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第3讲《自由落体和竖直上抛运动》教学设计
【教材与考情分析】
新高考命题趋势（近5年统计）：
1.自由落体：频次92%，常结合生活情境（如测反应时间、测高度）
2.竖直上抛：频次78%，多考查对称性及多过程问题
3.创新题型：体育情境（跳伞、蹦极）占比增长40%
【教学目标】
核心素养 具体目标
物理观念 理解自由落体是初速为零的匀加速运动（a=g）；掌握竖直上抛的对称性规律（v =-v ，t上=t下）
科学思维 通过逻辑推理证伪“质量影响下落快慢”（伽利略思想实验）；构建分段/整体法模型解决上抛问题
科学探究 设计数字实验（Phyphox）测量重力加速度；探究空气阻力对落体的影响
科学态度与社会责任 分析高空坠物危害（STS融合）；了解伽利略对自由落体研究的历史意义
教学重难点
1.重点：
自由落体运动规律：v=gt，h=，
竖直上抛的运动分解：上升（匀减速）-下降（自由落体）
2.难点突破策略：
难点1：竖直上抛的“速度—时间对称性” → 动画演示+对称点标注法
难点2：空气阻力不可忽略的场景（羽毛下落）→ 对比真空管实验
五、教学过程设计（45分钟）
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 时长
导入：测反应时间 1. 演示“抓刻度尺”游戏 2. 提问：“尺子下落是什么运动？如何计算反应时间？” 参与游戏并记录刻度值；推导公式 从生活情境切入，激发兴趣，引出自由落体模型 3min
概念辨析 活动1：播放牛顿管实验视频 活动2：对比纸片与纸团下落 问题链： 亚里士多德观点错在哪？自由落体的条件是什么？ 分析实验现象；用伽利略逻辑推理反驳“质量影响快慢” 突破“空气阻力”认知误区，建立理想化模型思想 10min
规律 探究 数字实验： 1. 用Phyphox测重力加速度（手机下落） 2. 展示数据拟合v-t图（线性特征） 板书：自由落体三公式 小组操作手机实验；绘制v-t图并计算g值 培养科学探究能力，验证匀加速特性 12min
竖直上抛 模型突破 动态演示：竖直上抛对称性动画标注对称点（v =-v ，t上=t下） 例题：气球吊篮脱落问题（h=175m，v =10m/s） 用分段法/整体法分别求解落地时间；对比效率 掌握对称性核心规律，体会整体法优势 12min
高考真题 实战 母题改编 （2022全国乙卷T7）： “蹦极者从跳台自由下落，弹性绳拉直前速度v ，反弹至最高点高度h..." 问题： 1. 求跳台高度 2. 分析绳长对h的影响 构建多过程模型（自由落体→竖直上抛） 强化高考解题能力，渗透能量观念 8min
板书设计（思维导图式）
第3讲 自由落体与竖直上抛运动（随堂测试）45分钟
命题依据：2019人教版必修一第二章 + 新高考核心素养要求
一、选择题
1.【物理观念】关于自由落体运动，下列说法正确的是（ ）
A. 质量大的物体下落更快
B. 从静止开始下落的运动一定是自由落体运动
C. 加速度恒为g且方向竖直向下
D. 在真空中羽毛比铁球下落慢
2.【科学思维】伽利略通过斜面实验推翻亚里士多德观点，关键推理是（ ）
A. 测量了小球的质量
B. 外推斜面倾角90°时小球仍匀加速下落
C. 计算了空气阻力影响
D. 使用了真空环境
3.【模型建构】竖直上抛运动的v-t图像是（ ）
A. 过原点的直线
B. 平行t轴的直线
C. 斜率为负的直线
D. 开口向上的抛物线
4.【STS应用】消防员练习滑竿下楼，从静止开始匀加速下滑3s落地，落地速度12m/s。滑竿高度为（ ）
A. 18m B. 36m C. 54m D. 72m
5.【对称性应用】气球以10m/s匀速上升，距地面175m时吊篮脱落。吊篮从脱落到落地的时间为（g=10m/s ）（ ）
A. 5s B. 7s C. 10s D. 14s
6.【创新情境】蹦极者从桥面自由下落，弹性绳原长20m。当绳长为15m时速度达最大值，此时蹦极者（ ）
A. 加速度向上 B. 加速度为零
C. 速度开始减小 D. 动能最小
7.【图像分析】如图为某物体竖直上抛的v-t图，最高点高度为（ ）
10m
20m
30m
40m
二、实验探究题
1.分析篮球自由落体视频，截取下落过程数据如下：
时间t(s) 0.00 0.20 0.40 0.60
下落距离y(m) 0.00 0.20 0.78 1.76
(1) 计算0.40s时刻的瞬时速度（保留2位小数）（5分）
(2) 绘制y-t 图像并求重力加速度g（6分）
(3) 若篮球质量0.6kg，估算0.60s时重力功率（4分）
三、计算题
1.跳水运动员从10m跳台以5m/s初速度竖直向上起跳：
(1) 求到达最高点的时间和高度（5分）
计算从起跳到入水的总时间（5分）
(3) 入水时速度大小（5分）
参考答案
一、选择题（40分）
C（自由落体加速度恒定）
B（理想斜面外推）
C（匀变速直线运动v-t图为直线）
B（h= vt= ×12×6=36m）
B（分段法：上升1s+下落6s）
B（速度最大时合力为零）
B（h= ×20×2=20m）
二、实验探究题（30分）
（1）3.90 m/s（5分）
（2） 数据转换：
| t (s ) | 0.00 | 0.04 | 0.16 | 0.36 |
| y(m) | 0.00 | 0.20 | 0.78 | 1.76 |
斜率k = 1.76/0.36 ≈ 4.89，由y=得 g=2k=9.78 m/s （6分）
v=gt=9.78×0.60≈5.87
三、计算题（共2小题，共30分）
1.（1）0.5 s 11.25m
（2）2s
（3）15m/s

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