专题02 竖直上抛运动 教学设计-2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

人教版高中物理必修一 第二章 匀变速直线运动的研究 专题02 竖直上抛运动 教 学 设 计 物理组：xxx 2026年10月12日 目录 一、教材分析 二、学情分析 三、指导思想 四、核心素养目标 五、教学重难点 六、教学流程 七、教学方法 八、教学仪器及用具 九、课时安排 十、教学过程 十一、板书设计 十二、评价反思 一、教材分析 本节课是人教版高中物理必修一第二章"匀变速直线运动的研究"的专题拓展课，是在学生学习了自由落体运动和匀变速直线运动规律之后的综合应用。 教材先通过蹦床运动员向上跃起、竖直上抛小球等生活实例引入，引导学生观察：物体以某一初速度竖直向上抛出后，先上升、后下落，整个过程加速度不变。 第一部分讲竖直上抛运动的定义：将物体以某一初速度v0竖直向上抛出，物体只在重力作用下所做的运动。条件是①具有竖直向上的初速度；②只受重力作用。实质是初速度v0≠0、加速度a=-g的匀变速直线运动（规定v0方向为正方向）。 第二部分讲竖直上抛运动的规律：①分段法——上升阶段是匀减速直线运动（v=v0-gt、h=v0t-½gt2、v2-v02=-2gh，最高点时间t=v0/g、最大高度h=v02/2g），下降阶段是自由落体运动；②全程法——把整个运动看作a=-g的匀变速直线运动，注意vt正/负表示上升/下降、h正/负表示抛出点上方/下方；③对称性——上升和下降经过同一点速度大小相等方向相反，同一段距离上升和下降时间相等。 第三部分讲竖直上抛运动的图像：v-t图像是一条倾斜直线（斜率为-g）、a-t图像是一条水平直线（a=-g）、h-t图像是开口向下的抛物线。 最后通过3道专题典例和4道课堂练习巩固规律，特别强调多解问题（同一高度对应两个时间）。 二、学情分析 本节课的教学对象是县级综合高中的高一学生，入学基础在全县同类学生中处于最低层次。 1. 知识基础：学生已经学习了匀变速直线运动公式和自由落体运动，但对"矢量正负号"的理解仍不清晰；容易把竖直上抛当成两个独立运动，不会用全程法统一处理。 2. 思维特点：学生对对称性、多解问题（同一高度两个时间）理解困难；数学基础弱，解方程v0t-½gt2=h时容易漏根。 3. 学习兴趣：学生对蹦床、竖直上抛小球等生活实例有兴趣，应充分利用实例降低理解难度。 三、指导思想 本节课以"生活实例→规律推导→图像直观→典例应用"为主线，通过分段法和全程法两种思路对比，培养学生多角度分析问题的能力；通过对称性总结和v-t图像直观化，降低学习难度。 四、核心素养目标 1. 物理观念：知道竖直上抛运动的定义和条件；理解其加速度恒为-g；掌握上升最大高度和时间公式。 2. 科学思维：会用分段法和全程法分析竖直上抛运动；理解速度对称性和时间对称性；会用v-t、a-t、h-t图像描述运动。 3. 科学探究：通过对蹦床运动员运动的分析，经历从生活实例抽象物理模型的过程。 4. 科学态度与责任：养成用矢量观点、正负号分析运动的习惯。 五、教学重难点 教学重点： 1. 竖直上抛运动的定义和实质； 2. 分段法和全程法的公式； 3. 上升最大高度和时间； 4. v-t图像。 教学难点： 1. 矢量正负号的理解； 2. 对称性的应用； 3. 多解问题（同一高度两个时间）。 六、教学流程 第一课时： 1. 复习自由落体，引入竖直上抛实例。 2. 竖直上抛定义和实质。 3. 分段法：上升阶段+下降阶段。 4. 全程法。 5. 对称性。 第二课时： 1. v-t、a-t、h-t图像。 2. 典例分析。 3. 课堂练习与小结。 七、教学方法 讲练结合法、对比法（分段法vs全程法）、图像法、小组讨论法。 八、教学仪器及用具 多媒体课件、乒乓球（演示上抛）。 九、课时安排 2课时（每课时40分钟，共80分钟）。 十、教学过程 第一课时 （一）复习导入（5分钟） 教师提问复习："自由落体运动的特征是什么？加速度多大？公式有哪些？"学生回答：初速度为零、a=g、v=gt、h=½gt2、v2=2gh。 教师演示：向上抛出一个乒乓球，引导学生观察。提问："蹦床运动员向上跃起、竖直上抛的小球，它们的运动有什么共同特征？运动员向上做什么运动？向下做什么运动？忽略空气阻力，加速度和自由落体相同吗？"学生小组讨论后展示。 教师归纳：物体以某一初速度竖直向上抛出，只在重力作用下运动，加速度恒为g。这就是今天要学的竖直上抛运动。 （二）竖直上抛运动的定义（5分钟） 教师板书定义：将物体以某一初速度v0竖直向上抛出，物体只在重力作用下所做的运动，叫做竖直上抛运动。 条件：①具有竖直向上的初速度v0；②只受重力作用（忽略空气阻力）。 实质：初速度v0≠0、加速度a=-g的匀变速直线运动（规定v0方向为正方向）。 教师强调：整个运动过程加速度都是g，方向竖直向下，与上升还是下降无关。 （三）分段法——上升阶段（10分钟） 教师引导："我们可以把竖直上抛运动分成上升和下降两段来研究。上升阶段物体做什么运动？"学生回答：匀减速直线运动。 上升阶段：v0向上，最高点v=0 教师讲解：以v0方向为正方向，加速度a=-g，代入匀变速直线运动公式： ①速度时间关系：vt=v0-gt ②位移时间关系：h=v0t-½gt2 ③位移速度关系：vt2-v02=-2gh 教师引导推导："最高点速度是多少？"学生答：vt=0。由此推出： ④上升到最高点的时间：由vt=0得 t=v0/g ⑤上升的最大高度：由vt=0得 hmax=v02/(2g) 学生小组讨论："如果v0=20m/s，g=10m/s2，上升时间和最大高度各是多少？"学生计算：t=2s、h=20m。教师点评。 （四）分段法——下降阶段（5分钟） 教师讲解：到达最高点后，物体速度为零，接下来开始下落，这一阶段就是自由落体运动。以向下为正方向，a=g： v=gt、h=½gt2、v2=2gh。 教师强调：下降阶段从最高点开始，初速度为零，就是我们学过的自由落体。 （五）全程法（8分钟） 教师引导："能不能不分段，把上升和下降当成一个整体来处理？"学生讨论。 教师讲解：全程法——以v0方向为正方向，整个运动就是a=-g的匀变速直线运动，直接用公式： ①vt=v0-gt ②h=v0t-½gt2 ③vt2-v02=-2gh 教师强调符号意义： vt为正，表示物体正在上升；vt为负，表示物体正在下降。 h为正，表示物体在抛出点上方；h为负，表示物体在抛出点下方。 教师提醒：由同一高度h求出的t、vt可能有两个值——一个上升经过该点，一个下降经过该点，要分清。 （六）对称性（5分钟） 教师引导："比较上升和下降，你发现什么对称规律？"学生小组讨论后展示。 速度对称和时间对称 教师归纳： 1. 速度对称性：上升和下降经过同一点时，速度大小相等、方向相反（如A点上升速度vA向上，下降速度-vA向下）。 2. 时间对称性：同一段距离上升和下降时间相等（tOA=tAO、tAC=tCA）。 应用：落回抛出点的总时间是上升时间的两倍，即T=2v0/g。 （七）第一课时小结与作业（2分钟） 小结：定义、分段法公式、全程法公式、两个重要结论（t=v0/g、hmax=v02/2g）、对称性。 作业：完成学案第一课时练习；思考：竖直上抛的v-t图像是什么样？ 第二课时 （一）复习导入（3分钟） 教师提问复习：竖直上抛运动的加速度？上升最大高度？对称性？学生回答。 （二）v-t图像（8分钟） 教师引导："竖直上抛运动的v-t图像是什么样？"学生小组讨论。 竖直上抛v-t图像 教师讲解：以v0方向为正方向，v-t图像是一条倾斜直线： (1)斜率恒定为负值（斜率=-g），说明是匀变速直线运动； (2)图线与t轴交点时刻t=v0/g，物体到达最高点（速度为零）； (3)t=2v0/g时，物体落回抛出点，速度为-v0； (4)t轴上方（蓝色）面积是上升高度，t轴下方（绿色）面积是下降高度，两面积相等； (5)上升和下降用时相同，速度大小相等方向相反。 （三）a-t图像（3分钟） a-t图像：a=-g恒定 教师讲解：整个运动加速度恒为-g，所以a-t图像是一条在t轴下方的水平直线。阴影面积表示某段时间内的速度变化量。 （四）h-t图像（5分钟） h t 0 h-t图像：开口向下的抛物线 教师讲解：h=v0t-½gt2是二次函数，h-t图像是开口向下的抛物线： (1)最高点切线斜率为零（速度为零），最大高度h=v02/(2g)； (2)0到v0/g段斜率为正（上升），v0/g到2v0/g段斜率为负（下降）； (3)上升和下降用时相同。 （五）典例分析（8分钟） 【例1】关于竖直上抛运动，下列说法错误的是（ ）——答案A。 教师引导分析：A错在"速度相同"，应该是大小相等方向相反；B是时间对称性；C最大高度v02/2g正确；D加速度恒为g正确。 【例2】在高20m处以20m/s竖直上抛，g=10m/s2，物体离抛出点15m时经历的时间可能是（ ）——答案ABC。 教师讲解：取向上为正，h=15m代入h=v0t-½gt2：15=20t-5t2，解得t=1s或3s（对应上升经过15m和下降经过15m）。还要注意落到抛出点下方的情况。学生讨论为什么有多个解。 （六）课堂小结与作业（5分钟） 小结：定义（v0向上、只受重力）、实质（a=-g匀变速）、两种方法（分段法+全程法）、三个图像（v-t/a-t/h-t）、两个对称（速度+时间）、两个公式（t=v0/g、hmax=v02/2g）。 作业：完成配套习题专题02。 十一、板书设计 专题02 竖直上抛运动 一、定义 v0竖直向上抛出，只受重力 实质：a=-g的匀变速直线运动 二、规律 1.分段法：上升（匀减速）+下降（自由落体） 2.全程法：v=v0-gt h=v0t-½gt2 3.最高点：t=v0/g hmax=v02/(2g) 三、对称性 速度对称：同点大小相等方向相反 时间对称：同段距离时间相等 四、图像 v-t：倾斜直线（斜率-g） a-t：水平直线（-g） h-t：开口向下抛物线 十二、评价反思 本节课教学设计有以下特点： 1. 内容扩充：定义、分段法、全程法、对称性、三种图像、典例练习都有详细推导和讨论，不再是简单罗列。 2. 两种方法对比：分段法和全程法并列讲解，让学生体会全程法的简洁。 3. 图像直观：v-t、a-t、h-t三种图像都用课件原图，帮助学生建立直观认识。 4. 对称性突出：速度对称和时间对称单独讲解，配合示意图。 5. 多解问题：例2专门讲同一高度两个时间，突破难点。 不足之处：基础薄弱学生对矢量正负号和全程法仍感困难；今后应多让学生上黑板板演，多举数字例子。 学科网（北京）股份有限公司 $