2.4 自由落体运动 物理与信息技术融合课件 -2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

该高中物理课件围绕自由落体运动展开，涵盖定义、条件、重力加速度及相关公式。课堂从“轻重物体下落快慢”问题导入，通过AI模拟亚里士多德与伽利略对话引发思考，再用AI仿真牛顿管实验验证，借助Phyphox软件分组探究获取数据，最终推导运动规律，构建问题到实验再到规律的学习支架。 其亮点是信息技术深度融合教学，通过AI跨时空对话和实验模拟（科学探究），Phyphox软件分组测量与数据处理（科学思维），引导学生从实证中总结重力加速度规律（科学论证）。这种探究式方法提升学生实验与数据分析能力，也为教师提供直观高效工具，助力核心素养培养。

月亮悄悄翻过小山坡。月光慢慢悠悠，温柔的伞。 物理学科与信息技术深度融合 《AI赋能：自由落体运动》教学设计 一、基本信息 课题：AI赋能：自由落体运动 课时：1课时（45分钟） 授课对象：高中学生 授课教师：xx 授课类型：新授课​ 融合技术：AI 仿真实验平台、Phyphox 手机传感器、AI 模拟数字人，AI 模拟点名。 二、教学目标 (一)学科核心素养目标 1.物理观念:学生能准确描述自由落体运动的定义(物体只在重力作用下从静止开始下落的运动)，理解其运动性质(初速度为零的匀加速直线运动)，掌握自由落体加速度(g)的数值、方向及影响因素。 2.科学思维:通过对比不同物体下落的实验现象与AI 模拟数据，培养抽象概括、逻辑推理能力，能基于证据判断“重快轻慢”观点的局限性，建立自由落体运动的物理模型。 3.科学探究:借助信息技术工具(AI 仿真实验平台、Phyphox 手机传感器)设计实验，收集、处理自由落体运动的位移、时间数据，分析数据并推导运动规律，提升科学探究的严谨性与创新性。 4.科学态度与责任:了解伽利略对自由落体运动的研究历程，体会科学研究中质疑、实证的精神;结合 AI技术在物理实验中的应用，认识科技与物理学发展的相互促进关系，增强科技应用意识。 （二）过程与方法 1.通过AI模拟牛顿管实验，初步学会运用数字化工具探究物理规律的方法。 2. 借助Phyphox软件完成分组实验，提升数据测量、分析与归纳能力。 3.通过跨时空对话情景，培养历史唯物主义视角下的物理思维。 （三）情感态度与价值观 1.感受信息技术与物理学科融合的魅力，激发科学探究兴趣。 2. 认同“实验是检验物理定律的标准”，培养严谨的科学态度。 三、教学重难点 重点：自由落体运动的定义、条件及运动规律（公式）。 难点：通过实验验证自由落体运动是匀加速直线运动，理解重力加速度的普遍性。 四、教学准备 1.教师工具：多媒体课件（PPT）、AI模拟牛顿管实验软件、Phyphox软件操作演示视频、分组实验任务单。 2.学生工具：每组配备铁架台、毫米刻度尺、气球、钩码、小针、安装Phyphox软件的智能手机。 3.前置准备：提前让学生在手机上安装Phyphox软件，熟悉“探究自由落体运动规律”模块的基本操作。 五、教学过程 （一）情景导入：AI跨时空对话（5分钟） 1. 问题抛出：教师展示“轻重不同的两个物体下落”的图片，提问：“轻重不同的物体从同一高度落下，哪个下落得更快？”引导学生结合生活经验发言（可能出现“重的下落快”“一样快”等不同观点）。 2. AI情景创设：播放“亚里士多德与伽利略跨时空对话”AI模拟片段，呈现亚里士多德“重物下落快”的观点与伽利略的质疑，引发认知冲突。 2. 导入课题：教师总结：“两千多年前的争论如何验证？今天我们将借助AI与现代技术，揭开自由落体运动的奥秘。” （二）实验探究：AI模拟破迷思（8分钟） 1.实验引入：教师明确“实验是检验物理定律的标准”，提出：“现实中物体下落受空气阻力影响，如何排除干扰？”引出牛顿管实验。 2.AI模拟操作： - 教师演示AI模拟牛顿管实验：依次展示“1个标准大气压”“部分抽气”“真空状态”下，玻璃珠、铁块、木块、羽毛的下落过程，同步标注实验条件（如气压值0kPa为真空）。 - 引导学生观察：不同气压下物体下落的差异，重点关注真空状态下所有物体是否同时落地。 3.结论归纳：学生结合观察结果总结：空气阻力是影响物体下落快慢的主要因素；若排除空气阻力，轻重不同的物体下落快慢相同。 （三）概念建构：明确自由落体运动本质（5分钟） 1.定义提炼：结合牛顿管实验结论，教师给出自由落体运动的定义，用PPT“划重点”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。” 2.条件拆解：通过提问“满足哪些条件才是自由落体运动？”，引导学生梳理出两个核心条件：①只受重力作用；②从静止开始（初速度为0）。 3.现实辨析：提问“树叶下落是自由落体运动吗？”，帮助学生理解：现实中若空气阻力远小于重力，可近似视为自由落体运动（如石块下落），深化对定义的理解。 （四）实验探究2：现代化信息技术探究实验：用Phyphox测重力加速度（12分钟） 1.实验目的：明确任务——通过测量自由落体的高度和时间，探究其运动规律，计算重力加速度g。 2.方案讲解： （1）介绍实验器材：铁架台（固定气球）、钩码（重物）、刻度尺（测高度）、Phyphox软件（测时间）、小针（刺破气球）。 （2）演示实验步骤：①组装装置，固定带钩码的气球；②用刻度尺测钩码底部到架台底部的高度h；③打开Phyphox“探究自由落体运动规律”模块，点击开始；④刺破气球，钩码下落，软件自动记录时间t；⑤重复测量3次取平均值。 3.分组实验：学生分组操作，教师巡视指导，重点关注：①高度测量的准确性（毫米刻度尺读数）；②软件操作的同步性（刺破气球与计时的配合）；③数据记录的规范性（填写任务单表格）。 4.数据处理：将数据结果拍照上传AI软件分析生成报表. （五）规律总结：推导自由落体运动公式（7分钟） 1.运动性质判断：引导学生观察各组计算的加速度值，发现“同一地点，不同重物的加速度基本相同”，得出结论：自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动，其加速度即为重力加速度g，方向竖直向下，通常取9.8m/s²。 2.公式推导：回顾匀变速直线运动的通用公式（v=v+at、x=vt+at²、v²-v0²=2ax），因自由落体运动中v0=0、a=g、位移用h表示，师生共同推导得出：速度公式：v=gt ，位移公式：h=gt² ，位移速度公式：v²=2gh 3.公式强调：用PPT突出公式中的物理量含义及单位，提醒学生“g的取值需根据题目要求确定，未说明时取9.8m/s²”。 （六）巩固练习与课堂总结（5分钟） 1.即时反馈：展示2道练习题，学生独立完成后集体订正，强化对定义和公式的应用： 第1题（概念辨析）：通过分析树叶、掷出的石块、滑落的钢笔等运动，巩固自由落体运动的条件（正确答案C）。 第2题（公式应用）：结合“0.8m高处释放小球”的情景，运用v=gt、h=gt²计算速度和距离，深化公式理解（正确答案C）。 2.课堂小结：教师用思维导图形式梳理核心内容： 核心条件：只受重力、初速度为0 运动性质：初速度为0的匀加速直线运动 。 关键物理量：g=9.8m/s²（方向竖直向下） 核心公式：v=gt、h=gt²、v²=2gh 。 （七）布置作业（3分钟） 1. 基础作业：完成教材P54A组习题，巩固公式应用。 2. 实践作业：用Phyphox软件测量自家阳台高度（通过自由落体时间计算），拍摄实验视频（含操作过程、数据记录），上传至班级群，教师课后点评。 学科网（北京）股份有限公司 $物理」 物理学科与 《A赋能： PHYSICS 信息技术深度融合 自由落体运动》 学习目标 1、理解自由落体运动的定义 速度为零、只受重力的匀加速直 2、知道重力加速度g的数值 方向。 3、掌握自由落体运动的速度 用公式解决简单问题。 明确其是初 线运动。 (通常取9.8m/s2)及 公式、位移公式，能运 情景导入 轻重不同的两个物体落下，哪个下落的快？ 人工智能：亚里士多德与伽利略跨时空的对话 重的物体下落得快！ 实验是检验物理定律的标准！ 定律 实验 验证重物、 轻物谁下 利用A模拟仿真实 验一牛顿管实验。 落得快？ 牛顿管实验 牛顿管实始 实自前 1实验日的 实状只理 1帮学生理辉白由落沫远动。 免费 2理架卷话体运动快餐的因系， 实丝西材 金 实整步装 采 实空结论 皮奖珠铁块木块羽毛 真空状态 DkPa 1个标准人二日 真空状态202.B 步要一：点击“开始”、“倒置牛领管”，开始实歌。 打开实验 自由落体运动 划重点 1.定义：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。 2条件：①只受重力作用；②从静止开始 情景探究：phyphox软件分组探究自由落体运动的规律 实验原理：利用刻度尺测量 重物自由落体的高度，以及 Phyphox软件的声强计测量 物体自由落体的时间。 实验器材：气球、钩码、铁 架台、毫米刻度尺、小 针、Phyphox软件 情景探究：phyphox软件分组探究自由落体运 3:16 phyphox 实验步骤： experiments 原始传感器 光 1组装实验装置，放置物体。 从光传感器获取原始数据 加速度（不含g) 从所调的线性加速度计识 2获取下落高度：待物体稳定后，测量物 压力 从气压计铁得原始数据。 含(g)的加速度 铁得加速度计的原始数据 体底部到架台底部的距离。 定位(GPS) 从卫星导航获得原始位 磁力计 从磁力计获得原始数据 3打开ohyphox应用：选择探究自由落体 陀螺仪（转动速率 从陀螺仪花加后么女探 不存的实验状态 运动规律”实验，点击开关按钮。 探究自由落体运动 era Brigntneso tum 4.获取下落时间：刺破气球，物体下落至 Measure the luminance Color(Hue Satura Determine the color usir 最低点，点击暂停，放大图像，获取数据， Depth sensor(Lil Measure distances usin Timers Camera stopwato 记录时间间隔。 Measure times between Camera stopwato Measure times between 不 的规律 区80零棉ll53 得原始数据，能得到不. 这个传感器不会扣除 数据 规律 nance) i.e.the brightness obs... ation Value) ng the hue saturation... DAR/ToF) g the depth sensor h:Brightness changes in brigh h:Color changes in color 情景探究：phyphox软件分组探究自由落体运动的规律 A 组别 1 2 3 4 5 下落高 h 度(m) : 下落时间(s) V 加速度(a) 同学！叫 你了哦！ 情景探究：phyphox软件分组探究自由落体运动的规律 组别 2 3 4 5 下落高 0.20 0.45 0.80 1.10 1.40 度(m) h 下落时间(s) 0.202 0.303 0.404 0.474 0.535 01 B 加速度(a) 9.80 9.80 9.80 9.79 9.78 在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同这个励速度叫作自 由落体加速度，也叫重力加速度，通常用g表示。 划重点崩 自由落体运动的规律 匀变速直线运动 自由落体运动 速度公式： vigt v=gt 位移公式： x这+g2-h-子g 位移速度公式： v222g一22gh 练习： 1.下列物体的运动可以看成自由落体运动的是(C) A。树叶自由下落的运动 B。被用力掷向地面的石块 C。从桌边自由滑落的钢笔的运动 D。从水面自由落到水底的石子的运动 2.从距地面高为0.8m处的同一位置间隔0.2s先后由静止释放 阻力，重力加速度。当甲球刚要落地时，乙球位置如图所示， A.此时甲球的速度大小为8m/s B.此时乙球的速度大小为6m/s C,此时两球相距0.2m 乙球再下落0.2s落地 甲、乙两个可视为质点的小球，忽略空气 下列说法正确的是 (D) Oz ○甲 n 课堂总结 从静止开始 只受重力 自由落体运动 M=8 初速度为零 匀加速直线运动 g≈9.8m/s)=gt h=1gt2 v=2gh 课后作业： 基础作业： 实践作业： 自由落体时 教师点评。 完成教材P54A组习题 用Phyphox测量自家阳台高度（通过 间计算)，上传实验视频至班级群， 谢 谢 代null