物理規律的教學設計

石永興

摘要：本文以人教版高中物理教科書《自由落體》一節為例，討論了物理規律的教學設計，首先通過情景導入激發興趣，接著進行一系列與生活情境相關的小實驗，形成對自由落體的初步認識，再通過理想化模型認識自由落體的“自由”，通過設計物理實驗驗證自由落體的加速度是恒定的，最后計算出加速度，從而得出自由落體的運動規律。通過這一節課的教學設計，試圖給出一種一般的物理規律教學設計的思路與方法。

關鍵詞：情景導入;自由落體;物理規律;設計實驗;科學探究

一、引言

物理規律的教學是開發學生智力、培養學生能力的重要途徑。在探索發現物理規律的過程中，可以激發學生的學習動機，發展科學探索的興趣，培養科學探究能力，使學生逐步形成科學態度與科學精神。因此，要抓好物理規律的教學，是提高物理教學質量效率的關鍵。

二、物理規律教學特點

（1）物理規律是客觀存在的。它反映了客觀世界存在的實際物理現象和過程的聯系。人類在物理學研究中，一般應用實驗歸納法和理論演繹法兩種有效的途徑發現物理規律。

（2）物理規律具有一定的條件和近似性。任何規律都有條件，在一定條件才能成立，超出條件就能套用既定規律。這就決定了物理規律具有一定的適用范圍和適用條件。

三、物理規律教學策略

（一）情景導入、激發興趣

靈活創設物理情景，激發學生探究興趣。創設情景是指：使學習能在和現實生活相符的或類似的情景中發生。恰當的物理情景能使物理課堂真正“活”起來，激發學習興趣。而興趣恰恰是學生主動學習和探究的題中之意，當學生對學習產生了興趣，那他就會積極的參與到課堂活動中來，課堂的學習效率就會大大提升。

（二）設計實驗、合作探究

學生通過獨立思考和相互探討之后，得出理論分析結果。讓學生充分展示想象力和實驗設計能力。學生根據已有的認知和學過的實驗，設計實驗來證明自己的猜想是否正確。學生的想象力會得到充分的培養，思維得到很好地發展。學生的科學探索思維和方法逐步形成，以“提出假設——做出猜想——實驗驗證——得出結論”的研究方法得到鞏固。

合作探究是以幾人組成小組的形式展開，組內的同學先獨立完成學習任務，然后根據任務要求進行合作，在合作過程中相互交流、相互辯駁、相互補充，最終形成組內一致的觀點。經歷合作學習過程，學生們的積極性得到提高，溝通能力變得更好，團隊合作精神得到培養。

（三）學以致用、鞏固知識

對于物理規律，不僅要求學生理解，而且要求會靈活運用，因為學習的目就是學以致用。要求學生會用物理規律去說明和解釋有關的現象、解決一些實際問題。因為這樣，一方面可以鞏固和深化對規律的理解，另一方面可以使學生學到分析、處理實際問題的思路和方法，發展學生分析問題的能力和解決問題的能力。

附：自由落體教學過程

（一）情景導入、激發興趣

通過蹦極這項極限運動來引課，告訴學生僅僅關注蹦極這個人：從靜止下落到繩子繃緊之前的這個運動，人做了怎樣的運動？引入：今天我們共同來學習一種非常重要的落體運動即自由落體運動。

提問：是不是重的物體一定比輕的物體下落得快呢？

（演示實驗：讓學生觀察）

1、先后由靜止釋放重錘和紙片

2、把重錘和紙片從相同高度，同時由靜止開始釋放，觀察哪個先落地？觀察結果：重錘先落地

3、大紙片和被揉成團兒的小紙片從相同高度同時由靜止開始釋放，觀察哪個先落地？觀察結果：紙團兒先落地

可見，重的物體不一定下落得快，輕的物體下落不一定慢。那么是什么原因造成的呢？

（受空氣阻力的影響）正是由于空氣阻力的影響，物體下落得才有快有慢。同學們想想看，如果沒有空氣阻力的影響，物體只受重力，從靜止開始下落的情況是什么樣子呢？

4、抽成真空的牛頓管實驗，觀察下落快慢

5、視頻：美國真空實驗室實驗。同時釋放羽毛和小球，結果同時落地。

物理學中把自由落體定義為：物理只在重力的作用下由靜止開始下落的運動。因此，讓同學們區別一下哪些個運動是自由落體運動？

（二）設計實驗、合作探究

學生知道了什么是自由落體運動的概念，下面我們繼續深入的分析這種運動的性質。讓學生猜想自由落體是勻加速還是變加速運動？猜出勻加速怎么去驗證？這就需要設計實驗來驗證加速度是恒定值。讓學生根據現有的器材來設計實驗并驗證，可能有的想到用V-t圖象來驗證，可能有的想到用 來驗證，也可能有的想到用加速度定義式來驗證，還可以用頻閃照相來測量。介于學生沒有進過實驗室親手做實驗，所以對操作實驗我降低了難度，把實驗步驟和注意事項呈現出來，讓學生按步驟去完成。

（學生分組實驗：將電火花計時器呈豎直方向固定在鐵架臺上，讓紙帶穿過計時器，紙帶下方固定在重錘上，先用夾子夾住紙帶上方，使重物靜止在靠近計時器的下方，然后接通電源，待打點穩定后再松開紙帶，讓重物自由下落，計時器就在紙帶上打出一系列小點，那么這些點記錄了重物的運 動情況。）

下面大家結合學歷案來分析下紙帶。

提問：軌跡為直線還是曲線？

提問：能求出自由落體運動的加速度嗎？

（同樣根據上面的公式，我們對自由落體運動的加速度進行 計算，大家選取不同的時間間隔來讀取數據）

通過多次測量計算：

（1）我們通常用g來表示自由落體加速度，也叫重力加速度，數值近似為9.8，重力加速度的方向總是豎直向下的。（看到課本37面的表格，從表格上可以看出，在不同的地方，g的取值是不同的，緯度越高數值越大其原因以后要解決，不是本節課的任務。）

（2）既然自由落體運動是初速為零的勻加速直線運動，那么其運動規律與一般規律類似：讓同學們自己得出三個基本公式。

（三）學以致用、鞏固知識

1.強化訓練學生運用物理規律解決具體問題的能力。教師要精心挑選習題，讓學生通過適量訓練，在實踐中總結運用物理規律解決實際問題的方法與技巧，從而達到提高運用物理規律解決物理問題的能力。需要強調的是，教師要注意使布置給學生的習題少而精，不搞題海戰術，要注意并非練習題做得越多越好，要防止練習過程中讓學生進行大量沒有必要的重復練習。

2.適時組織測驗，檢查學生運用物理規律的能力。為了解學生運用所學知識解決實際問題的能力，適時、定期組織物理測驗，是檢查物理規律教學效果的有效途徑。值得注意的是，在運用物理規律解決實際問題的過程中，教師要指導學生不斷總結分析，得出解決問題。

參考文獻：

[1]郭玉英.中學物理教學設計[M].北京：高等教育出版社，2016.05

[2]北京物理學會高中物理專題組.高中物理教學深層研究2015.11