浅谈《自由落体运动》的课堂实践教学

新《课程标准》中阐述的课程理论和课程目标，充分体现了“以人为本”和“物理与生活、科学、技术、社会紧密结合”的现代教育思想。新课程明确提出要实现三维目标：知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观，构建起课堂教学比较完整的目标体系，由以知识本位、学科本位转变以学生的发展为本，真正对知识、能力和态度进行有机地整合，体现了对人的生命存在及其发展的整体关怀。在此，笔者以自由落体运动的课堂教学中的实验设计为例，阐述我对新课程标准的一点认识和实践做法。

首先可以用一枚硬币演示一个物体的下落，提问学生看到的是个什么样的运动，仅从表面只能得到它是一个加速的直线下落。当然，此类的运动生活中是举不胜举的，例如叶子枯萎后的下落与果子成熟后的掉落，容易让人产生一种认识：下落的快慢各有不同，似乎与物重有直接关系，难道是越重下落得越快吗？

为了让学生对此问题有更清晰的认识，我设计了这么一组课堂小实验，可以较快地得到结论——

（1）演示一枚硬币和与之形状相同的纸片同时从同一高度静止下落；

结论1：物体的质量越大下落得越快。

（2）将一张纸片和半张揉成团的纸同时从同一高度静止下落；

结论2：物体的质量越小下落得越快。

（3）取两张相同的纸，其中一张揉成团同时从同一高度静止下落；

结论3：物体下落快慢与物体的质量大小无关。

这三组实验非常简易，但可以很直接地说明实验结论，但想要让学生明确物体下落的快慢实由空气阻力引起，则需要通过牛顿管实验来验证这个结论。为了结合课堂教学中用最短的时间见最明显的成效的目标，在课堂教学之前可以将牛顿管中的空气抽空，

（1）演示已抽出空气的玻璃管，将玻璃管倒立过来，观察物体下落情况；

（2）扭开拧头，可听到“哧”声，即将空气放入玻璃管中，再将玻璃管倒立过来，观察物体下落情况；

至此可以得到影响物体下落快慢由空气阻力决定，与物重无关的结论。对于自由落体运动究竟是个什么样的运动？它的运动规律如何？由于之前没有学过牛顿第二定律，不能由受力情况来得到运动规律，所以只能以实验探索的方法来摸索自由落体运动的规律，以下是课堂演示实验的过程：

（1）将打点计时器呈竖直方向固定在铁架台上；

（2）用手提纸带，使重物静止在靠近计时器下方；

（3）先接通电源再松开纸带；

（4）实验前，设计好实验记录的表格；

（5）处理实验数据；

在该课堂演示实验中，通过对实验数据的处理，加深对任意相邻两段时间间隔相等的位移之差是一个常数则该运动即为匀变速运动，同时由该常数等于匀变速直线运动的加速度与周期平方的乘积，可由实验数据测算出该运动的加速度，从而加深学生对自由落体运动的运动规律的认识和此公式的理解。

在教材尾声处也提到了一个小实验——测定反应时间。教师出示一枚金属小书签，用两个手指捏住书签上端，请一位学生，伸出拇指和食指，在书签下端做捏书签的准备。在学生注意力不集中时释放书签，学生一般捏不住。可鼓励这位学生再捏一次，这次教师要有意识地让他捏住，然后，教师指出这个小游戏能检验人反应的灵敏程度，引出“反应时间”的概念。指导学生设计一个测定反应时间的实验。

看到桌上的直尺，联想到刚做过的小游戏，结合该节知识，多数学生巳有了自己的想法。请一位学生谈谈他设计的方案：原理、器材、操作注意事项等，并结合其它学生的不断补充，最后形成较完整的实验方案。

原理：人的反应时间等于直尺下落的时间；

器材：直尺、计算器；

操作：一人捏住尺子上端，保持直尺竖起不动，另一个两手呈捏的姿势，静等在直尺下端零刻度处。前者释放，后者捏住。

读数：测出直尺下落的距离S，即后者捏住处的长度刻度值，根据位移公式可计算出直尺下落的时间，即人的反应时间。可让学生分组做这个实验，测定自己的反应时间。

教师用一根“神秘”的尺子检测学生，直接读出反应时间，让学生猜想这根尺子的奥秘。学生经过思考后能明白，教师事先完成了时间与下落位移的转换，把时间标在尺子上，这样就制成了一把“反应时间测量尺”。

这一课堂案例的教学不仅摒弃了只用陈述知识的方式来处理教材的做法，而且从三个维度的课程目标出发，创造性地设计和实施了以上的教学实验过程，课堂演示实验需要具有较强的实践性。