改进“自由落体运动”教学的尝试

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卫星电视教育、小学教师培训教材《自然科学基础》上册第二编“自由落体运动”，本节教材的重点和关键在于说明不同物体下落的加速度都是重力加速度g，即“轻重不同的自由落体快慢相同”。课本的安排是先举出“重的物体比轻的物体下落得快”的例子，再用演示实验观察，进而指出重的物体比轻的物体下落得快的观点是错误的。按课本顺序教学，则学生对于“轻重不同的自由落体快慢相同”的接受和理解有较大难度。

首先，重的物体比轻的物体下落得快，这个观念跟人们日常感性经验相符合，学生对于重的物体比轻的物体下落得快的印象很深，这是学生学习自由落体运动的一大心理障碍。教学中，如先提出“重的物体比轻的物体下落得快”的例子，则先入为主地使学生的错误经验得以强化，无疑会增加教学的难度。

其次，从教育心理学的角度看，课堂的前一阶段，学生的大脑正处于兴奋的集中期，对信息的吸收率最强，这时接受的却是与学生错误经验相符的“重的物体比轻的物体下落得快”。而“轻重不同的自由落体快慢相同”的教学恰好正值学生大脑兴奋的分散阶段，造成教学重点与科学用脑最佳期易位。为此，在教学中我试作了这样的调整。

一、根据先入为主的规律，首先树立“轻重不同的自由落体快慢相同”的观念。

在导入新课后，紧接着演示玻璃管（牛顿管）实验。

教师：如果把质量、形状不同的物体放在真空中，从同一高度自由下落，情况如何呢？让我们做一个实验（演示实验）。

教师：我这里有一个长约1米、一端封闭、另一端带有开关的玻璃管（牛顿管），把质量不同、形状不同的小金属片、小羽毛等，放在玻璃管内。

打开开关，用抽气机把玻璃管里的空气抽出来，然后关闭开关。

教师：现在玻璃管里面几乎没有空气了，可以认为玻璃管里面是真空了。看看玻璃管的小金属片、小羽毛这些物体下落快慢现象是怎么样呢？

把玻璃管倒立过来，（重复多次）

教师：大家看到小金属片、小羽毛等物体下落现象怎样呢？

学生：这些物体下落的快慢相同。

老师：在真空的情况下，轻重不同的物体下落快慢相同！在实际生活当中，平日里我们所见到的是轻的物体比重的物体下落得慢，重的物体比轻的物体下落得快。导致物体下落有快有慢的原因是因为空气有阻力，指出：在真空的条件下，物体的运动就是自由落体运动。通过演示实验，使学生认识到：在没有空气阻力的情况下，轻重不同的物体下落的快慢相同！使学生的头脑中率先形成“轻重不同的自由落体快慢相同”的正确观念。

二、深入分析，加强学生对玻璃管实验的理解。

引导学生对观察到的玻璃管现象进行认真分析，并结合课本伽利略比萨斜塔的落体实验和美国宇航员斯科特在月球上的落体实验等例子作出结论：物体只在重力的作用下，从静止开始下落的运动叫自由落体运动。轻重不同的自由落体快慢相同，并设计板书：

一切轻的物体只在重力下落的加

物体重的物体的作用下速度相同

研究对象 条件 结论

三、广泛讨论，澄清错误观点。

1.驳斥“重的物体比轻的物体下落得快”的错误观点

在学生头脑中建立起“轻重不同的自由落体快慢相同”的观念后，教师接着提出如下问题：①重的物体比轻的物体下落得快的观点是否正确？②如果不正确，错在哪里？③怎样从道理上论证重的物体比轻的物体下落得快是不对的？然后组织学生进行讨论，并解析有关现象。引导学生认识“重的物体比轻的物体下落得快”的错误之处。

2.澄清感性经验的错误影响

为澄清学生头脑中已有的感性经验的错误影响，教师还要提出一些日常生活中的实际问题，组织学生讨论。如：为什么石头比纸张下落得快？而把纸张揉成纸团后，石头和纸团下落几乎一样快？进一步加强学生对轻重不同的自由落体下落相同的理解，更好地了解和掌握自由落体运动的规律。

教师：请同学们根据刚才的过程、结论给“自由落体”下一个定义。

学生：真空中，物体只受重力，物体从静止竖直下落。

小结①：物体只有在重力的作用下，从静止开始下落的运动叫自由落体运动。这种运动只有在没有空气的空间里才能发生；在有空气的空间里，如果空气的阻力作用比较小，可以忽略，物体的下落也可以看成是自由落体运动。

教师：像牛顿管里的金属片、小羽毛从静止开始下落运动是自由落体运动。在空气中，比如小钢球、小粉笔头、小纸团等，它们所受空气阻力相对于它们的重力可以忽略，所以它们从静止下落的运动也可以看成是自由落体运动。

教师：空气中的纸片从静止下落的运动是不是自由落体运动呢？（演示）

学生：不是，因为纸片所受的空气阻力相对于它的重力不可忽略。

小结②：在同一地点，所有的物体的自由落体运动是相同的，像刚才牛顿管里的金属片、小羽毛的运动是相同的；空气中的小钢球、小纸团的自由落体运动也是相同的。

四、自由落体运动的性质和规律。

1.自由落体运动的性质

从上面的实验以及分析可知：自由落体运动是初速度为零的加速运动，即v0=0的加速运动，是什么样的加速运动呢？通过实验来研究。

（学生分组实验：重物自由下落，用打点计时器打一纸带。）

教师：通过分析纸带能否确定自由落体运动是否为匀加速直线运动？

学生：能。

教师：请分组完成测量工作，然后根据测量结果，然后告诉我，你们的结论。

（投影）

S1=？S2=？S3=？S4=？

S2-S1=? S3-S2=? S4-S3=?

在误差允许的范围内

S2-S1=S3-S2=S4-S3=ΔS=?

学生：自由落体运动是匀加速直线运动。

教师：能不能求出其加速度呢？

学生：能，由ΔS=at2，得a=?

（分组完成，分别说出结果。）

教师：这个实验便于操作，却很粗糙，人们发明了许多先进的实验手段来研究自由落体运动，这里，我给大家介绍较为先进的方法――频闪照相法。

看投影：这是自由落体运动（小球）的频闪照相的照片，照片上相邻的小球的像是相隔同样的时间拍摄的，类似纸带的分析我们可以较准确地求出小球的加速度

小结：通过以上分析，我们不难得出自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，既V0=0的匀加速直线运动，而且在同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度都相同，这个加速度就叫自由落体运动加速度，也叫重力加速度，通常用g表示。

教师：请同学们阅读教材内容，得到什么知识？

学生：地球上不同的纬度，g值随纬度的增加而增加，通常g值取9.8m/s2，有时粗略计算也取10m/s2，g的方向竖直向下。

2.自由落体运动的规律

教师：既然自由落体运动是初速度为零，加速度为g的匀加速直线运动，请同学们推出其速度公式，位移公式以及位移速度公式。

学生：推出Vt=gt S=（1/2）gt2Vt2=2gS

例题，课本练习题

小结：这节课主要是了解自由落体运动的条件，知道自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动，推出了物体运动规律的公式，希望同学们与以前的知识联系起来，灵活地运用。

（作者单位：百色市教师进修学校）