测自由落体运动的重力加速度

黄玉奎

——记一次探究式物理实验活动

黄玉奎（广西百色市右江区教师进修学校广西百色533000）

新课程要求教师转变教学方式，促进教学方式的多样化。新课程中探究式教学的引入使物理课堂的自由度增加了。探究式教学强调学生的参与性、主动性、创造性，提高了学生的素质，增强了学生的动手能力、分析能力等。要在教师的指导下，让学生积极参与物理实验活动，使学生在实验过程中主动地、轻松地掌握知识，视物理实验为乐趣。因此，在物理教学中通过实验活动，让学生体验科学的发现过程是非常重要的。

一、实验活动目标

1.本次实验活动是在前面学习匀变速直线运动和自由落体运动的基础上来进行实验研究的一种活动课。主要是让学生理解和应用自由落体运动的特点和规律，会利用恰当的科学工具和科学方法进行科学实验操作，从而测量出所需的物理量，进而计算出重力加速度g的值。

2.让学生参与到整个实验活动过程中来，能根据问题设计出实验操作方案，知道实验原理、方法，知道需要测哪些物理量、测量步骤怎样以及如何记录数据处理和计算结果分析。

3.在情感态度与价值观上，本次实验活动在通过自主学习、小组讨论、合作探究、展示交流等一系列活动过程后，体验自由落体运动规律的应用，真正对学习科学知识感兴趣、产生爱好。

二、实验活动思想

本次实验活动是在学生学习匀变速直线运动规律后的一次应用型课，也是综合应用前面所学知识的一次实验探究活动课。因此针对对实验方案的写法、程序、要求及设计等思想向学生渗透，使他们掌握方法，同时养成他们搜集数据、处理数据的好习惯，懂得在实验活动中发扬团队精神和合作精神是取得胜利的法宝。

三、实验活动过程

1.回顾自由落体运动的科学规律，创设科学情境。

首先以问题创设情境，让学生用小石子、纸片从同一个高度释放，观察它们下落过程的快慢，从而引发“重的物体下落得快”的结论。然后用两张一样的纸，其中一张卷成团，从同一高度一起释放，得出“纸团下落得快些”的结论，从而说明与前面结论相矛盾，好象物体自由下落时与物体质量无关。

其次，引导同学们分析原因：自由落体的物体快慢受空气阻力作用的影响。

再次，用牛顿管做实验，让学生观察自由下落的物体运动快慢确实是受空气阻力影响。当物体自由下落过程中不受阻力作用，不同质量的物体运动快慢是一样的，即与物体质量无关，从而得出自由下落物体的概念。

2.合理利用科学工具。

（1）利用打点计时器打出钩码自由下落时带动纸带的点进行处理分析。

（2）借助频闪摄像机摄出物体自由下落时的图象进行分析。

（3）利用绳、尺、表、小石子测量计算分析。

3.正确使用科学方法。

上述分析的科学方法是：让学生在打点计时器打出的纸带上标出记数点，算出各计数点1、2、3、4点的瞬时速度，即：

4.本次实验活动分四个小组，各小组交流讨论、合作、探究设计出方案。

5.小组实验操作（在教师指导下进行）：

（1）各小组分工落实责任。

（2）各小组实际操作并记录数据。

（3）各小组分析处理得出结论。

（4）各小组交流展示。

（5）各小组总结活动情况：各位同学落实责任情况怎样？合作情况如何？完成任务如何？问题的结果如何？……

（6）全体总结，表扬做得好的小组，鼓励做得差的小组。

四、实验活动反思

1.实验活动目标达成

（1）在知识与技能目标上，主要让学生在理解和掌握自由落体运动的特点、规律的基础上，在学习过程中进一步利用V-t图象来判断自由落体运动的运动性质，从而会利用斜率来求重力加速度ｇ的值。

（2）在过程与方法目标上：

①让学生参与到整个学习过程中，能用小石子、与小石子大小一样的纸片，两张同样大小的纸其中一张卷成团等演示，观察它们的下落情况，在教师的指导下分析运动快慢的原因。

②会应用已经学过的求瞬时速度的方法求瞬时速度。

③会作v-t图象及根据此图象判断运动性质和求斜率（即重力加速度）。

（3）在情感态度与价值观上，本实验课在学生通过自主学习、小组交流、合作展示等一系列活动过程后，让学生体验自由落体运动规律的应用。

2.实验活动思想正确

本次活动是一次实验探究活动课，因此采用“学案导学，明确目标；层层设陷，步步引导；关注个体，参与为主；互动演示，思维碰撞；交流展示，及时评价；辅导点拨，突破难点”的活动思想。

3.实验活动过程科学

（1）自主动手实验探究，完成科学实验。

（2）小组交流讨论、合作、探究学习。

（3）①由Ａ组一位同学演示小石子、与小石子一样大小的纸片，观察到同一高度静止释放后，小石子下落得快些；接着演示两张纸，其中一张卷成团从同一高度一起释放，观察到纸团下落得快些，从而说明物体下落快慢与质量无关（同时教师强调：物体只受重力作用，从静止开始下落的运动叫自由落体运动。当然，若物体所受阻力远小于重力，下落过程也看成自由落体运动）；②由Ｂ组一位同学到黑板讲述频闪照片的处理分析，算出1、2、3、4点的瞬时速度。

在ｖ-ｔ图象中描点连线得出图象是过坐标原点的直线。从而说明自由落体运动是匀变速直线运动。此图象斜率是加速度，约9.8m/s2，完成学案并总结自由落体运动规律（讲得好，同学们都鼓掌认可。教师点拨：这个运动物体只受重力作用，所以这个加速度就叫重力加速度，同时说明g值随地球纬度的增大而增大，同一纬度线，同一地点，g值不变。通常情况下，g值取9.8m/s2，有时为了计算方便也可以取10m/s2）。

（4）轻松一刻。教师出示米尺与学生一道测反应时间。学生们跃跃欲试，很感兴趣，谁都想测一测。教师讲其方法，测一下同学握尺下落距离，叫同学们算；同时测教师自己握尺下落的距离，同学们计算。这样把所学的知识现场加以应用，收到了良好的教学效果。

（5）创设竖直上抛情境引发同学们思考。教师竖直上抛一颗小石子后落回手中，问小石子的运动过程怎样。教师画图引导：上抛↑下落↓

小石子到达最高点速度多大？同学们说为零。

教师问下降过程中小石子作什么运动（设小石头只受重力作用），同学们答自由落体运动；教师又问那上升过程怎样，同学们答作匀减速直线运动。教师点拨上升是下落的逆过程，从而拓展学生的思维。

4.实验活动效果好

本次实验活动完成了测量重力加速度实验活动的任务，达到了教学目标。从教学改革理念上讲，关注学生的学习方式（自主、合作、探究等），充满了以学习者为本，整个过程可看出是积极活动、积极参与到学习过程。无论是思维、行动方面，处处体现了以人为本，自我学习，自我交流，动手展示，极大地培养了学生良好的学习习惯，积极参与实验、交流、展示活动，培养了学生们的分析、表达、应用能力，实验过程与设计相吻合。整个实验课以学生感悟、体验、应用等为主要行为实施实验活动，教师创景拓展思路，从而达到了“学以致用”的目的，如竖直上抛小石子事例等等。