对课例“自由落体运动规律”的三次教学实践，本文主要内容关键词为：教学实践论文,规律论文,课例论文,自由落体运动论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
笔者通过对课例“自由落体运动的规律”的多次实践，关注物理课堂教学有效性的生成，不断反思自己的教学行为，改进教学方法，完善教学策略，使学生在乐学、会学中，最终达成高中物理新课程的三维目标的要求。
一、第一次实践
教学设想：采用理论联系实际开展启发式教学，引导学生从日常生活经验出发，教师提出问题，利用演示实验等多种方法，引导学生得出结论，从而提炼出自由落体运动的概念和物体做自由落体运动的条件。
教学过程：
1.创设情境、引入新课
我们见过雨滴从天而降，重物坠地和石子落入水井中。这些物体的下落运动在自然界广泛存在，它们的运动是一种典型的匀变速直线运动——就是今天要讲的自由落体运动。
(1)物体的下落运动
演示1：吸在电磁铁上的铁块，断电后，在重力作用下是竖直向下运动。
演示2：手中的粉笔头，在重力作用下是竖直向下运动。
问：这些物体的运动有什么共同特点？物体往下落的原因是什么？
生：这些物体竖直向下做直线运动。
生：从静止开始的直线运动。
生：速度变大的运动。
生：物体下落的原因是由于重力的作用。
结论：物体在重力作用下从静止开始下落的直线运动。
演示3：一元的硬币和一张小纸片从同一高度同时下落，谁快？
演示4：一元的硬币和一大块硬纸板从同一高度同时下落，谁快？
问：是什么原因导致纸板和硬币落地有先有后呢？
生：纸板和硬币的体积不同。
生：纸板和硬币的重量不同。
演示5：用一元的硬币和与它相同重量的纸板从同一高度同时下落，观察。
生：还是硬币下落得快。
生：可能是受空气阻力的影响。
引导学生得出结论：空气阻力是影响物体下落快慢的重要因素。
问：如何消除（或减小）空气阻力呢？
生：用抽气机抽气。
问：如果设法消除空气阻力，金属片和这纸板谁下落得快？
演示6：牛顿管的实验（将羽毛上粘一小块铁片，用磁铁在管外控制，方便操作）将牛顿管倒过来，用磁铁吸住羽毛中的铁块，移开磁铁，学生观察几次实验情况得出下列结论：
①没有抽气，羽毛比铁片下落慢。
②抽出部分气，下落的时间相差减小。
③尽力抽完后，两者几乎同时下落。
④再放入空气后，羽毛比铁片慢得多。
实验结论：没有空气阻力时，无论是轻的物体还是重的物体下落得都一样快。
(2)自由落体运动的定义
概念：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫自由落体运动。
条件：真空或空气阻力可以忽略的情况。
特点：①只有重力；
②从静止开始下落。
说明：在重力比空气阻力大得多的情况下，物体从静止开始下落的运动都可以近似看成自由落体运动。
2.演示实验探究自由落体运动的规律
演示：多媒体课件演示频闪照片。
从照片当中可分析数据，发现结论：自由落体运动是速度从零开始的匀加速直线运动。
3.重力加速度
大量实验证明，在同一地点，一切物体的自由落体运动加速度都相同，这个加速度叫自由落体加速度，也叫重力加速度。
符号：g。
方向：竖直向下（与重力方向一致）。
图1 自由落体闪光照片
教学反思；本节的重点是让学生主动探究自由落体运动的性质和规律，但在本次实践中只用多媒体演示自由落体的频闪照片，并没有做真实的实验，这会让学生对实验的真实性产生怀疑。在教法上，仍以老师讲解为主，把结论、公式死板地灌输给学生，学生缺乏体验、探究对自由落体规律的认识过程，学生的学习兴致不高，师生互动不够。在新课程的三维目标中，该课例只达到了第一层——知识与技能的要求，没有体现过程与方法，更没有让学生得到情感、态度与价值观的提升。
二、第二次实践
教学设想：本课着重解决两个问题：①什么是自由落体运动？②对自由落体运动规律的探究。针对第一次实践，笔者对解决第二个问题进行了改进，让学生参与到探究自由落体的运动性质和规律的过程中来，让学生现场设计实验，处理计算出加速度值，这样既让学生在处理中体验了科学实验的艰辛和乐趣，领略了科学的方法，又让学生自己探究出自由落体运动的规律，不知不觉中得到成功的体会。
教学过程：
1.创设情境
引入思考——什么是自由落体运动？
(1)观察：纸片和小铅球下落
将学生每四人分为一组组织讨论。针对小纸片和小铅球的下落现象，提出相关的物理问题，教师也参与小组讨论。最后小组择优推荐发表。
整理学生的问题，进行分类。（①这是一种什么运动？②这种运动遵循什么规律？③物体在什么情况下会产生这种运动？④在实际生活中，有哪些物体的运动是和上述运动规律相同的？）
(2)说明：针对问题，展开本节课的教学
问题1：物体越重，下落得快一些吗？学生：不是。
要求学生举反例说明。
教师从学生的激烈讨论中选择两个典型例子分析：
同一张纸，张开时飘下（慢），搡成一团时落下（快）。
一张大纸飘下（慢），将一张小纸搡成一团时落下（快）。
结论：①重的物体下落不一定快。
②物体下落时，应当考虑空气阻力对下落物体的影响。
问题2：如果没有空气阻力的影响，不同重量的物体下落快慢是否相同呢？何时可忽略空气阻力的影响？
实验：演示真空管中鸡毛和铁片下落得一样快；空气进入管子时，铁片下落得比鸡毛快。
（说明：没有空气阻力时，重量不同的物体下落快慢相同。）
(3)定义：自由落体运动
物体只在重力作用下，从静止开始下落的运动。
2.对自由落体运动规律的探究
(1)提出问题自由落体运动是
的匀加速直线运动吗？小球自由下落，只能从直观上观察其速度越来越大。（多媒体演示物体自由下落的慢动作）
追问：如何定量确定其运动是一直加速的，而且是匀加速直线运动？
（要求学生小组讨论，各小组择优推荐同学发言）
(2)分析问题
可以用一纸带连着小球自由下落，用打点计时器打点来记录小球在各个时刻的位置，通过分析纸带上相邻的相同的时间内位移之差是否相等来判断物体是否做匀变速直线运动。
演示：用电火花计时器，然后测量数据。竖直方向安装电火花计时器，使用两个不同重要的重物进行自由下落运动实验（重物的重量尽量大些，体积小，方便减小误差）。
学生分组实验：竖直方向安装电火花计时器，使用两个不同重量的重物进行自由落体运动实验，进行数据处理求出加速度。
要求学生再分析该实验方法有何缺点？
（学生讨论、总结发言：纸带与打点计时器之间，纸带与空气间的摩擦影响了实验的精确性。）
(3)结论
①自由落体运动是初速度为零的匀变速直线运动。
②物体自由下落时的加速度是重力加速度g（通常
），方向竖直向下。
③自由落体运动规律：
。
教学反思：第二次实践让学生完全参与到了探究自由落体运动的规律中来，用类似科学研究的方式，还原物理规律的发现过程，强调学生通过自主参与类似科学研究的学习活动，获得亲身体验。在提出如何定量地分析自由落体运动的规律时，不直接以教材中的频闪照片来分析，而是让学生运用打点计时器的方法来分析，既降低了频闪照片分析的难度，又构建一种开放的学习环境，提供一个以学生已有的知识去分析解决一些新问题的实践机会，充分开发学生的学习潜力。但是，教师事先演示的用打点计时器来探究自由落体运动规律的实验，限制了学生思维的拓展；其实探究自由落体运动的规律的实验很多，根据学生的实际水平可以设计出更好的实验方案以求得更好的效果。打点计时器在实验的运用过程中，虽然方法比较简单，但由于摩擦阻力的存在，使得得到的加速度误差比较大。如果条件许可，还可让学生同时用不同的方法进行探究，并对这些方法进行比较和分析。通过第二次实践，虽然能做到落实知识与技能目标，也能体现一定的过程与方法，但是，对于学生主动性的发挥，情感、态度与价值观的提升还远未做到位。
三、第三次实践
教学设想：针对前两次实践的经验和第二次实践课中存在的不足，做了改进，让学生的自主、合作、探究过程更加明显，变单一的实验方案为多种方案的选择。
教学过程：
1.复习匀变速直线运动的规律
（通过复习匀变速直线运动的规律，提出问题：如何证明自由落体运动的性质？这里主要采用探究式教学法，通过让学生参与课堂设计实验，引导学生设计多种实验方案来解决物理问题，从中体现学生的主体性，让学生接触各种不同设计的方案，增强思维的扩展性，激发思维，拓展视野，并从中潜移默化的学习到物理学的研究方法。）
引导学生回忆匀变速直线运动的规律：
［提问］：如何证明自由落体运动是做匀变速直线运动并测量它的加速度大小呢？
［分析］：可通过做实验验证。
2.设计实验方案
请同学们发挥聪明才智，用提供的器材设计出你们认为最为合理的实验方案。画出实验装置简图，并动手尝试，在实验过程中若发现任何问题或操作时遇到什么困难，可以相互讨论、交流。
（投影展示学生的代表性设计方案）
方案一：频闪照片，照片上相邻的像是相隔相等的时间拍摄的，从照片上看小球的运动特点，在相等的时间间隔内，小球下落的位移越来越大，表明小球的速度越来越快，如图2所示。
方案二：通过打点计时器测量时间，将重物连接纸带并通过打点计时器，重物下落在纸带上打下一系列的点，表明重物的运动情况。实验设计如图3所示。位移可通过刻度尺测量，因为
。
方案三：用位移传感器测定每时每刻小球的位置，绘制位移一时间图象，图象是一条抛物线，代入二次函数或通过曲线拟合等等方法，求出加速度。
图2
图3
图4
3.进行实验、搜集数据
针对不同学生提出的方案，一部分学生组成传统实验组，采用打点计时器来探究；一部分学生组成现代技术组，选用了传感器实验；完成实验后，对比两组的实验成果以及实验所花的时间。
传统实验组：采用方案二
学生分组实验：竖直方向安装电火花计时器，使用两个不同重量的重物进行自由下落运动实验，进行数据处理求出加速度。
现代技术组：采用方案三
实验介绍：实验仪器如图4所示，自由落体仪顶端有一个电磁铁，通电时，具有磁性吸住小球，断电时磁性消失，小球做自由落体运动。中间有两个光电门，它是一个开关，当物体下落到光电门中间时，光电门会计算物体从开始下落到这一点所需的时间，电脑计时器会交替显示小球到达两个光电门的时间。将两个光电门的位置下移到新位置，再测量几次时间，将记录的时间和对应的位移值填入表中，描绘x-t图象。也可以用计算机Excel作图象。
实验过程：自由落体仪，小球从顶端下落。将位移x和时间t记录于下表中。
实验结论：
计算机拟合x-t图象（图5）：
图5
从计算机给出的函数式可以看出：
g的值为9.71
。该实验误差产生的主要原因是电磁铁断电时有剩磁，使小球延缓下落，以及小球下落过程中受到空气阻力。这还由于两个光电门红外线中心位置不在小球下落的同一竖直线上，造成小球通过两个光电门中心位置不一定是小球的直径，使小球下落出现位移微小量，导致数据有偏差。
教学反思：情感、态度、价值观的教育不是在那里空喊，而是要创设机会，通过学生参与活动，日积月累，让学生感受、体验与内化。第三次实践是以探索、研究物理规律为出发点，以实验活动为中心，以学生的可持续发展以及探究能力的培养为根本，通过让学生参与设计实验、体验实验、探究物理知识的过程，使学生的情感、兴趣、动机都处于积极状态，把观察、分析、实验、讲解和应用，有机地综合在一起，促使学生认识上的转化和飞跃；从而最终达成新课程的三维目标。