何軍

摘 要：本文針對(duì)“自由落體運(yùn)動(dòng)”一節(jié)內(nèi)容常見(jiàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)做出一些分析，從另一個(gè)角度思考“自由落體運(yùn)動(dòng)”的教學(xué)。改常見(jiàn)的學(xué)生動(dòng)手活動(dòng)為學(xué)生的閱讀討論，在閱讀和討論中完成知識(shí)的學(xué)習(xí)，同時(shí)提升自己的思維能力。

關(guān)鍵詞：自由落體運(yùn)動(dòng)；教學(xué)設(shè)計(jì)；同課異構(gòu)

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2015）2-0004-3

在近日舉行的同課異構(gòu)物理教學(xué)研討活動(dòng)中，筆者與其他四位教師同時(shí)上了“自由落體運(yùn)動(dòng)”這一節(jié)課。盡管一些教學(xué)環(huán)節(jié)的處理及各自的教學(xué)風(fēng)格不同，但上課的流程卻大致相同。都是先通過(guò)幾個(gè)小實(shí)驗(yàn)，分析影響物體下落快慢的因素，在此基礎(chǔ)上給出自由落體運(yùn)動(dòng)的概念與條件；接著，利用紙帶實(shí)驗(yàn)及頻閃照片實(shí)驗(yàn)探究自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律；最后，與勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律比較，加以應(yīng)用。自由落體運(yùn)動(dòng)的教學(xué)一定要按這種教學(xué)流程嗎？其中有些活動(dòng)是否有必要？有無(wú)其他的處理方式？為此，筆者進(jìn)行了一些思考。

1 人教版教材中有關(guān)自由落體運(yùn)動(dòng)內(nèi)容安排的思考

《自由落體運(yùn)動(dòng)》是人教版必修1第二章第五節(jié)的內(nèi)容，是在學(xué)習(xí)完勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律后的一個(gè)具體應(yīng)用。本節(jié)內(nèi)容涉及到科學(xué)方法的認(rèn)識(shí)、模型的建立、規(guī)律的應(yīng)用等相關(guān)內(nèi)容，可以認(rèn)為是“運(yùn)動(dòng)描述”這一知識(shí)板塊的一個(gè)綜合，能夠較好地體現(xiàn)新課標(biāo)對(duì)“運(yùn)動(dòng)描述”內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求，即了解知識(shí)產(chǎn)生的背景，了解物理模型的特點(diǎn)和理解勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。本節(jié)內(nèi)容能夠培養(yǎng)學(xué)生的觀(guān)察能力和分析概括能力，能夠很好地實(shí)現(xiàn)新課標(biāo)的三維目標(biāo)。但人教版教材將與“自由落體”有關(guān)的物理學(xué)史和科學(xué)方法單獨(dú)分為一節(jié)，在內(nèi)容上有一種被割裂的感覺(jué)。

2 課堂教學(xué)中幾個(gè)環(huán)節(jié)的幾點(diǎn)思考

2.1 影響物體下落快慢的小實(shí)驗(yàn)

上課初，教師和學(xué)生一起參與的幾個(gè)小實(shí)驗(yàn)有三個(gè)效果：增加了師生的互動(dòng)，活躍了課堂氣氛；順利地切入本節(jié)課的內(nèi)容，起到很好的引題效果；得到影響物體下落快慢的因素，其中阻力是主要因素。

盡管這樣引入新課有上述三點(diǎn)好處，但也有一些弊端。筆者認(rèn)為，這樣的實(shí)驗(yàn)其實(shí)可以不做，如果要做，可以滯后做。理由有三：

①學(xué)生在學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容之前，有著與落體運(yùn)動(dòng)相關(guān)的生活經(jīng)驗(yàn)，知道物體下落快慢不同的最主要因素是阻力的影響不同。

②在伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究分析過(guò)程中，也沒(méi)有提及阻力這一因素。如果我們還原前人的研究歷程，同樣可以先回避阻力這樣的問(wèn)題。

③有些教師在此實(shí)驗(yàn)上花費(fèi)太多時(shí)間，沖淡了本節(jié)課的主題。

2.2 探究自由落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)是否一定要用實(shí)驗(yàn)

筆者觀(guān)察到：由于實(shí)驗(yàn)器材不熟悉、動(dòng)手能力不強(qiáng)等種種因素，學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)求解重力加速度的過(guò)程中花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)。使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，分析紙帶，通過(guò)紙帶求解速度和加速度是單獨(dú)的一節(jié)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。本節(jié)課不應(yīng)該成為另一個(gè)紙帶處理的實(shí)驗(yàn)課。如果因?yàn)樵搶?shí)驗(yàn)沖淡本節(jié)課的主題，則會(huì)顯得主次不分。

3 “我”的簡(jiǎn)要教學(xué)設(shè)計(jì)

根據(jù)以上思考，筆者確定本節(jié)課有兩個(gè)主題：“研究自由落體運(yùn)動(dòng)的科學(xué)方法”和“自由落體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”。根據(jù)這樣的主題，設(shè)計(jì)了本節(jié)課的教學(xué)活動(dòng)。簡(jiǎn)要摘錄如下：

1.課堂引入

筆者在百度詞條上將有關(guān)自由落體運(yùn)動(dòng)的相關(guān)信息摘錄，形成資料發(fā)給學(xué)生。資料中包括：自由落體的定義、特征，有關(guān)自由落體運(yùn)動(dòng)的相關(guān)史實(shí)和伽利略的抽象思維、數(shù)學(xué)推導(dǎo)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法等。

創(chuàng)設(shè)情境：亞里士多德和伽利略的隔空對(duì)話(huà)。

問(wèn)題：圖中亞里士多德的“！”和伽利略的“？”“……”以及“！”各是什么含義呢？請(qǐng)查閱資料，解讀各種標(biāo)點(diǎn)符號(hào)的含義。

學(xué)生閱讀資料10分鐘，查找相關(guān)信息。

2.課堂教學(xué)

師：亞里士多德的“！”是什么含義？

生：亞里士多德對(duì)物體下落得到一個(gè)規(guī)律，重的物體下落得快，輕的物體下落得慢。

師：那伽利略為什么又有“？”呢？

生：那是因?yàn)樗谒伎?，他感到困惑?/p>

學(xué)生給出資料中伽利略的兩個(gè)石頭下落的假設(shè)。教師結(jié)合材料給學(xué)生講解歸謬法和邏輯推理的知識(shí)。

師：那“……”的含義呢？

生：重新研究自由落體運(yùn)動(dòng)，尋找規(guī)律。

結(jié)合資料，師生一起重走伽利略的發(fā)現(xiàn)歷程：提出假設(shè)—數(shù)學(xué)推理—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證—合理外推。在這過(guò)程中讓學(xué)生感悟科學(xué)研究的魅力：

①伽利略認(rèn)為自由落體運(yùn)動(dòng)是最簡(jiǎn)單的勻加速運(yùn)動(dòng)。這里體現(xiàn)出科學(xué)家從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的研究思想和堅(jiān)信自然遵循簡(jiǎn)潔美的哲學(xué)觀(guān)點(diǎn)。

②將測(cè)速度轉(zhuǎn)化為對(duì)位移、時(shí)間的測(cè)量。感受間接測(cè)量的思想和數(shù)學(xué)的魅力。

③從斜面推廣到豎直面，體會(huì)外推法的思想。

師：現(xiàn)在知道伽利略“！”的含義了！

生：自由落體運(yùn)動(dòng)是勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。

師：自由落體運(yùn)動(dòng)是勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，那究竟怎樣的運(yùn)動(dòng)才稱(chēng)為自由落體運(yùn)動(dòng)呢？

給出自由落體運(yùn)動(dòng)的定義：自由落體運(yùn)動(dòng)就是只在重力作用下由靜止開(kāi)始的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。

問(wèn)題：利用我們目前掌握的知識(shí)，能不能驗(yàn)證自由落體運(yùn)動(dòng)是勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)？

引導(dǎo)學(xué)生回憶使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器借助紙帶求加速度的方法。

師：你們?cè)隍?yàn)證過(guò)程中怎么保證物體做自由落體運(yùn)動(dòng)呢？

結(jié)合自由落體的定義，分析該實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)，師生一起得出：

①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要豎直放置。

②下面懸掛的重物質(zhì)量要大，體積要小。

③先開(kāi)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，后釋放紙帶。

師：滿(mǎn)足了這些要求，物體就是做自由落體運(yùn)動(dòng)嗎？

師生一起分析提煉：

①自由落體運(yùn)動(dòng)是理想的運(yùn)動(dòng)模型。

②實(shí)際運(yùn)動(dòng)近似成自由落體運(yùn)動(dòng)的條件。

師：以下觀(guān)察到的物體運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)嗎？

a.在二樓窗口看到窗外下落的小石子。

b.小鐵球入水后的運(yùn)動(dòng)。

c.用手抓著物體，以重力加速度豎直向下加速運(yùn)動(dòng)。

d.在月球上靜止釋放的羽毛和小球。

通過(guò)物體運(yùn)動(dòng)的辨析，強(qiáng)調(diào)自由落體運(yùn)動(dòng)的“自由”：

①物體開(kāi)始下落時(shí)是靜止的，即初速度v=0。如果物體的初速度不為零，就算是豎直下落，也不是自由落體。

②物體下落過(guò)程中，除受重力作用外，不再受其他任何外界的作用力。

觀(guān)看美國(guó)宇航員在月球上釋放羽毛和小球的視頻。

結(jié)論：任何物體在相同高度做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，下落時(shí)間相同。

演示毛錢(qián)管有空氣、空氣較少和沒(méi)有空氣時(shí)羽毛和銅錢(qián)的下落情況，引導(dǎo)學(xué)生思考影響物體下落快慢的因素。針對(duì)眾多影響因素，提出相關(guān)思考題，為下一章《力》的學(xué)習(xí)埋下伏筆。

最后，利用類(lèi)比思想，由初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得出自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。

4 反 思

對(duì)比兩種教學(xué)設(shè)計(jì)，筆者認(rèn)為有三點(diǎn)不同：

①通常的教學(xué)設(shè)計(jì)往往是“做實(shí)驗(yàn)—討論—結(jié)論—應(yīng)用”的教學(xué)流程，以實(shí)驗(yàn)為引子，討論為主體，應(yīng)用為收尾完成課堂教學(xué)。本教學(xué)設(shè)計(jì)以史實(shí)為基礎(chǔ)，以尋“史”為脈絡(luò)，重點(diǎn)是體會(huì)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律發(fā)現(xiàn)中的科學(xué)思想，理解自由落體運(yùn)動(dòng)的內(nèi)涵。

②在通常的教學(xué)設(shè)計(jì)中，師生互動(dòng)以實(shí)驗(yàn)為根本，強(qiáng)調(diào)的是動(dòng)手能力。討論過(guò)程中的問(wèn)題往往是從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出發(fā)的平行的問(wèn)題。本教學(xué)設(shè)計(jì)以尋“史”為基本活動(dòng)，強(qiáng)調(diào)的是思維活動(dòng)，問(wèn)題往往對(duì)應(yīng)著前人發(fā)現(xiàn)自由落體規(guī)律的進(jìn)程，問(wèn)題是縱向的，對(duì)學(xué)生的思維刺激度更高。

③通常的教學(xué)設(shè)計(jì)就自由落體運(yùn)動(dòng)講自由落體運(yùn)動(dòng)。本教學(xué)設(shè)計(jì)把自由落體運(yùn)動(dòng)回歸到相關(guān)的史實(shí)中，能夠更好地實(shí)現(xiàn)三維目標(biāo)，更好地發(fā)揮教育的功效。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹文平.對(duì)《自由落體運(yùn)動(dòng)》教學(xué)的思考[J].物理教學(xué)探討，2011，（3）：32.

（欄目編輯 趙保鋼）