周佩芳

中圖分類號：G633.7 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1992-7711(2014)06-0165

一、教學(xué)活動案例

活動一：課題引入

筆從手中落下，學(xué)生接筆小游戲。

師：在剛才的小游戲里，筆從老師的手里下落，這種現(xiàn)象在生活中常見嗎？

生：常見。

師，請大家舉些常見的例子。

生：杯子從手中落下，熟透的蘋果從樹上墜落……

師：這種運動我們稱之為落體運動，今天我們就來分析這種落體運動的特點和規(guī)律。

活動二：演示實驗

師：在生活中，蘋果和樹葉下落，羽毛和石頭下落，但它們下落的快慢卻不同。現(xiàn)在來看一個小實驗。

(演示)小石頭和紙片同時從手中下落。

師：觀察到什么？

生：石頭下落得快，紙片下落得慢。

師：那是輕的下落快還是重的呢？

生：重的。

師：是不是所有重的物體都下落得快呢？

生：不是。

師：那我們通過什么來驗證我們的觀點呢？

生：通過實驗來驗證。

活動三：探究實驗

1. 物體下落快慢與物體輕重的關(guān)系

師：現(xiàn)在我們進行分組實驗，來探究物體下落快慢與物體輕重的關(guān)系。

【學(xué)生兩人為一組，其中一人手拿紙片或紙團和眼睛視線齊平，讓物體同時釋放，另一個同學(xué)進行觀察記錄，記錄表格如下圖。時間為3分鐘。其間教師巡堂指導(dǎo)】

師：現(xiàn)在請幾位同學(xué)來展示一下自己的實驗結(jié)果。【學(xué)生展示結(jié)果】

師：我們發(fā)現(xiàn)這幾個結(jié)論相互矛盾，由實驗可證明物體下落快慢與物體輕重?zé)o關(guān)。再來分析這3個結(jié)論，發(fā)現(xiàn)它們有什么共同特點呢？

生：都是紙團下落快。

問：為什么都是紙團下落得快呢？

生1：物體下落快慢不同可能是表面積不同引起的。

生2：物體下落快慢不同可能是空氣阻力的影響。

師：很好。影響物體下落的因素很多，但總的來說都是受空氣阻力的影響。紙團受到空氣阻力影響比紙片小，所以下落得比較快。再來想想，如果沒有空氣阻力的影響，物體下落的快慢是怎樣呢？

生：應(yīng)該相同。

師：真的是這樣嗎？我們來做個演示實驗。

活動四：探究實驗

自由落體運動是一種什么樣的運動

師：由實驗可知，做自由落體運動的物體下落情況完全相同，觀察現(xiàn)象得到，自由落體運動的軌跡是直線，那么它是做勻速直線運動還是加速直線運動呢？

生：加速直線運動。

師：它有沒有可能是勻加速直線運動呢？

生：可能。

師：非常好，同學(xué)們提出了一種非常理想的觀點。那我們怎樣證明它是勻加速直線運動呢？

【學(xué)生討論，教師引導(dǎo)：物體做勻加速直線運動的依據(jù)是什么呢？以前我們曾經(jīng)利用紙帶做過實驗，能否根據(jù)打點計時器在紙帶上打下的點的分布情況，來判斷紙帶做的是什么運動呢？】

生：用在連續(xù)相等的時間內(nèi)通過的位移之差是常量來證明。即S=S2-S1=S3-S2=S4-S3=SN-SN-1

師：非常好。我們已經(jīng)知道勻加速直線運動的特征，反過來，如果自由落體運動滿足這些特征，就可以判定它是勻加速直線運動了?，F(xiàn)在，請大家設(shè)計一個驗證“自由落體運動是勻加速直線運動”的實驗方案。

活動五：學(xué)生分小組討論

師：請說明自己小組設(shè)計的實驗方案。

生1：我們的方案是利用打點計時器，讓它豎直放置，重物后面綁上紙帶，紙帶穿過打點計時器，打開開關(guān)，讓重物自由下落，打點計時器會在紙帶上打下一系列的點，對紙帶進行數(shù)據(jù)處理，若能得出S=S2-S1=S3-S2=S4-S3=SN-SN-1就可知自由落體運動是勻變速直線運動了。

生2：可以利用頻閃照片。

師：現(xiàn)在請同學(xué)們比較這些方案，哪種測得的數(shù)據(jù)更精確點呢？

生：第2種好一些。

師：為什么呢？

生：利用打點計時器時，紙帶與打點計時器有阻力，會影響到結(jié)果，頻閃照片得出的結(jié)論更準(zhǔn)確。

活動六：利用頻閃照相機拍攝自由落體運動，并將相片投影進行分析

師：現(xiàn)在請同學(xué)們根據(jù)照片，把數(shù)據(jù)記錄到表格上，并尋找出規(guī)律。

師：同學(xué)們發(fā)現(xiàn)這些數(shù)據(jù)有什么特點呢？

生：發(fā)現(xiàn)在誤差允許的范圍內(nèi)，在連續(xù)相等的時間里，位移之差相等。

師：而自由落體運動的初速度為0，由此得出結(jié)論：自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動。它的加速度是多少呢？

【學(xué)生討論，教師引導(dǎo)學(xué)生求出加速度大小。代入數(shù)據(jù)求得a≈9.8m/s2。】

師：我們將自由落體運動的加速度稱為自由落體加速度，也叫重力加速度，用小寫g表示。

從運動方向可知，重力加速度的方向總是豎直向下。

師：現(xiàn)在知道了自由落體運動是勻加速直線運動，由此可得自由落體運動的規(guī)律是什么？

生：自由落體運動的初速度為0，加速度為g，若豎直方向的位移用h表示，就可以得到其規(guī)律：vt=gth=gt2/2vt2 =2gh

師：當(dāng)然，解決問題的方法不是唯一的。我們也可以用比值關(guān)系來證明。從開始運動算起，可以求出連續(xù)相等時間2t內(nèi)的位移，發(fā)現(xiàn)在誤差允許的范圍內(nèi)，位移之比為1∶3∶5……由此得出自由落體運動是初速度為0的勻加速直線運動。

活動七：自由落體運動規(guī)律的應(yīng)用

師：生活中許多物體的下落都可以看成自由落體運動，如石塊下落、花盆下落……請同學(xué)們根據(jù)自由落體運動規(guī)律解決問題：估算從四樓陽臺上下落的花盆，經(jīng)過多長時間到達地面，到達地面的速度是多少？

【說明：該例題讓學(xué)生體驗物理現(xiàn)象就在我們身邊，體驗自由落體運動的快慢。讓學(xué)生學(xué)會估算的方法。】

生：每層樓樓高約2.8m左右，四樓陽臺離地面高度h≈2.8×3＋1≈9.4(m)

根據(jù)自由落體運動規(guī)律：則t≈1.34s

花盆落地速度：v＝gt≈13.2(m/s)

【老師在學(xué)生解題的過程，應(yīng)教學(xué)生估算樓高的方法，知道每層樓高；解題后應(yīng)對結(jié)論進行進一步的討論。如：問三層樓掉下的花盆到達地面的速度13.2m/s是大還是小，住在高樓同學(xué)應(yīng)注意什么？進入工地為什么必須戴上安全帽？等許多實際問題?！?/p>

師：第2 ，請同學(xué)們在課后利用刻度尺設(shè)計并測量人的反應(yīng)時間。

活動八：課堂小結(jié)

師：請大家對本節(jié)課進行歸納，今天我們學(xué)了哪些知識呢？

生：……

師：一般說來，我們常常會根據(jù)生活中很“顯然”的現(xiàn)象，靠直覺得出結(jié)論。但是，由直接觀察所得出的結(jié)論并不總是可靠的，只有通過實驗才能揭示隱藏在現(xiàn)象背后的本質(zhì)。這是伽利略開創(chuàng)的研究自然規(guī)律的科學(xué)方法。課后同學(xué)們可以看課本的閱讀材料，或者上網(wǎng)查閱，體會這位物理大師漫長的探索過程。

二、案例評析

本課例從學(xué)生日常生活中常見的一個小游戲出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生進一步思考，并發(fā)現(xiàn)問題，然后通過實驗揭示問題的本質(zhì)。在此過程中，教師留給學(xué)生獨立觀察、思考和實驗的空間和時間，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中存在疑問，帶著問題去探索真相，并且能組織學(xué)生進行小組討論探究，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和團體合作精神。在得出自由落體運動規(guī)律之后，教師并不是簡單地利用公式解決自由落體運動的相關(guān)例題，而是應(yīng)用自由落體規(guī)律來解決生活中的一些常見現(xiàn)象，不僅有趣而且體現(xiàn)了物理和生活的緊密聯(lián)系，讓學(xué)生體驗到物理現(xiàn)象就在身邊，物理知識不僅有趣，而且還非常有價值。

本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計注重學(xué)生新知識的形成過程，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)知識的同時體會到進行科學(xué)的思維和實驗，促進學(xué)生形成科學(xué)的價值觀和世界觀，而且在教學(xué)過程中，教師應(yīng)注重調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性和主動性，讓學(xué)生真正成為課堂的主人。特別是實驗方案設(shè)計的討論有助于促進學(xué)生各方面的發(fā)展，不僅提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，也提高了課堂教學(xué)的效率。