自由落体运动的探究教学法

陈亚敏

【摘要】物理学科是高中阶段学生需要掌握的重点学科之一，如何提升物理课堂教学的有效性是每一位从事物理教学工作者值得思考的问题。本文作者结合自由落体运动这一教学内容来进行教学设计，希望在今后的教学中能够得到广泛引用。

【关键词】自由落体运动；探究教学方法

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2017）32-0145-02

“自由落体运动”和“伽利略对自由落体运动的研究”是物理学科针对“匀变速直线运动的研究”设计的主要内容，是学生掌握匀变速直线运动规律的经典案例。绝大多数的物理教学者选择将“自由落体运动”和“伽利略对自由落体运动的研究”这两节课的内容整理成为一节实验课，通过实验来论证一个物理规律，让学生们在进行实验的过程中体会到物理规律的趣味性，激发学生对物理学科的学习兴趣，为物理教学课堂添加一定的气氛，有效提升物理课堂的教学效果。

一、传统教学模式下自由落体运动教学设计

高中阶段物理教学大纲对“自由落体运动”的知识点有着硬性要求，所有学生都必须掌握这一知识点。自由落体运动是一个实验性的课程，新课改下的教学模式主要将其和匀速运动与匀变速运动有效的结合来进行教学。这种系统性的教学在一定的程度上可以激发学生的思维，锻炼学生的观察和思考能力。传统的教学模式忽略了知识点的重要性，一味的将“自由落体运动”有关研究方法单独分节来进行授课，课堂中一味的进行着一项理想化的实验，对课堂的学习氛围有着一定的影响，同时也将匀速运动与匀变速运动两个知识点的掌握带来了一定的阻力。为了更好的提升物理课堂针对自由落体运动这节课堂的教学效果，从事物理教学的工作者必定要将探究式教学模式这一话题研究提到日程上来。

二、针对传统自由落体运动教学设计问题的思考

在准备“自由落体运动”课时，教师会采用实验的方式进行引入，通过小实验来引进课题研究对课堂的有效性提升发挥着重要的作用，首先，通过简单常见的实验可以为学生学习提供一个良好的氛围，学生可以从上一节别的课堂中迅速走出来，包括从课间的休息时间精力不集中的学生同样可以吸引他们的眼球。其次，实验就是一个互动的过程，通过实验可以使学生和老师之间的关系更加的和谐。但是从现实的教学效果来看，频繁的使用小实验花费课堂的时间较多，得到的效果并不是特别的明显。出现这种现状的主要原因是表现在以下几个方面：其一，高中阶段的学生已经有了基本的观察和分析能力，所谓的自由落体运动与现实生活中的物体下落是同样性质的一种运动，只是自由落体运动是一种理想化的运动，学生对这一现象已经有了基本的认识，当老师在设计自由落体运动运动这一话题时，绝大数的学生已经知道了大概过程，因此，课堂中的小实验其实是在浪费时间而已。其二课堂时间有限，组织学生进行物理实验设计时，教师同样需要花费足够的时间去准备，如果学生不能够完全配合老师，教师不能科学合理规划课堂环节时会让课堂效果大幅度降低。针对上文中提到传统教学模式下进行自由落体运动课堂教学的弊端，作者在下文中提出自己在进行该节内容教学过程中的教学设计。

三、教学设计

课前器材准备

一枚硬币一支羽毛打點计时器纸条等

引入课题

老师：“同学们，在现实的生活中物体降落的现象有很多，但是物体降落的规律你们有谁知道吗？今天我们讲的主要内容就是探讨物体下落的规律。

1.探究落体运动

问题一.两个重量不同的物体，下落的速度会不会相同？

实验演示

老师：同时释放手里的硬币与羽毛（试验次数不小于三次），硬币每一次都比羽毛先落地。

老师：同时释放手里的粉笔与硬币（试验次数不小于三次），硬币与粉笔几乎同时落地。

老师：准备两张A4纸，一张揉成团，一张不进行任何处理，同时释放，（试验次数不小于三次）揉成团的纸先落地。

提问环节

老师：物体下落的快慢与物体的重量是否有关系？

学生猜想1：重的物体下落速度快

学生猜想2：轻的物体下落速度快

学生猜想3：物体下落的速度与物体的轻重没有关系

学生实验

学生通过小组的方式重复老师的三次实验，最后得出相互矛盾的结论。

视频演示伽利略的比萨塔实验。

伟大的物理学家伽利略有一个假设，从同一个水平面释放一个重的石头和一个轻的石头（假设一重的石头落下的快）。然后将重的石头和轻的石头绑在一起，如果假设一是对的，那么绑在一起的石头肯定比一个重的石头下落的快，通过实验证明假设一是错误的。因此，他推翻了亚里士多德的错误观点“重的物体下落的快”

老师总结

伟大的物理学家也会有犯错的时候，物理规律需要用实验来证明，用数据来证明结论。学生们在刚才实验中的猜想都是从实验中总结出来的，需要鼓励你们敢于尝试，敢于猜测，敢于去质疑一切东西，最后用事实来证明自己的观点。

2.探究自由落体运动

定义：自由落体运动是指物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。

条件一：初速度为零

条件二：只物体不受任何外力，只有重力的作用。在现实的条件中如果忽略空气阻力的话可以达到自由落体运动现象，但是空气的阻力是不能忽略不计的，因此，自由落体运动是一种理想运动，是不存在的。

探究问题一：自由落体运动有什么规律和性质？

实验演示

打点计时器实验（实验如下图）

利用打点计时器打出来的纸带来分析物体下落的规律与性质

实验论证

实验结论及分析

通过纸带上打出来的点进行计算，同时结合前面所学知识可以得出一个结论：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。

四、探究式教学中应该注意的问题

探究式教学在物理课堂中主要以实验的方式进行，在现实的课堂教学过程中开展探究式教学需要注意多方面的问题。主要表现于过于追求形式化，不是所有的教学内容都可以用实验的方式来进行教学，部分教学内容通过简单的推理就可以达到良好的教学效果。在实验室组织实验过程中，对学生的组织不到位，会导致课堂时间浪费的结果。

五、总结

传统的教学方式对课堂有效性的提高是有限的，对学生自身综合素质的提升也不能起到促进作用。实验探究教学法理论上可以弥补传统教学方式的众多弊端。实验探究式教学可以将实验和理论知识有效的结合，在进行实验的过程中，学生不仅仅锻炼了自己的动手能力，同时可以激发学生的思维，不断提升学生独立思考问题的能力。实验探究式教学提倡的是小组学习，通过小组互相学习，学生可以间接的提升自己的团队协作能力，增进与学生之间的关系，老师与学生之间的互动更能提升学生的自信心，激发他们学习的兴趣。实验探究式学习可以让学生在实验的过程中感知定律的由来，在快乐的学习氛围当中掌握了物理规律，让物理课堂变得更加的有趣。以上是作者自己结合工作经验同时借鉴同行的研究成果总结出来的一些看法，希望各位同行能够提出一定的指导意见。

参考文献

[1]何军“.自由落体运动”同课异构教学活动的思考[J].物理教学探讨，2015（2）：4-5，8.