透析物理課堂

周揚

探究實驗活動作為物理教學的一種重要的手段與方法，突出強調學生的自主學習方法，調動學生主動參與的意識，讓學生發現問題、探討解決，充分發揮學生的想象力和創造力。以人教版（必修1）第二章第五節《自由落體運動》一節本人的教學課為例來展示探究實驗活動在物理教學中的作用，并從以下三個方面透析本節物理課堂。

一、教學片段與分析

【教學片段1】

物體下落快慢的因素分析

教師：同學們認真地看過物體的下落嗎？手中的茶杯一不小心掉落摔碎了，這是茶杯的下落。建筑工地上，工人們都帶著安全帽，怕的是被上面落下的東西砸中。蘋果從樹上下落，像雨點、冰雹、雪花這些物體都從天上下落，但它們運動的情況不一樣。這些都是我們常見的落體運動。

本段教學中，老師列舉身邊的一些落體運動，老師在提出問題后，學生們思維活躍，立即給出答案，緊跟老師思路，對落體運動有了初步的印象。

教師：那同學們仔細研究過落體運動嗎？

教師演示：等大塑料片和紙片同時、等高、無初速下落，觀察它們下落的情況。

教師：誰先落到桌面？

學生：塑料片。

教師：塑料片下落得快，塑料要重一些，紙片要輕一些，那是不是重的物體下落得快？【語氣加強】是不是重的物體一定比輕的物體下落得快呢？

學生給出猜測。

教師演示：將剛才的紙片團成紙團，還和塑料片一起從同一位置靜止釋放。

教師：這次誰先落到桌面？

學生：紙團。

教師：可見輕的物體有時下落得也快。紙團和紙片是同一個物體，為什么下落的情況不一樣呢？究竟是什么原因影響它們下落得有快有慢呢？

學生思考討論并給出答案。

一位女同學用物體的空氣阻力與重力相比，提出比較加速度。教師提醒學生要找直接影響因素。

另一位同學答道：是由于空氣阻力的影響，紙片受到的空氣阻力比紙團要大，所以紙片下落得比紙團慢。

教師對學生的回答表示贊同：正是空氣阻力的原因，才使物體下落得有快有慢。

教師提出：我們設想在沒有空氣阻力的空間里，物體下落的情況是什么樣呢？

教師演示：牛頓管實驗，在抽去空氣的牛頓管內，有一個金屬片，一個活塞和一根羽毛，讓它們同時下落，讓同學們觀察它們在真空環境中的下落情況。

學生觀察：它們基本同時落下。

教師：由于實驗器材的限制，玻璃管不可能完全真空，如果在完全真空環境中，物體下落的情況一定完全相同。在沒有空氣阻力時，物體下落的快慢跟物體重力無關。物體只在重力作用下，由靜止開始的下落運動叫自由落體運動。

教師在演示實驗中自然而然的將學生帶入了新課教學情境之中。

教師提出：在日常生活中，我們平時見到的落體運動由于空氣的存在，自由落體運動是一種理想運動，但掌握了這種理想運動的規律，也就為研究實際運動打下了基礎。當空氣阻力不太大，與重力相比較可以忽略時，實際的落體運動可以近似地當作自由落體運動。

在本段教學中，教師通過幾個演示實驗，讓學生思考與討論，明確空氣阻力使物體下落得有快有慢。學生和教師的思維碰撞，使課堂活躍而有序。讓學生了解人們根據簡單的觀察所得到的直覺觀念和結論往往不一定都是可靠的，應當用科學實驗對它們進行檢驗。而本節課科學研究的第一步是先忽略空氣阻力，研究物體不受空氣阻力的運動。在這樣的學習中，學生不僅可以提高觀察與推理的能力，而且會逐漸形成觀察與思考的習慣。

【教學片段2】

研究自由落體運動的性質

教師：通過觀察，我們不難發現，自由落體運動是初速度為零的加速直線運動。那是勻加速運動還是變加速呢？

引發學生猜想，有的學生認為是勻加速，而有的學生認為是變加速。

教師引導學生，讓學生大膽猜想自由落體運動是一種最簡單的變速運動──初速度為零的勻加速直線運動，并提出需要用實驗驗證。

教師：如果是初速度為零的勻加速直線運動，就應該符合勻變速直線運動的兩條推論，這兩條推論，在課前已做提問。分別是初速度為零的勻加速直線運動在相等時間內所經過的位移之比為奇數比 1：3：5：7…和勻變速直線運動在連續相等時間間隔內所經過的位移之差是恒量。

教師提出讓學生思考并討論驗證方法。

一名女學生提出可以用打點計時器做實驗，并給出理由：因為在本章第一節探究小車速度隨時間的變化關系時就用了這種方法，而自由落體運動與小車的運動有相似之處，所以也可以用這種方法來驗證。

另一名男同學提出可以給做自由落體運動的物體拍攝照片，每間隔相同的時間拍攝一次。

教師引導學生通過課本的一道課后習題來了解這種方法——頻閃照相法。

接下來，教師引導學生通過多媒體屏幕一起用兩種方法進行驗證。

由于教師在本節課以前，領著學生在實驗室做了這個實驗，實驗是這樣的，將打點計時器用鐵架臺豎直固定，用重物連接紙帶，紙帶穿過打點計時器，手提紙帶，接通電源，釋放重物，就會在紙帶上留下點跡。做實驗的時候學生只是按照教師交代的步驟完成的，但不知道做這個實驗是為了研究什么問題，而通過本節課前面的學習，就知道了通過研究重物的下落情況來探究自由落體運動。學生保留做實驗時的紙帶，在本節課就可以自己通過研究紙帶的點跡，得出結論。最終，師生共同得出結論：自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動。

在本段教學中，教師引導學生提出假設：自由落體運動是勻加速直線運動，啟發學生怎樣利用實驗來驗證你的猜測。為了探索自由落體運動的性質，要求學生自己確定研究的方法，并設計出實驗。有的學生提出了利用打點計時器來研究，有的提出了利用頻閃照片來研究。由于學生已經掌握了打點計時器的使用方法，由于授課場地的局限，沒能讓學生當堂去完成實驗，在課前讓學生分成小組讓他們自己動手實驗，而在本節課自己分析處理數據。凡是學生能夠自己做的，教師就讓他們自己去做，凡是學生自己能夠想的，教師就讓他們自己去想。給予學生充分時間，啟發學生積極思考，并及時引導，讓學生的主體作用得到充分發揮，營造良好的課堂學習氣氛。

二、教學觀察與評價

本節課由生活中的實例引入，再到演示實驗，循序漸進地分析物體下落快慢的原因，得出如果沒有空氣阻力的影響，輕重物體應該下落的一樣快的結論。但是我認為前面的幾個演示實驗，是低成本實驗，就可以讓我們的學生自己動手做，自己進行總結，而不是學生看老師做。在學生做的過程中，教師注意觀察學生出現的問題，加以引導就可以了。研究頻閃照片得出自由落體運動的規律時，教師用多媒體一邊展示一邊給學生進行定量分析得出下落高度和時間的關系，我認為這么做效果很好。我感覺這個教學案例完整，層次清晰，重難點突出，將知識點全面清晰地展現給了學生。當然案例中也加上了新課標中的一些理念，例如回顧伽利略對自由落體運動的研究，包括伽利略是怎么推翻亞里士多德的錯誤觀點，伽利略在研究中用了什么方法等等。