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知识目标
1、知道什么是自由落体运动.
2、知道什么是重力加速度,知道重力加速度的方向和通常的取值.
3、会应用相应的运动学公式解答有关自由落体运动的问题.
能力目标
调动学生积极参与讨论的兴趣,培养逻辑思维能力及表述.
教学建议
教材分析
教材把自由落体运动作为初速度为零、加速度为的匀加速直线运动的特例来处理,没有另外给出自由落体运动的公式,这体现了物理学从简单问题入手,用理想化的方法处理实际问题的方法.研究自由落体运动时,给出了频闪照相机的照片,但没有作定量的详细分析,只要求从图上看出物体越落越快,物体作加速运动即可.教材为了简便,援引伽利略的研究结果,直接给出了自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,重力加速度的讲述,也比较适合学生的思维习惯,根据实验在同一地点,从同一高度同时自由下落的物体,同时到达地面的事实.由知它们的加速度必相同,所以本节课的重点和关键是做好实验和推理分析.
教法建议
可以按照教材安排的顺序,在讲解的同时,通过实验,边讲边议,如果学生条件许可,可采取讨论式的教法.
教学设计示例
教学重点:认识自由落体运动是初速度为零、加速度为的匀变速直线运动,并能应用匀变速直线运动的规律解决自由落体运动的问题.
教学难点:自由落体运动中不同物体下落的加速度都为.
主要设计:
一、自由落体运动
[方案一]
1、思考与讨论:
(1)重的物体下落得快?还是轻的物体下落得快?
(2)请举出一重的物体下落快的实例?(演示一团棉花和一块石头下落的现象)
(3)请举出一轻的物体下落快的实例?(演示一小粒石子和一大张纸片下落情况)
2、分析引导:
(1)上述实验现象是因为有空气阻力存在使现象变得复杂,(教师指出)
(2)演示:把纸片团成一个小纸团,再让它和小石子同时下落的现象.
(3)提问:如果没有空气阻力,只在重力作用下轻重不同的物体下落快慢如何?
(4)演示:按教材要求做“牛顿管”实验.
3、分析与小结:
(1)分析“牛顿管”实验的特点,引出自由落体运动的定义.
(2)展示课件“自由落体运动的频闪效果”
(3)分析频闪效果,分析出自由落体运动是加速运动,进而指出,自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动.
[方案二]
1、教师提出我们要研究一种见得非常多的物体运动,即物体下落的运动,问学生:重的物体下落快还是轻的物体下落的快?
2、启发学生回想所见过物体的下落运动,有没有轻的物体下落快的现象?引导学生对观察到的物体下落现象总结为“有时重的物体下落快、有时轻的物体下落快”(配合演示)
3、提问:怎样从理论上说明重的物体比轻的物体下落快是不对的?让学生看教材30页有关伽利略的推理,认识到从“重的物体下落快”会导出矛盾的结论.
4、提问:为什么有时重的物体下落快?有时轻的物体下落快?可通过前面的演示启发学生想到:空气阻力的作用使得物体下落问题变得复杂.
5、教师问:我们应该怎样研究物体的下落运动?引导学生想到研究问题应从简单到复杂,因此应首先研究没有空气阻力时物体的下落情况.指出可根据实验来研究.
6、演示:“牛顿管实验”让学生得出结论:没有空气阻力,只有重力作用时,轻重不同的物体下落快慢相同.
7、教师小结:物体只在重力作用下从静止下落的运动叫自由落体运动,轻重不同的物体自由下落快慢相同.
8、展示课件“自由落体运动的频闪效果”,总结特点:自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动.
二、自由落体加速度:
1、分析引导:在同一地点,从同一高度同时下落的物体,下落到同一位置时(这个位置是任意的)所用时间总是相同的.可知:这些初速度为零的匀加速运动,在相同时间里发生了相等的位移,由知,它们的加速度必相同.
2、让学生看书,记住重力加速度的方向,了解一些地区的重力加速度的数值.
3、让学生根据匀变速运动的公式,推导出自由落体运动的公式:
若学生基础较好,可根据自由落体频闪照片,用分析纸带的方法粗算一下自由落体加速度.
互动式教学主要采用的教学方法是以学生为中心,采用开放式探究和创造性活动为主。互动对象为学生与学生、学生与教师、小组与小组。
自由落体运动是自然界广泛存在的物体自由下落运动的理想化模型,是一种典型的匀变速直线运动,有其广泛性和特殊性。在教学过程中要重视学生对概念的形成,依据认知结构理论,结合因材施教的原则通过实验探索、课件展示、分析讨论强化物理知识的形成过程,使学生获得基本的科研能力,创造性地解决问题,也能培养学生的创新精神。
下面就谈谈“互动式”教学在《自由落体运动》一课中的应用。
1.物体自由下落快慢的决定因素
【思考提问】 重力大小不同的物体,下落快慢是否相同?
【观察演示1】先在同一高度同时释放金属片和纸片,金属片先落地,再把上述纸片揉成一小团,仍在同一高度同时释放,发现两者几乎同时落地。
【观察演示2】牛顿管中的物体下落:将事先抽气的牛顿管内的金属片与轻羽毛从静止开始下落,观察结果。两者几乎同时落到牛顿管的下端;将牛顿管内通入空气再做该实验,情况截然不同,金属片比羽毛下落得快。
【学生看书】亚里斯多德的观点——重的物体下落快,轻的物体下落慢是错误的,及伽利略的分析和研究。
【教师引导学生讨论小结】在没有空气阻力的情况下,物体下落的快慢与重力的大小无关。
2.自由落体运动的定义
物体只在重力作用下从静止开始下落的运动,叫做自由落体运动。在重力比空气阻力大得多的情况下,物体从静止开始下落的运动可近似看成为自由落体运动。
【思考提问】自由落体运动的特点、性质是什么?
【教师点拨】伽利略为了研究落体运动,利用当时的实验条件做了在斜面上从静止开始下滑的直线运动(目的是为了“冲淡重力”),证明了在阻力很小的情况下小球在斜面上的运动是匀变速直线运动,用逻辑推理外推到斜面倾角增大到90°情况,小球将自由下落,成为自由落体,他认为这时小球仍然会保持匀变速直线运动的性质,这种推理多么巧妙啊!这个结论的正确与否需用实验来验证,现在我们利用课本上频闪照片提供的数据来进行具体的研究。
【多媒体展示】学生观看频闪照片。
【学生运算】学生进行数据运算,探究自由落体运动的规律。
3.自由落体运动的加速度、重力加速度
【诱思导学】将质量不同、形状不同的物体放在被抽掉空气的玻璃筒中,从同一高度自由下落的快慢相同,说明各个物体自由落下时速度变化的快慢都是相同,从而可知各个物体自由下落时的加速度是否相同?
【教师总结】物体自由下落时的加速度叫自由落体加速度,也叫重力加速度(用字母g表示)。
【合作研讨与交流】通过对自由落体运动小球的频闪照片的研究,利用公式h = gt2/2 或者匀变速直线运动的特殊规律:相邻相等时间内的位移关系s = a t2 ,可求出小球自由落体的加速度约为多少?
【学生看书】学生通过观看课本上的数据,探讨重力加速度随地理位置的改变规律。
【小组讨论小结】在同一地点,一切物体自由落体运动的加速度大小都相同,都等于该地的重力加速度g。重力加速度g的大小与地理位置有关。通过精确的实验发现,在赤道两级重力加速度越来越大,在两级最大,但最小值与最大值相差不大,故在一般计算中,g取9.8 m/s2 或者10 m/s2 。
重力加速度与离地面的高度有关,随着高度的增加而减小,但在离地面不太高的范围内,重力加速度的变化也可忽略不计。但它的方向始终竖直向下。
4.自由落体运动的规律
【学生思考】由学生结合匀变速直线运动的规律进行知识的迁移,得到自由落体运动的规律方程。
关键词:自由落体;教学;三维目标;落实
中图分类号:G632 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2014)17-228-01
高中物理新课程强调课程的三维目标,即知识与技能,过程和方法,情感、态度与价值观;高中新课程改变了学生的学习方式,传统的学习方式是上课老师讲、学生听、记,下课学生背、练,学生的学习很大程度上是一种被动的接受、记忆的过程,这种学习方式不利于人的思维发展、智力开发,更为严重的是,多数学生很难愉快的学习,认为学习是一件很痛苦的事;新课程力求改变这一状况,强调发现学习,探究学习,研究学习,通过独立思考,同伴交流,师生互动,使学生学习过程更多地成为学生发现问题,提出问题,分析问题,解决问题的过程,使学生从学习过程中体会快乐,乐于学习。进而为学生终身发展、应对现代社会和未来发展的挑战奠定基础,即目标上注重提高全体学生的科学素养。
在笔者平时的教研工作中,老师们普遍感到的是新课程的实践存在着一些困难,感到困惑和迷茫,就是目标的不易操作,好像只有知识的目标才是容易操作的,才是实实在在的,其他的目标是务虚的、点缀的,是在上级行政和业务部门听课的时候做给领导看的。究竟在课堂教学上如何落实三维目标呢? 我结合我区教师讲的《自由落体运动》谈谈自己的几点看法:
一、对教材设计理解突出体现“学生为主体”的思想
新教材在设计上突出体现“学生为主体”的思想,如本节课的核心----自由落体运动的性质,安排学生去自主探究,而非直接给出;有目的的引导学生思考、分析、总结,如重力加速度随纬度的变化,教材给出表格数据并在旁边提出问题。此外还有课后两个“做一做”引导学生联系实际,处理实际问题。课后习题中套公式运算的少了,增加了探究性问题。并能前呼后应,如:“探究自由落体运动的运动性质”利用前面“探究匀变速直线运动”的方法,“自由落体运动的规律”则直接利用“匀变速直线运动规律”得到;在“一些地点重力加速度”表格旁注中提出问题“你从表中发现了规律吗?你能尝试解释这个规律吗?……”这为后面利用“万有引力定律”、“圆周运动”解释该规律埋了伏笔。
二、教学思想和实施方案
高中物理课程应促进学生自主学习,让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考。通过多样化的教学方式,帮助学生学习物理知识与技能,培养其科学探究能力,使其逐步形成科学态度与科学精神。
《自由落体运动》教学内容的组织上,按照“提出猜想--设计方案--实验探究--得出结论”这一程序,展开师生探究活动,并在探究过程中渗透科学方法教育和能力培养。教学设计主要要解决两个问题,一是怎样引入新课,二是分析论证其运动性质和运动规律。
物理学科的特点是在建立观察和实验的基础上,物理学科在培养的个性,促进人的终身发展和全面发展方面有着独特的教育功能,因而在实施目标方面,也有着自身的特殊性。在颁布的高中物理新大纲强调学生“收集、鉴别、处理信息的能力、获取新知识的能力”,强调“要使获得基础知识与基本技能的过程成为形成价值观的过程”,突出创新精神和实践能力的培养,从物理学科的角度将三维目标具体化。孙老师在结合教材、根据本节课的教学目标和教学重点,为让学生能切实的体会和理解自由落体运动的特点,单凭演示实验,学生很难体会到自由落体运动的特征。为此,教者又让学生通过手中的课本和几张纸分别进行两次实验(两物从同一高度、同时释放。纸两次分别是展开、团紧),观察下落的快慢。通过观察,让学生发现并分析出影响下落快慢的原因。进而大胆猜想若排除此因素,结果又会怎样?然后用“牛顿管”实验验证。这样,充分地调动了学生学习的积极性,主动参与到课堂中来。在探究中学会发现问题,并敢于大胆进行科学猜想,这点要比教师单纯生硬的直接给出定义效果要好的多。在实验的基础上建立自由落体运动的定义。
在学生已有的知识结构上学习新知识,在学生利用打点计时器探究“自由落体的运动性质”前 ,引导学生复习匀变速直线运动实验中纸带的处理方法,提出了明确的思考方向后,由学生设计实验方案,完成实验操作,并运用已有的知识认真分析(有发现x是定值的,有求解并证明加速度是定值的),最后归纳总结,得出自由落体运动的性质。在学习自由落体运动的规律时,先引导学生复习匀变速直线运动的规律,在此基础上由学生自己推导出其规律。温故知新,符合学生的认知特点。
首先,通过实验探究活动引入本节课题。新课程理念要求教师要在物理教学中重视知识得出的过程和方法,注意学生的个体差异,帮助学生学会认识自我、建立自信,促进学生在原有水平上的发展,不断提高学生综合能力和解决问题的能力,将学习重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化,从学生被动接受知识向主动获取知识转化,从而培养学生的科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神。更重要的是让学生置于动态、开放、生动、多元的学习环境之中,使其在自主学习、自主探索中获得一种新的学习体验。就《自由落体运动》这节课的教学为例进行探讨,旨在能把新课改的理念、方法融入其中。自由落体运动是一种特殊的匀加速直线运动,而学生平时实际观察到的是一些物体的落体运动,如何在原有生活经验的基础上引入自由落体运动的概念,为了探究问题的答案,指导学生通过对生活经验的分析设计做了如下一些实验,说明实际的落体运动受多种因素的影响,并组织学生进行探究性学习。
实验:让一张纸与小钢球从同一高度同时下落,可观察到什么现象?(小钢球先落地面,于是便得出物体越重下落越快的结论);
实验:让一小硬币与一张比硬币重的大纸片从同一高度同时下落,可观察到什么现象?(小硬币先落到地面,于是得出物体越轻下落越快的结论。);
实验:取两张完全相同的纸片,把其中一张捏成小纸团,让它们从同一高度同时下落,可观察到什么现象?(小纸团先落地,于是得出重力对下落作用相同的情况下,相同的两个物体下落快慢可能不同);
在以上三个实验的基础上,学生对落体运动的规律有了疑惑,让他们交流讨论其中的道理,学生可能会在“物体下落的快慢和轻、重有的关系”这个问题上争执,这也是实验看到的现象,但说不明白也得不出结论。这时我开始引导学生,这样下去的话是找不出规律的,必须换个角度来研究问题。再次提出新问题“除了物体的重力外,影响物体下落快慢的因素还有什么呢?”,为什么拿两张相同的纸片,一张捏成纸团会先落地,学生思考后,会自然而然的对以上实验结论分析得出原因是空气阻力作用的结果。但影响空气阻力大小的因素太复杂(物体的形状、速度大小、空气密度等),为了继续探究这个问题并得出结论,最好先研究在没有空气阻力的作用下的落体运动(这也是物理的一种研究方法,化复杂为简单,提出假设,实验验证)。提出假设:在没有空气阻力的条件下,轻重物体的下落快慢会怎样呢? 播放一段视频资料,观看宇航员在月球表面做的铁锤和羽毛在同一高度同时下落的实验,然后再演示 牛顿管实验:在抽去空气的牛顿管内,金属片、小纸片、羽毛下落的快慢相同;在有空气的牛顿管内物体下落的快慢不同。在此基础上取一块铝块和一块铁块,让铝块和铁块从同一高度同时自由下落,引导学生分析得出:在空气阻力可忽略时,两者几乎同时着地。这时实验探究活动得出:自由落体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,如果空气阻力的作用忽略不计时,物体的下落也可以看做自由落体运动。
其次,学生探索研究自由落体运动的性质。自由落体运动是一种重要的运动形式,在我们生活中有很多运动可近似的当作自由落体运动来研究处理,如手中的物体无初速的滑落、水滴从屋檐上落下等,那么它是什么性质的运动呢?是一般的变速直线运动,还是匀变速直线运动呢?我们可以用什么方法判断自由落体运动究竟是一种什么样的运动呢? 让学生思考并实验验证。回顾前面我们做的铝块、铁块的落体实验,在忽略空气阻力的情况下,可当做自由落体运动,如何研究它的运动情况呢,我们要记录物体在一段时间内的位移,这就和实验:用打点计时器测速度(第一章第四节)、实验:研究小车速度随时间变化的规律(第二章第一节)的内容联系起来,顺理成章的引出实验探究:组织学生利用重物自由下落时打点计时器打下的纸带,测出有关的数据,结合课本学生实验中的结论S=aT2定量判断出自由落体运动是匀加速直线运动。
(再提出问题)前面我们多次提到物体下落的“快、慢”,这可以是指物体在一定时间内下落距离的大小,也可以指物体下落的速度的大小。那么,对一种变速运动来说,最能反映它的运动本质特点的物理量是什么呢?(研究自由落体运动快、慢的本质)引导得出是加速度。再引导学生由公式 分析各不同物体下落相同距离的时间相同,得出自由落体运动的物体都具有相同的加速度,这个加速度叫做自由落体加速度,也叫重力加速度,分析和处理课本里重力加速度的数值得出结论。2010年全国高考(Ⅱ卷)第22题就对重力加速度的测量进行了考察,安徽卷21题也是在此基础上进一步考察机械能守恒定律,设计性实验题具有综合性、开放性、探索性和创造性特点,是对学生实验能力要求的进一步提高的体现,也是新课改目标的反映。但可以看到的是课本这部分知识如能按以上实验过程探究,学生们在处理这些问题是不会有太大的难度。
【关键词】 实验 问题 建构 陈述性知识 程序性知识
落体运动是人们很熟悉的运动。学生在学习这个课题之前,通过阅读一些科普读物等,对这个问题已经有了一些初步的了解。比方多数学生都知道伽利略曾在比萨斜塔上做过大、小球下落的实验,证明了轻重物体下落的快慢相同。一般的教学中,往往简单地分析一下亚里士多德论断的错误,再用实验比较一下轻重物体下落的快慢,最多再做一下"牛顿管"的实验就过去了。笔者认为,如果教师在教学中只关注解决"是什么"和"为什么"一类的问题,而很少涉及"怎样做"以及"怎样去思考"、"怎样去学习"这类问题,那么学生将只能学到静态的陈述性知识,而缺乏动态的程序性知识和策略性知识。
笔者在教学实践中从学生的认知结构出发,以认知问题解决为教学策略,对自由落体运动这一课题重新作了设计。
一、创设情境、引入新课
同学们,在讲新课之前,老师先给大家讲一则生活见闻。老师有一次在街上看见一个江湖骗子在行骗,现在我将他的骗术再现一下:
这是一张百元钞票,我捏住它的顶端,你用两个手指放在钞票的中部做好捏住钞票的准备,但注意在我松手之前你手的任何部分都不能碰到钞票,当看到我松手时,你就立刻去捏钞票。
骗子说:"如果你能捏得住,百元钞票归你,如果捏不住,你只需给我五元钱。"
现在请三位反应敏捷的同学上台来试试,能否捏得住钞票 。
事实证明,都捏不到钞票而被骗。要戳穿骗子的骗局,揭示其中的科学道理,学习完本节内容就知道。
反思:由一则生活见闻引出课题,较好地集中了学生的注意力,激发了学生强烈的求知欲,有效地调动了课堂气氛。
二、初成问题、激发兴趣
师:现在来研究挂在细线下静止的小球,小球受哪些力的作用?
生:重力和拉力。
师:如果把线剪断,小球在下落后受什么力作用?
生:重力和空气阻力(较小)。
演示1:用火将绳子烧断,引导学生观察小球下落的运动轨迹。
生:小球沿竖直方向下落。
指出落体运动是人们常见的一种运动,介绍亚里士多德和伽利略关于落体运动的不同论断,指出亚里士多德观点在理论上的内在矛盾。但是,关于轻、重物体下落的快、慢问题的解决不能只靠思辩,而应通过实验来检验。
反思:通过实验演示,激发学生的好奇心,培养学生的学习兴趣,用火烧断悬线,可避免剪刀剪断悬线对悬线横切的不利影响,确保小球开始下落时初速度为零。
三、引导实验、打破平衡
演示2:将一个小铁球和一张报纸的下落进行比较,似乎重的物体下落得较快。
将同一张报纸和一枚硬币的下落进行比较,虽则硬币较报纸轻些,但下落较快,说明"重的物体下落较快"的论断不正确。
将报纸捏成一团,则它下落的快、慢和硬币或小铁球差不多。
指出以上观察到的实验事实,说明了"物体下落的快、慢"是一个比较复杂的问题。但仅通过这些观察,并未能得出"轻、重物体下落得一样快"的结论。
反思:引导学生发现各种各样的问题,使学生头脑中形成悬念,然后才能进行知识学习。因为只有存在问题,学生才能解决问题的愿望和要求;如果没有问题,学生就不可能有求知的愿望和要求,一切知识都会变成多余的东西。教师通过演示轻、重物体下落时的快慢,打破了学生原有的认知平衡状态――"重的物体下落的快",激发了学生的思维。
四、确定问题、演示实验
分析以上对落体运动初步观察的结果,指出空气阻力对落体的运动有影响,且这个影响跟物体的形状、物体下落的速度、空气的密度等都有关,是一个非常复杂的问题。因此,最好是先研究在没有空气阻力的理想条件下的落体运动――自由落体运动的规律。
演示3:真空管中羽毛和铁片下落得一样快;
放入空气时,铁片下落得比羽毛快。
指出在地球的大气层中,真正"没有空气阻力"这个条件很难实现,但掌握了这种理想运动的规律,也就为研究实际的运动打下了基础。同时,当空气的阻力不太大时,实际的落体运动往往也可近似地看作"自由落体"运动。
反思:问题是教学活动的延伸,正确提出问题需要教师对教学规律的复杂性有深刻的领悟,对教学经验和策略有一定的积累。通过演示牛顿管,让学生总结出"轻、重物体在没有空气的空间自由下落时一样快"的结论,但新的问题又接踵而来:"在日常生活中,物体下落不可能不受空气阻力作用,那么实际落体运动何时可以看作自由落体运动呢?"这就是物理学中常用到的一种研究问题的科学方法――理想化模型:突出主要因素,忽略次要因素。如果空气阻力相对于重力而言很小,则物体由静止下落的运动就可看成是自由落体运动,例如:铁片与金属小球从静止开始下落的运动等等。"自由落体运动"是高中学生继质点后第二次接触的理想物理模型,正确理解如何建立一种物理模型,以及物理模型与实际物理过程之间的关系,是形成物理概念和建立物理规律的基础。
五、深化问题、猜想运动
演示4:多媒体演示物体自由下落的慢动作。
师:我们通过前面的实验观察,可以猜想自由落体运动是一种什么样的运动?
生:物体运动轨迹是一条直线,且运动得越来越快,可能是加速直线运动。
师:自然界中的运动是简洁、和谐的,自由落体运动可能是初速度为零的匀加速直线运动。
因此,问题深化为:各个物体作自由落体运动时是否具有相同的加速度?自由落体运动的加速度是多大?
对第一个问题,根据初速为零的匀加速直线运动的位移推导(先假定自由落体运动是匀加速运动,以后在实验中再验证),可以通过比较各个物体作自由落体运动时在连续相等时间内通过的位移差是否相等,来检验它们是否具有相同的加速度。对第二个问题,即自由落体加速度大小的问题,也容易通过实验来测定。
反思:问题不仅是教学活动的开端,而且在整个教学过程中始终都应该存在。问题不仅是激发学生求知欲的前提,而且是学生理解和吸收知识的前提。知识只有围绕问题而展现出来,才能很好地为学生所理解和接受。自由落体运动虽是一个新的知识点,但通过不同表征方式的比较及评价,促进学生根据原有知识与目标知识进行排列组合,重新迁移。
六、解决问题、设计方案
师:物体自由下落时一闪而过,雁过无痕,去直接研究它很困难。请同学设计方案,让落体运动留下痕迹。
学生设计实验方案:
方案一、频闪照片,照片上相邻的像是相隔相等的时间拍摄的,从照片上小球的运动特点:在相等的时间间隔内,小球下落的位移越来越大,表明小球的速度越来越大,如图1所示。从照片中分析数据,发现结论:自由落体运动是速度为零的匀加速直线运动。
方案二、通过打点计时器测量时间,将重物连接纸带并通过打点计时器,重物下落在纸带上打下一系列的点,表明重物的运动情况。实验设计如图所示。
反思:留迹法是研究物理规律的重要方法。例如频闪照片、纸带等。虽然在一般实验室里进行实验时,不能设置一个真正没有空气阻力的环境,但若物体下落时受到的空气阻力远小于重力,则物体的运动仍可近似地作为自由落体运动来研究。通过分析比较,学生从由直观印象出发来比较物体下落的"快、慢",上升为研究物体在可忽略空气阻力的条件下的下落――自由落体运动以及加速度的大小,学生的思维深度更进了一步。
七、实验验证、得出结论(学生实验)
用重锤和打点计时器粗测重力加速度,并挑选点迹清晰的纸带,连续取6个计数点,分别标上0、1、2……用刻度尺分别量出1、2……计数点到0计数点之间的距离填入下表,算出各计数点的瞬时速度,且在方格纸上绘出 图象(图3)。
从图象中拟合的直线可以看出:落体运动是匀加速直线运动,加速度的值为 。该实验误差产生的主要原因是重物受到空气阻力、纸带与限位孔之间存在摩擦、测量位移时存在误差。
反思:认知结构就是学生头脑中的知识结构,通过动手实验、分析将陈述性知识向程序性知识迁移,使学生的认知结构不断建构、不断完善,使新知识编入原有知识结构后变得更系统、更稳固,联系更紧密。
八、延续问题、情感教育
请同学根据课本第45页"做一做"中提示的方法,两人一组,互测对方的反应时间。(下台询问)绝大多数同学的反应时间在 之间,而百元钞票长为 ,一半长 ,将 代入公式可得 ,可恶的骗子就是利用这 的差距骗取行人的钱财的。 希望大家通过本课的学习能够理解"天上不会掉馅饼"的人生哲理。
最后提示学生,在"自由落体运动"这一课时的教学中,虽则已经用实验比较了不同物体在重力的作用下下落时加速度的大小,但实验的手段还是十分粗糙的,将来(研究单摆的运动时)还可以有更精确的手段测出重力加速度的值。
反思:最后的"做一做"与引入遥相呼应,及时对学生进行情感态度价值观的教育,使学生建立正确的人生观和价值观。最后在作业布置加了两项:⑴如果考虑到阻力的存在,通过实验测得的值应该比真实小,但实验中却比真实值大,可能是什么原因造成的;⑵除了用上述提到的留迹法之外,能否用学过的知识来测重力加速度,且对各方案进行评价。这既培养了学生的创新意识和实践能力,又提高了学生研究性学习的能力和合作精神。
本堂教学活动以实验引领问题,问题又贯穿整个教学过程,不仅以问题为开端和主线,而且以问题为终结和延伸。采用的是以问题为载体的知识学习过程,以建构认知结构为目的的问题教学模式(如图4)。该问题教学模式的基本思路是以构建良好的知识结构为中心,以问题为载体,采用学生观察落体运动初步形成问题,教师通过引导性的实验初步形成问题、深化问题,师生共同讨论和实验,提取问题解决策略五个环节进行教学。这一模式兼顾了"问题解决"与"问题提出"两个方面,兼顾了"学生参与"与"教师指导",特别是给了"问题提出"、"问题组织"、"问题解决"一个核心――围绕建构良好的认知结构,符合现代认知心理学的研究结果。至于自由落体运动的公式推导一带而过,因为它只是以前学过的匀变速运动的特例:初速度为零,加速度为 (竖直向下)的匀加速直线运动。教师通过问题的设计,指引学生踏着认知水平提高的台阶完成了该知识的认知操作,使学生将旧的认知结构改造为新的认知结构(图5)。
参考文献