周揚(yáng)

探究實(shí)驗(yàn)活動(dòng)作為物理教學(xué)的一種重要的手段與方法，突出強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)方法，調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)參與的意識(shí)，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、探討解決，充分發(fā)揮學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力。以人教版（必修1）第二章第五節(jié)《自由落體運(yùn)動(dòng)》一節(jié)本人的教學(xué)課為例來(lái)展示探究實(shí)驗(yàn)活動(dòng)在物理教學(xué)中的作用，并從以下三個(gè)方面透析本節(jié)物理課堂。

一、教學(xué)片段與分析

【教學(xué)片段1】

物體下落快慢的因素分析

教師：同學(xué)們認(rèn)真地看過(guò)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(píng)果從樹(shù)上下落，像雨點(diǎn)、冰雹、雪花這些物體都從天上下落，但它們運(yùn)動(dòng)的情況不一樣。這些都是我們常見(jiàn)的落體運(yùn)動(dòng)。

本段教學(xué)中，老師列舉身邊的一些落體運(yùn)動(dòng)，老師在提出問(wèn)題后，學(xué)生們思維活躍，立即給出答案，緊跟老師思路，對(duì)落體運(yùn)動(dòng)有了初步的印象。

教師：那同學(xué)們仔細(xì)研究過(guò)落體運(yùn)動(dòng)嗎？

教師演示：等大塑料片和紙片同時(shí)、等高、無(wú)初速下落，觀察它們下落的情況。

教師：誰(shuí)先落到桌面？

學(xué)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(yǔ)氣加強(qiáng)】是不是重的物體一定比輕的物體下落得快呢？

學(xué)生給出猜測(cè)。

教師演示：將剛才的紙片團(tuán)成紙團(tuán)，還和塑料片一起從同一位置靜止釋放。

教師：這次誰(shuí)先落到桌面？

學(xué)生：紙團(tuán)。

教師：可見(jiàn)輕的物體有時(shí)下落得也快。紙團(tuán)和紙片是同一個(gè)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(xué)生思考討論并給出答案。

一位女同學(xué)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(xué)生要找直接影響因素。

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

教師對(duì)學(xué)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?cè)O(shè)想在沒(méi)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(shí)驗(yàn)，在抽去空氣的牛頓管內(nèi)，有一個(gè)金屬片，一個(gè)活塞和一根羽毛，讓它們同時(shí)下落，讓同學(xué)們觀察它們?cè)谡婵窄h(huán)境中的下落情況。

學(xué)生觀察：它們基本同時(shí)落下。

教師：由于實(shí)驗(yàn)器材的限制，玻璃管不可能完全真空，如果在完全真空環(huán)境中，物體下落的情況一定完全相同。在沒(méi)有空氣阻力時(shí)，物體下落的快慢跟物體重力無(wú)關(guān)。物體只在重力作用下，由靜止開(kāi)始的下落運(yùn)動(dòng)叫自由落體運(yùn)動(dòng)。

教師在演示實(shí)驗(yàn)中自然而然的將學(xué)生帶入了新課教學(xué)情境之中。

教師提出：在日常生活中，我們平時(shí)見(jiàn)到的落體運(yùn)動(dòng)由于空氣的存在，自由落體運(yùn)動(dòng)是一種理想運(yùn)動(dòng)，但掌握了這種理想運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，也就為研究實(shí)際運(yùn)動(dòng)打下了基礎(chǔ)。當(dāng)空氣阻力不太大，與重力相比較可以忽略時(shí)，實(shí)際的落體運(yùn)動(dòng)可以近似地當(dāng)作自由落體運(yùn)動(dòng)。

在本段教學(xué)中，教師通過(guò)幾個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生思考與討論，明確空氣阻力使物體下落得有快有慢。學(xué)生和教師的思維碰撞，使課堂活躍而有序。讓學(xué)生了解人們根據(jù)簡(jiǎn)單的觀察所得到的直覺(jué)觀念和結(jié)論往往不一定都是可靠的，應(yīng)當(dāng)用科學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)它們進(jìn)行檢驗(yàn)。而本節(jié)課科學(xué)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(yùn)動(dòng)。在這樣的學(xué)習(xí)中，學(xué)生不僅可以提高觀察與推理的能力，而且會(huì)逐漸形成觀察與思考的習(xí)慣。

【教學(xué)片段2】

研究自由落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)

教師：通過(guò)觀察，我們不難發(fā)現(xiàn)，自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。那是勻加速運(yùn)動(dòng)還是變加速呢？

引發(fā)學(xué)生猜想，有的學(xué)生認(rèn)為是勻加速，而有的學(xué)生認(rèn)為是變加速。

教師引導(dǎo)學(xué)生，讓學(xué)生大膽猜想自由落體運(yùn)動(dòng)是一種最簡(jiǎn)單的變速運(yùn)動(dòng)──初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，并提出需要用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

教師：如果是初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，就應(yīng)該符合勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的兩條推論，這兩條推論，在課前已做提問(wèn)。分別是初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)在相等時(shí)間內(nèi)所經(jīng)過(guò)的位移之比為奇數(shù)比 1：3：5：7…和勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)在連續(xù)相等時(shí)間間隔內(nèi)所經(jīng)過(guò)的位移之差是恒量。

教師提出讓學(xué)生思考并討論驗(yàn)證方法。

一名女學(xué)生提出可以用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器做實(shí)驗(yàn)，并給出理由：因?yàn)樵诒菊碌谝还?jié)探究小車(chē)速度隨時(shí)間的變化關(guān)系時(shí)就用了這種方法，而自由落體運(yùn)動(dòng)與小車(chē)的運(yùn)動(dòng)有相似之處，所以也可以用這種方法來(lái)驗(yàn)證。

另一名男同學(xué)提出可以給做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體拍攝照片，每間隔相同的時(shí)間拍攝一次。

教師引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)課本的一道課后習(xí)題來(lái)了解這種方法——頻閃照相法。

接下來(lái)，教師引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)多媒體屏幕一起用兩種方法進(jìn)行驗(yàn)證。

由于教師在本節(jié)課以前，領(lǐng)著學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室做了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)是這樣的，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器用鐵架臺(tái)豎直固定，用重物連接紙帶，紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，手提紙帶，接通電源，釋放重物，就會(huì)在紙帶上留下點(diǎn)跡。做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候?qū)W生只是按照教師交代的步驟完成的，但不知道做這個(gè)實(shí)驗(yàn)是為了研究什么問(wèn)題，而通過(guò)本節(jié)課前面的學(xué)習(xí)，就知道了通過(guò)研究重物的下落情況來(lái)探究自由落體運(yùn)動(dòng)。學(xué)生保留做實(shí)驗(yàn)時(shí)的紙帶，在本節(jié)課就可以自己通過(guò)研究紙帶的點(diǎn)跡，得出結(jié)論。最終，師生共同得出結(jié)論：自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。

在本段教學(xué)中，教師引導(dǎo)學(xué)生提出假設(shè)：自由落體運(yùn)動(dòng)是勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，啟發(fā)學(xué)生怎樣利用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證你的猜測(cè)。為了探索自由落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，要求學(xué)生自己確定研究的方法，并設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)。有的學(xué)生提出了利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)研究，有的提出了利用頻閃照片來(lái)研究。由于學(xué)生已經(jīng)掌握了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用方法，由于授課場(chǎng)地的局限，沒(méi)能讓學(xué)生當(dāng)堂去完成實(shí)驗(yàn)，在課前讓學(xué)生分成小組讓他們自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，而在本節(jié)課自己分析處理數(shù)據(jù)。凡是學(xué)生能夠自己做的，教師就讓他們自己去做，凡是學(xué)生自己能夠想的，教師就讓他們自己去想。給予學(xué)生充分時(shí)間，啟發(fā)學(xué)生積極思考，并及時(shí)引導(dǎo)，讓學(xué)生的主體作用得到充分發(fā)揮，營(yíng)造良好的課堂學(xué)習(xí)氣氛。

二、教學(xué)觀察與評(píng)價(jià)

本節(jié)課由生活中的實(shí)例引入，再到演示實(shí)驗(yàn)，循序漸進(jìn)地分析物體下落快慢的原因，得出如果沒(méi)有空氣阻力的影響，輕重物體應(yīng)該下落的一樣快的結(jié)論。但是我認(rèn)為前面的幾個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，是低成本實(shí)驗(yàn)，就可以讓我們的學(xué)生自己動(dòng)手做，自己進(jìn)行總結(jié)，而不是學(xué)生看老師做。在學(xué)生做的過(guò)程中，教師注意觀察學(xué)生出現(xiàn)的問(wèn)題，加以引導(dǎo)就可以了。研究頻閃照片得出自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律時(shí)，教師用多媒體一邊展示一邊給學(xué)生進(jìn)行定量分析得出下落高度和時(shí)間的關(guān)系，我認(rèn)為這么做效果很好。我感覺(jué)這個(gè)教學(xué)案例完整，層次清晰，重難點(diǎn)突出，將知識(shí)點(diǎn)全面清晰地展現(xiàn)給了學(xué)生。當(dāng)然案例中也加上了新課標(biāo)中的一些理念，例如回顧伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究，包括伽利略是怎么推翻亞里士多德的錯(cuò)誤觀點(diǎn)，伽利略在研究中用了什么方法等等。