透析物理课堂

周扬

探究实验活动作为物理教学的一种重要的手段与方法，突出强调学生的自主学习方法，调动学生主动参与的意识，让学生发现问题、探讨解决，充分发挥学生的想象力和创造力。以人教版（必修1）第二章第五节《自由落体运动》一节本人的教学课为例来展示探究实验活动在物理教学中的作用，并从以下三个方面透析本节物理课堂。

一、教学片段与分析

【教学片段1】

物体下落快慢的因素分析

教师：同学们认真地看过物体的下落吗？手中的茶杯一不小心掉落摔碎了，这是茶杯的下落。建筑工地上，工人们都带着安全帽，怕的是被上面落下的东西砸中。苹果从树上下落，像雨点、冰雹、雪花这些物体都从天上下落，但它们运动的情况不一样。这些都是我们常见的落体运动。

本段教学中，老师列举身边的一些落体运动，老师在提出问题后，学生们思维活跃，立即给出答案，紧跟老师思路，对落体运动有了初步的印象。

教师：那同学们仔细研究过落体运动吗？

教师演示：等大塑料片和纸片同时、等高、无初速下落，观察它们下落的情况。

教师：谁先落到桌面？

学生：塑料片。

教师：塑料片下落得快，塑料要重一些，纸片要轻一些，那是不是重的物体下落得快？【语气加强】是不是重的物体一定比轻的物体下落得快呢？

学生给出猜测。

教师演示：将刚才的纸片团成纸团，还和塑料片一起从同一位置静止释放。

教师：这次谁先落到桌面？

学生：纸团。

教师：可见轻的物体有时下落得也快。纸团和纸片是同一个物体，为什么下落的情况不一样呢？究竟是什么原因影响它们下落得有快有慢呢？

学生思考讨论并给出答案。

一位女同学用物体的空气阻力与重力相比，提出比较加速度。教师提醒学生要找直接影响因素。

另一位同学答道：是由于空气阻力的影响，纸片受到的空气阻力比纸团要大，所以纸片下落得比纸团慢。

教师对学生的回答表示赞同：正是空气阻力的原因，才使物体下落得有快有慢。

教师提出：我们设想在没有空气阻力的空间里，物体下落的情况是什么样呢？

教师演示：牛顿管实验，在抽去空气的牛顿管内，有一个金属片，一个活塞和一根羽毛，让它们同时下落，让同学们观察它们在真空环境中的下落情况。

学生观察：它们基本同时落下。

教师：由于实验器材的限制，玻璃管不可能完全真空，如果在完全真空环境中，物体下落的情况一定完全相同。在没有空气阻力时，物体下落的快慢跟物体重力无关。物体只在重力作用下，由静止开始的下落运动叫自由落体运动。

教师在演示实验中自然而然的将学生带入了新课教学情境之中。

教师提出：在日常生活中，我们平时见到的落体运动由于空气的存在，自由落体运动是一种理想运动，但掌握了这种理想运动的规律，也就为研究实际运动打下了基础。当空气阻力不太大，与重力相比较可以忽略时，实际的落体运动可以近似地当作自由落体运动。

在本段教学中，教师通过几个演示实验，让学生思考与讨论，明确空气阻力使物体下落得有快有慢。学生和教师的思维碰撞，使课堂活跃而有序。让学生了解人们根据简单的观察所得到的直觉观念和结论往往不一定都是可靠的，应当用科学实验对它们进行检验。而本节课科学研究的第一步是先忽略空气阻力，研究物体不受空气阻力的运动。在这样的学习中，学生不仅可以提高观察与推理的能力，而且会逐渐形成观察与思考的习惯。

【教学片段2】

研究自由落体运动的性质

教师：通过观察，我们不难发现，自由落体运动是初速度为零的加速直线运动。那是匀加速运动还是变加速呢？

引发学生猜想，有的学生认为是匀加速，而有的学生认为是变加速。

教师引导学生，让学生大胆猜想自由落体运动是一种最简单的变速运动──初速度为零的匀加速直线运动，并提出需要用实验验证。

教师：如果是初速度为零的匀加速直线运动，就应该符合匀变速直线运动的两条推论，这两条推论，在课前已做提问。分别是初速度为零的匀加速直线运动在相等时间内所经过的位移之比为奇数比 1：3：5：7…和匀变速直线运动在连续相等时间间隔内所经过的位移之差是恒量。

教师提出让学生思考并讨论验证方法。

一名女學生提出可以用打点计时器做实验，并给出理由：因为在本章第一节探究小车速度随时间的变化关系时就用了这种方法，而自由落体运动与小车的运动有相似之处，所以也可以用这种方法来验证。

另一名男同学提出可以给做自由落体运动的物体拍摄照片，每间隔相同的时间拍摄一次。

教师引导学生通过课本的一道课后习题来了解这种方法——频闪照相法。

接下来，教师引导学生通过多媒体屏幕一起用两种方法进行验证。

由于教师在本节课以前，领着学生在实验室做了这个实验，实验是这样的，将打点计时器用铁架台竖直固定，用重物连接纸带，纸带穿过打点计时器，手提纸带，接通电源，释放重物，就会在纸带上留下点迹。做实验的时候学生只是按照教师交代的步骤完成的，但不知道做这个实验是为了研究什么问题，而通过本节课前面的学习，就知道了通过研究重物的下落情况来探究自由落体运动。学生保留做实验时的纸带，在本节课就可以自己通过研究纸带的点迹，得出结论。最终，师生共同得出结论：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。

在本段教学中，教师引导学生提出假设：自由落体运动是匀加速直线运动，启发学生怎样利用实验来验证你的猜测。为了探索自由落体运动的性质，要求学生自己确定研究的方法，并设计出实验。有的学生提出了利用打点计时器来研究，有的提出了利用频闪照片来研究。由于学生已经掌握了打点计时器的使用方法，由于授课场地的局限，没能让学生当堂去完成实验，在课前让学生分成小组让他们自己动手实验，而在本节课自己分析处理数据。凡是学生能够自己做的，教师就让他们自己去做，凡是学生自己能够想的，教师就让他们自己去想。给予学生充分时间，启发学生积极思考，并及时引导，让学生的主体作用得到充分发挥，营造良好的课堂学习气氛。

二、教学观察与评价

本节课由生活中的实例引入，再到演示实验，循序渐进地分析物体下落快慢的原因，得出如果没有空气阻力的影响，轻重物体应该下落的一样快的结论。但是我认为前面的几个演示实验，是低成本实验，就可以让我们的学生自己动手做，自己进行总结，而不是学生看老师做。在学生做的过程中，教师注意观察学生出现的问题，加以引导就可以了。研究频闪照片得出自由落体运动的规律时，教师用多媒体一边展示一边给学生进行定量分析得出下落高度和时间的关系，我认为这么做效果很好。我感觉这个教学案例完整，层次清晰，重难点突出，将知识点全面清晰地展现给了学生。当然案例中也加上了新课标中的一些理念，例如回顾伽利略对自由落体运动的研究，包括伽利略是怎么推翻亚里士多德的错误观点，伽利略在研究中用了什么方法等等。