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自由落体单元教学计划（三篇）

教案一：课题名称

从观察到实证——自由落体运动的发现之旅

一、教学目标

知识与技能

面向高一学生，能准确说出自由落体运动的定义及条件（只受重力、初速度为零），概念辨析率≥90%

学会用打点计时器测量自由落体加速度，实验操作规范率≥85%

掌握控制变量法分析影响物体下落快慢的因素，方法应用率≥70%

过程与方法

通过观察现象→提出猜想→实验验证的路径，建立现象质疑—科学探究—模型建构的物理思维

运用比萨斜塔模拟实验频闪照片分析数据图像法强化训练，通过最佳实证小组评选提升探究能力

情感态度与价值观

建立实践出真知的科学态度，主动质疑常识性错误的学生≥80%

培养严谨细致、敢于批判的实证精神

二、教学重点与难点

重点

①解析重的物体下落快的认知误区，理解空气阻力对下落的影响

②掌握自由落体加速度的测量方法及数据处理

难点

①理解伽利略理想实验的逻辑推理过程

②辨析自由落体与一般落体的本质区别

三、教学方法

实验探究法、问题驱动法、对比分析法

教学准备

牛顿管（抽气机）、轻重不同的金属片和羽毛、打点计时器、频闪照片、PPT动画

四、教学过程

（一）常识挑战导入（10分钟）

认知冲突

演示实验：同时释放一元硬币和羽毛（无空气），问：亚里士多德认为重的物体下落快，伽利略却反对，谁对谁错？

即时互动：学生分享生活中重物体下落快的经验（如石头比树叶落得快），引发认知矛盾

历史溯源

播放伽利略比萨斜塔动画：400年前的这场实验如何颠覆千年认知？

（二）科学探究工坊（35分钟）

变量控制实验室（15分钟）

三维解析：

实验条件

观察现象

结论推导

误差分析

有空气

硬币先落地

空气阻力影响

羽毛表面积大阻力大

无空气

同时落地

忽略阻力时同加速

牛顿管抽气程度

现场实验：牛顿管实验对比有空气/无空气时金属片与羽毛的下落，用慢镜头回放观察

数据测量站（12分钟）

三步骤教学：

仪器组装：讲解打点计时器用法，学生分组安装纸带和重锤

数据处理：指导用逐差法计算加速度，绘制v-t图像

金句提炼：眼睛会说谎，数据不说谎！羽毛落得慢不是因为轻，是空气在捣乱！

错误诊所：对比未调竖直纸带与规范操作的纸带点迹，强调实验细节的重要性

理想实验坊（8分钟）

情景模拟：如果物体从比萨斜塔顶端下落，忽略空气阻力会怎样？

联系生活：下雨天雨滴下落是自由落体吗？为什么？

（三）实证实践课堂（20分钟）

频闪照片分析

发放苹果下落频闪照片，计算各段平均速度，验证匀加速规律

小组实验竞赛

用不同重量的重锤做打点实验，比一比哪组测得的重力加速度最接近9.8m/s2

科学史辩论

分组辩论：亚里士多德错了吗？他的观点为何能统治两千年？

（四）互动交流：实证诊所（15分钟）

问题1：为什么羽毛在真空里和金属片同速下落？（预留8分钟）

引导话术：想想牛顿第二定律

参考答案：

生1：因为没有空气

生2：对！牛顿管抽走空气后，羽毛和金属片都只受重力，根据F=ma，加速度a=G/m=g，所以不管质量大小，加速度都相同，下落快慢就一样了

问题2：现实中有没有真正的自由落体？（预留7分钟）

参考答案：

生1：没有，都有空气

生2：高空跳伞运动员打开伞前接近自由落体，因为速度快时空气阻力大，严格来说只有初速度为零且只受重力的运动才是，比如真空管里的实验

五、课本讲解（教材原文）

原文内容

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。这种运动只有在没有空气的空间里才能发生。在有空气的空间里，如果空气阻力的作用比较小，可以忽略不计，物体的下落也可以近似看作自由落体运动。

知识点分析

模型建构：明确自由落体是理想化模型，培养学生科学抽象思维

条件辨析：强调初速度为零和只受重力两个关键条件，避免生活化误解

六、作业设计

基础作业

整理打点计时器实验数据，撰写200字实验报告（步骤、数据、结论）

列举3个生活中近似自由落体的现象（如水滴下落、苹果落地）

拓展作业

设计实验方案：如何用手机秒表和刻度尺测量教学楼高度（利用自由落体公式）

七、结语

当看到学生们围在牛顿管前屏住呼吸观察羽毛下落，那专注的神情让我确信——科学探究的种子正在发芽。最惊喜的是，平时沉默的小琪在辩论中说：亚里士多德没错，他只是没见过真空，这份辩证思维远超预期。当然也有状况，小哲的纸带点迹模糊，急得直跺脚，直到学会调整振针高度。那些歪扭的v-t图像、反复修改的实验报告，终将成为他们理解物理的基石——原来每个科学结论背后，都藏着无数次较真的实验和勇敢的质疑。

八、教学反思

实验探究激活了好奇心，数据处理提升了严谨性，但在讲解伽利略理想实验时，部分