2.4 自由落体运动 导学案-2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

该高中物理导学案围绕自由落体运动展开，引导学生掌握其定义、产生条件、运动性质及重力加速度规律，推导相关公式。通过纸片与硬币下落、牛顿管等对比实验，从生活现象过渡到理想模型，搭建从具体到抽象的学习支架。 资料突出科学探究与科学思维，设计师生互动实验、小组讨论及打点计时器实验数据处理，培养模型建构与科学论证能力。融入伽利略对自由落体的探究史，渗透科学态度与责任，当堂检测题分层设计，助力学生巩固物理观念，提升解决实际问题的能力。

2.4自由落体运动（导学案）解析版 班级：高一（ ）班 姓名： 一、学习目标 1.了解物体下落的运动特点，知道空气阻力是影响物体下落快慢的主要因素。 2.掌握自由落体运动的定义、产生条件和运动性质。 3.理解重力加速度的大小、方向和变化规律。 4.掌握自由落体运动的速度、位移公式，能运用公式解决简单落体问题。 5.了解伽利略对自由落体运动的探究过程，体会物理实验与科学推理的研究方法。 二、课前预习 （一）基础填空 1.生活中轻重不同的物体下落快慢不同，主要是受到__空气阻力_的影响。 2.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。 3.自由落体运动是初速度为__零_的__匀加速__直线运动。 4.自由落体的加速度叫做__重力加速度_，方向__竖直向下_，地面附近大小约为_9.8m/_。 （二）简单思考 1.质量大的物体一定下落得更快吗？为什么？ 思考1：不一定；下落快慢由空气阻力和重力共同决定，与质量无必然关系。 2.树叶飘落能不能看作自由落体运动？说明理由。 思考2：不能；树叶受到的空气阻力较大，不满足“只受重力”的条件。 三、课堂探究 探究一：探究影响物体下落快慢的因素（师生互动实验） 1.对比实验1：纸片与硬币下落 （1）平铺纸片与硬币同时从同一高度静止释放：_硬币_下落快。 （2）揉成团的纸片与硬币同时从同一高度静止释放：_几乎同时落地_。 小组讨论：纸片质量不变，下落快慢改变的原因是__空气阻力减小_。 2.牛顿管实验探究 （1）管内有空气时：羽毛__下落慢_，铁片__下落快__。 （2）管内抽成真空后：羽毛与铁片__同时落地_。 3.小组归纳结论 物体下落快慢与物体质量__无关__（有关/无关）； 影响物体下落快慢的主要因素是_空气阻力_； 若忽略空气阻力，所有物体下落快慢__相同__。 探究二：自由落体运动模型建构 1.自由落体定义填空 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.自由落体两大条件（学生总结） ①__初速度为零_；②_只受重力_。 3.模型理解辨析（小组抢答） （1）自由落体运动是__理想_（理想/实际）物理模型。 （2）生活中阻力远小于重力的下落运动，可__近似看作_自由落体运动。 探究三：实验探究——自由落体运动的性质 1.实验器材 铁架台、打点计时器、低压交流电源、重物、纸带、刻度尺 2.实验原理 若物体做匀变速直线运动，则相邻相等时间内位移差_恒定_，即Δx=a。 3.实验步骤 （1）固定打点计时器，接通电源； （2）手提纸带，让重物靠近打点计时器，静止释放； （3）选取点迹清晰纸带，每5个点取一个计数点，时间间隔T=0.1s； （4）测量各段位移，记录数据。 4.实验数据记录表（学生填写） 计数点 0 1 2 3 4 时间 t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 各段位移 x/cm — 4.85 14.65 29.40 49.10 5.数据处理与探究结论 计算相邻位移差值：Δx近似相等，说明重物下落做__匀加速__直线运动。 初速度为__零_，因此：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。 探究四：重力加速度的规律探究 1.定义填空 自由落体的加速度叫做__重力加速度_，符号为__g__。 2.大小与方向 ①方向：始终_竖直向下_； ②标准值：g=_9.8m/_，粗略计算可取_10m/_。 3.地域规律（小组总结） 同一地点，重力加速度大小__不变_； 纬度越高，g值越_大_；高度越高，g值越__小_。 探究五：自由落体运动公式推导（学生自主完成） 自由落体：=0，a=g，竖直向下为正方向 1.速度公式：由v=+at得__v=gt___ 2.位移公式：由t+a得__h=__ 3.速度位移公式：由-=2ax得__=2gh__ 探究六：物理学史探究（亚里士多德VS伽利略） 1.亚里士多德观点：物体越重，下落越_快__。 2.伽利略通过__逻辑推理_和__实验验证_推翻了旧观点。 3.科学真理：不计空气阻力，物体下落快慢与质量_无关_。 四、当堂检测 1．椰子从距地面10 m处自由落下，落到地面的时间约为（  B   ） A．1.0 s B．1.5 s C．2.0 s D．2.5 s 2．下雨天，屋檐上水滴下落的运动可视为自由落体运动。假设水滴从距地面高度为5m的屋檐上无初速度滴落，取重力加速度大小，则水滴下落到地面时的速度大小为（　 B　） A．5m/s B．10m/s C．25m/s D．50m/s 3．从高出地面40 m的位置竖直向上抛出一个小球，它上升5m后回落，最后到达地面。以竖直向上为正方向，以抛出点为原点，重力加速度取，不计空气阻力，则全过程中小球的位移和运动时间分别是（  D   ） A．，1s B．40m，4s C．40m，1s D．，4s 4．自由落体运动 (1)亚里士多德的观点：物体下落的快慢是由它们的__重量__决定的。 (2)伽利略的观点：重的物体与轻的物体应该下落得__同样快_。 (3)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特点 a．运动特点：初速度等于__零__的匀加速直线运动。 b．受力特点：只受__重力__作用。 5．用如图甲所示的实验装置“测定重力加速度的大小”的实验。已知打点计时器的工作频率为50Hz。 (1)部分实验步骤如下： A．测量完毕，关闭电源，取出纸带 B．接通电源，待打点计时器工作稳定后放开重锤 C．重锤停靠在打点计时器附近，与纸带相连 D．把打点计时器固定在夹板上，让纸带穿过限位孔 上述实验步骤的正确顺序是：__DCBA_（填写字母）。 (2)图乙中标出的相邻两计数点之间还有4个计时点未画出，则相邻两计数点的时间间隔T=__0.1_s。 (3)计数点C对应的瞬时速度大小vC=__2.2__m/s。（计算结果保留两位有效数字） (4)根据实验记录的数据计算出重锤的加速度即重力加速度的大小g=__9.9_m/s²。（计算结果保留两位有效数字） 6．从离地面500m处自由落下一个小球，不计空气阻力，取，求： (1)小球落到地面需要的时间及落地时速度的大小； (2)下落时间为总时间一半时的位移大小。 解：（1）自由落体位移公式 代入 得总时间 根据自由落体速度公式 得落地速度 （2）总时间一半为 代入位移公式得 五、课堂小结 1.物体下落快慢不是由__质量__决定，是由__空气阻力_决定。 2.自由落体条件：_静止释放_、__只受重力_，是初速度为_零_的__匀加速_直线运动。 3.重力加速度方向__竖直向下_，地面附近大小__g=9.8m/_，纬度越高g越__大_。 4.自由落体三大公式：_v=gt_、_h=_、__=2gh__。 学科网（北京）股份有限公司 $ 2.4自由落体运动（导学案）解析版 班级：高一（ ）班 姓名： 一、学习目标 1.了解物体下落的运动特点，知道空气阻力是影响物体下落快慢的主要因素。 2.掌握自由落体运动的定义、产生条件和运动性质。 3.理解重力加速度的大小、方向和变化规律。 4.掌握自由落体运动的速度、位移公式，能运用公式解决简单落体问题。 5.了解伽利略对自由落体运动的探究过程，体会物理实验与科学推理的研究方法。 二、课前预习 （一）基础填空 1.生活中轻重不同的物体下落快慢不同，主要是受到 的影响。 2.物体只在 作用下，从 开始下落的运动，叫做自由落体运动。 3.自由落体运动是初速度为 的 直线运动。 4.自由落体的加速度叫做 ，方向 ，地面附近大小约为 。 （二）简单思考 1.质量大的物体一定下落得更快吗？为什么？ 2.树叶飘落能不能看作自由落体运动？说明理由。 三、课堂探究 探究一：探究影响物体下落快慢的因素（师生互动实验） 1.对比实验1：纸片与硬币下落 （1）平铺纸片与硬币同时从同一高度静止释放： 下落快。 （2）揉成团的纸片与硬币同时从同一高度静止释放： 。 小组讨论：纸片质量不变，下落快慢改变的原因是 。 2.牛顿管实验探究 （1）管内有空气时：羽毛 ，铁片 。 （2）管内抽成真空后：羽毛与铁片 。 3.小组归纳结论 物体下落快慢与物体质量 （有关/无关）； 影响物体下落快慢的主要因素是 ； 若忽略空气阻力，所有物体下落快慢 。 探究二：自由落体运动模型建构 1.自由落体定义填空 物体只在 作用下，从 开始下落的运动，叫做自由落体运动。 2.自由落体两大条件（学生总结） ① ；② 。 3.模型理解辨析（小组抢答） （1）自由落体运动是 （理想/实际）物理模型。 （2）生活中阻力远小于重力的下落运动，可 自由落体运动。 探究三：实验探究——自由落体运动的性质 1.实验器材 铁架台、打点计时器、低压交流电源、重物、纸带、刻度尺 2.实验原理 若物体做匀变速直线运动，则相邻相等时间内位移差 ，即Δx= 。 3.实验步骤 （1）固定打点计时器，接通电源； （2）手提纸带，让重物靠近打点计时器，静止释放； （3）选取点迹清晰纸带，每5个点取一个计数点，时间间隔T=0.1s； （4）测量各段位移，记录数据。 4.实验数据记录表（学生填写） 计数点 0 1 2 3 4 时间 t/s 各段位移 x/cm 5.数据处理与探究结论 计算相邻位移差值：Δx近似相等，说明重物下落做 直线运动。 初速度为 ，因此：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。 探究四：重力加速度的规律探究 1.定义填空 自由落体的加速度叫做 ，符号为 。 2.大小与方向 ①方向：始终 ； ②标准值：g= ，粗略计算可取 。 3.地域规律（小组总结） 同一地点，重力加速度大小 ； 纬度越高，g值越 ；高度越高，g值越 。 探究五：自由落体运动公式推导（学生自主完成） 自由落体：=0，a=g，竖直向下为正方向 1.速度公式：由v=+at得 2.位移公式：由t+a得 3.速度位移公式：由-=2ax得 探究六：物理学史探究（亚里士多德VS伽利略） 1.亚里士多德观点：物体越重，下落越 。 2.伽利略通过 和 推翻了旧观点。 3.科学真理：不计空气阻力，物体下落快慢与质量 。 四、当堂检测 1．椰子从距地面10 m处自由落下，落到地面的时间约为（      ） A．1.0 s B．1.5 s C．2.0 s D．2.5 s 2．下雨天，屋檐上水滴下落的运动可视为自由落体运动。假设水滴从距地面高度为5m的屋檐上无初速度滴落，取重力加速度大小，则水滴下落到地面时的速度大小为（　 　） A．5m/s B．10m/s C．25m/s D．50m/s 3．从高出地面40 m的位置竖直向上抛出一个小球，它上升5m后回落，最后到达地面。以竖直向上为正方向，以抛出点为原点，重力加速度取，不计空气阻力，则全过程中小球的位移和运动时间分别是（     ） A．，1s B．40m，4s C．40m，1s D．，4s 4．自由落体运动 (1)亚里士多德的观点：物体下落的快慢是由它们的___________决定的。 (2)伽利略的观点：重的物体与轻的物体应该下落得___________。 (3)自由落体运动 ①定义：物体只在___________作用下从___________开始下落的运动。 ②特点 a．运动特点：初速度等于___________的匀加速直线运动。 b．受力特点：只受___________作用。 5．用如图甲所示的实验装置“测定重力加速度的大小”的实验。已知打点计时器的工作频率为50Hz。 (1)部分实验步骤如下： A．测量完毕，关闭电源，取出纸带 B．接通电源，待打点计时器工作稳定后放开重锤 C．重锤停靠在打点计时器附近，与纸带相连 D．把打点计时器固定在夹板上，让纸带穿过限位孔 上述实验步骤的正确顺序是：________（填写字母）。 (2)图乙中标出的相邻两计数点之间还有4个计时点未画出，则相邻两计数点的时间间隔T=________s。 (3)计数点C对应的瞬时速度大小vC=________m/s。（计算结果保留两位有效数字） (4)根据实验记录的数据计算出重锤的加速度即重力加速度的大小g=________m/s²。（计算结果保留两位有效数字） 6．从离地面500m处自由落下一个小球，不计空气阻力，取，求： (1)小球落到地面需要的时间及落地时速度的大小； (2)下落时间为总时间一半时的位移大小。 五、课堂小结 1.物体下落快慢不是由 决定，是由 决定。 2.自由落体条件： 、 ，是初速度为 的 直线运动。 3.重力加速度方向 ，地面附近大小 ，纬度越高g越 。 4.自由落体三大公式： 、 、 。 学科网（北京）股份有限公司 $