规律解决实际问题。 学情分析 学生学习基础：在初中物理课本中，学生已经学过最简单的直线运动（匀速直线运动），进入高一阶段，第一章已经学习了描述运动的基本物理量（如位移、时间、速度、加速度等），理想化模型思想的建构（如质点），第二章又初步掌握了匀变速直线运动的基本规律（基本公式和相关推论），并能够运用匀变速直线运动的基本规律等知识解决一些简单的实际问题，这为自由落体运动的学习打下了见识的基础，此外学生已经掌握了匀变速运动的规律和处理方法，懂得利用打点计时器研究物体运动情况，也初步了解构建物理模型方法。 学生学习特点：高一学生的思维开始从具体的形象思维向抽象逻辑思维转变。他们能够处理更复杂的概念和理论，并开始用逻辑推理来解决问题。困难:部分学生会陷入“重的物体比轻的物体下落得快”的错误认知中，难以理解自由落体运动的本质，给本节课教学进度增加难度。 教学方法 演示法、启发式讲授法、 实验探究法、合作学习法/讨论法、多媒体辅助教学法、手机同屏 以学生为中心，线上线下相结合，符合新课标的基本理念。 　教学过程 情境/驱动性问题 教师活动 学生活动 设计意图 教学环节一：课堂导入 【情境一】测测你的反应时间小游戏——“接现金”。 【问题】 （1）为什么两位同学都没有抓住一元纸币呢？ （2）如何知道我们每个同学们的反应时间呢？ （3）如何改变游戏规则能 够让同学们接住呢？ 【情境二】日常生活中有哪些落体运动呢？ 教学环节二：新课讲授 【情境探究一】探究影响物体下落快慢的因素？ 【问题】 [问题1]：重的物体VS轻的物体，谁先落地？ [问题2]：物体下落的快慢是否与质量有关？ [问题3]你认为影响物体下落快慢的可能因素是什么？ [问题4]如何排除该因素的影响呢？ 【情境探究二】探究自由落体运动的规律 【问题】 [问题1]：自由落体运动是什么性质的运动呢？ [问题2]：通过那些实验器材来验证你的猜想？ [问题3] 利用打点计时器做重物下落实验时，得出的数据如何处理？ [问题4] 如何通过实验证明物体做自由落体运动的加速度为重力加速度呢？ 【学以致用】 【课堂总结】 【分层作业】 [教师活动1] 以真实的物理情境引导学生思考反应时间,激发其探讨的兴趣，由一位同学拿着纸币的一端，另一位同学两根手指放到纸币正中间，随时做好准备迎接挑战，谁能够夹住纸币，谁就可以获得它，当然，每位同学只有一次机会。让一个女生和一个男生分别来挑战“1元纸币”的小游戏。提出问题:为什么两位同学都没有接住纸币，什么原因造成的?如果换成我们结局会是什么呢？谁来挑战？ 通过本节课的学习，这个问题将迎刃而解。今天就让我们共同打开“自由落体运动”的大门，探索物理知识的奥妙。 【板书】2.4 自由落体运动 日常生活中，物体离开支撑物要落回地面，这样的落体运动司空见惯，李白曾在《望庐山瀑布》中通过“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”来描述瀑布从高处垂直落下的情景；杜甫在“七律之冠”的《登高》中用“无边落木萧萧下，不尽长江滚滚来”来描述无边无际的落叶萧萧落下；岑参曾这样描述雪花的下落，“忽如一夜春风来，千树万树梨花开”……，诸如此类的落体运动，我们随处可见，那同学们有没有仔细观察过他们的运动情况，有没有比较过他们的运动快慢呢？这是我们这节课需要探究的第一个问题。 【任务1】探究影响物体下落快慢的因素（认真研读课本P47-48页，完成自主预习部分） 请同学们拿出自己自主预习的导学案： 学生交流讨论,解答思考题。 关于“重的物体VS轻的物体，谁先落地”这个问题，早在两千我多年前，古希腊学者亚里士多德就曾经研究过这个问题。他认为，“重的物体下落的快”。然而，物理学家伽利略利用逻辑和推理得出这样的结论，他认为“轻重物体下落一样快”。那到底是重的物体下落的快还是轻的物体下落的快呢？带着这个问题我们跨越时空进行一次精彩绝伦的“跨越时空的对话”。邀请两位同学分别Cosplay扮演亚里士多德和伽利略。 亚里士多德分别让羽毛（轻的物体）和钢笔（重的物体）从同一高度下落，发现钢笔先落地，因而他得出的结论是重的物体下落的快。此时伽利略提出质疑，如果我有一个重的物体和一个轻的物体。我将它们绑在一起，那么理应它们的下落速度更快，但实际上轻的物体会拖累重的物体，使它的速度变慢，所以你的说法是自相矛盾的。由于物体下落的速度会受到空气阻力的影响，那没有空气阻力的情况又是怎么样的呢？哎，由于当时科技的限制，根本无法达到没有空气阻力的理想状况，至于真正的情况如何，则留给后世来研究吧。 根据两位学者提出的质疑，我们后人则应用当下的科技，通过“真空管”来验证这个猜想，让学习成为一个闭环。通过刚才的实验让学生回答那4个问题。 归纳总结 自由落体运动是理想化模型。 【板书】一、自由落体运动 (1)定义： (2)条件： (3)理想化模型： 【任务2】自由落体运动的规律 请同学们通过预习优化设计来总结。 课前学生做的导学案利用希沃的“拍照上传”功能来分享优秀作业， 通过希沃展台同屏的功能，把昨天利用豆包软件中的“拍照答疑”来批阅的导学案中常见的“易错点”展示给同学们看，引起学生注意。 再展示一个书写工整，对学生规范答题提出要求。 【演示实验一】为了支持“问题探究式教学”活动，先采用了自由落体仪来演示实验，利用了“手机同屏”功能，将手机拍摄的演示实验过程实时捕捉到的画面投影到电脑端，便于坐在后面的同学可以清楚的观察实验现象 【小组合作探究实验二】：5分钟 小组合作探究实验得到自由落体运动是初速度为零的匀变速直线运动；在小组合作探究实验过程中采用了“手机同屏”功能让学生利用图像法处理实验数据给大家讲解一下。 【用phyphox软件来演示实验三】此外还借助新技术phyphox软件来证明自由落体的加速度就是重力加速度g,这个过程中有效降低了数据处理难度，减小了实验误差，增加了时效性，更节省时间。通过三组实验的对比，有效训练了学生的逻辑思维能力，分析和解决问题的能力，培养学生团结合作的能力。 【板书】二、自由落体运动加速度 (1)定义： (2)方向： (3)大小： 【板书】三、自由落体运动的规律 【揭秘时刻】通过本节课的学习，大家思考一下，本节课如何测学生的“反应时间”，那我们如果要想接住纸币，应如何改进小游戏？ 【学以致用】 判断和选择题课堂练习检测本节课知识点的掌握情况。 【蔡老师的发福利环节】 为充分体现“学生主体，教师主导”的教育原则，充分发挥学生的主观能动性，所有学生争做课堂小主人。 【课堂总结】本节课我们的收获有哪些呢，我们一起来总结一下：自由落体运动的定义，条件，理想化模型，重力加速度的定义、方向，大小以及自由落体运动规律的应用，大家对号入座，看看还有哪些部分没有掌握的，课下再下点功夫，要坚信“皇天不负有心人”，加油！ 【分层作业】整理笔记，分层教学，必做和选做题，达到因材施教目的。 【结束语】“科学没有国界，但科学家都有祖国”，警示中华儿女除了要有对知识上下求索的精神，还要有爱国主义精神，在十月一号来临之际带领全班同学利用手势舞预祝我们祖国母亲生日快乐，强国有我，请祖国母亲放心。让学习成为一种习惯，去发现物理的奥妙，培养学生的社会责任感。 [学生活动1] 认真观察所获即所得小游戏，思考教师提出的问题。 [回答]： （1）他们的反应时间太长。 （2）不知道。 （3）不知道。 同学们面面相觑，不知道怎么回事。此时，好奇的想着，如果换成自己会不会也接不住一元纸币。 学生一起思考和回忆生活中落体运动的情景，感同身受。 [学生活动2] 同学们通过导学案和两位同学的话剧表演，以及认真观察“牛顿管”中羽毛和铁球的下落情况，归纳、总结。 [回答]： 师生共同总结： （1）：平常我们看到的是重的物体先落地。 （2）：物体下落的快慢与质量无关。 （3）：影响物体运动快慢的因素是空气阻力的作用。 （4）：真空条件。 同学们课前已经初步了解了实验原理和实验器材，认真观察实验步骤，小组合作完成实验。 教师在学生做实验之前先提出实验过程中的注意事项、以及实验的要求。 这里用新软件让手机做自由落体运动实验失败了，从而带领学生：分析失败原因。（1）手机屏幕水平朝上，对应的空气阻力比较大。（2）另外教师操作过程中，难免手中有汗，使得手机两侧与两手指间不会同时分离。在空中发生偏转。 [回答]： 学生共同总结： （1）：利用h=来求时间；此外，我们还可以通过人的反应时间大概是0.2秒，那么能够接住的高度大概应该是20cm，而我们两根手指放到纸币正中间，大概长度才十多厘米，我们肯定接不住，因而，我们可以采用挑战者的手往上提或者被挑战的手往下接。 学生依次排好队，随机点红包获得奖励一份。 总结本节课的知识点 认真聆听做笔记 通过比一比赛一赛挑战“接纸币”的小游戏导入，创设问题情境，适应当下高考试题“无情境，不命题”的命制原则，激发学生的学习兴趣，活跃课堂气氛。通过自制“接现金”小游戏来带代替“反应尺”，让学生们更有动力，让同学们参与进来，上来挑战，直观的引起学生的注意，让学生在轻松氛围中接触新知识，降低学生学习的畏难情绪，符合学生“玩中学”的天性，引导学生观察思考，激发学生的求知欲，以问题为导向引入本节课。 两位同学分别Cosplay扮演亚里士多德和伽利略，使课堂更加多元化和趣味化。让原本枯燥无味的物理课变成有意思的小话剧课堂。 通过希沃展台同屏的功能，把昨天用豆包批阅的导学案中常见的“易错点”展示给同学们看，引起学生注意。再展示一个书写工整，步骤简洁明了的学生导学案给大家。让学生更直观的给出评价，实现“学生间的互评”，对学生规范答题提出要求。 引导学生提高其发现问题—提出猜想—提出假设—解决问题的能力。 前后呼应，回扣本节课的问题导入式，使课堂更完整。 采用AI互动小程序“随机选人”环节，共选出2位同学进行个人PK，看谁做的又对又快。在这里采用的是希沃中自带的课堂活动“拔河比赛”和“森林运动会”两个小游戏，通过个人PK，让学生有“比赶超”的精英意识、竞争意识，同时也可以检验学生对本节课知识点的掌握情况，提高他们的听课效率，活跃课堂气氛，帮助学生突破本节的重、难点。也体现了陶行知先生的“做中学，学中做，知行合一”的教育理念。 让学生共同总结本节课你的收获，形成思维导图，让学生查漏补缺。 分层作业，提出考点引起学生的关注。 对学生提出期望，引用钱三强所说过的话：“科学没有国界，但科学家都有祖国”，警示中华儿女要有上下求索的精神，让学习成为一种习惯，培养学生的社会责任感，此外还要有家国情怀，热爱祖国。 教学反思 【创新点】课前：设计了自由落体运动学习任务清单，此外，还分享了石头和羽毛谁先落地的微课视频，学生可以利用每个小组的平板来观看，充分利用人工智能技术对教法创新和学生学习活动的支持，使同学们在诙谐幽默的Rap说唱乐中降低学生学习高中物理的畏难情绪，有助于学生的高效预习新知识。 课中：本节课采用比一比、赛一赛“接现金”的小游戏导入，通过两位同学接不住现金这一现象来抛出问题，让学生带着问题进入本节课的探讨，提高学生观察、质疑能力，小游戏当中的问题贯穿始终，前后呼应，体现了课堂的连贯性和完整性。为了攻克本节课的难点采用“问题探究式教学”，分别采用了演示实验和小组合作探究实验来完成探究活动二，采用了“手机同屏”功能，便于课堂活动的高效展开。此外还借助新技术phyphox软件来证明自由落体的加速度就是重力加速度g,有效降低了数据处理难度增加了时效性。通过三组实验的对比，有效训练了学生的逻辑思维能力，分析和解决问题的能力，培养学生团结合作的能力，警示中华儿女要有对知识上下求索的精神，爱主义精神。让学习成为一种习惯，培养学生的社会责任感。 【不足之处】课后：处理数据时虽然可以自动拟合出自由落体运动位移-时间平方的图线，并得到图线对应的数学解析式，但图像没有过原点，这里可以提前通过数据自己用软件再次拟合图线，观察图像是否过原点，进而验证结论。另外，课上巩固练习可以再多点；课堂上个别过渡语不够自然，顺畅，精炼，课下仍需认真研读教材，教参，让自己的整个物理课堂简洁紧密，自然得体。 学科网（北京）股份有限公司 $