课题《高中物理课堂研究性教学的探索与实践》

课题《高中物理课堂研究性教学的探索与实践》

案例分析

李德明

案例《自由落体运动规律的探究》

在新一轮课程改革中，研究性学习对于改变学生的学习方式、促进教师教学方式的改变、培养学生的创新精神和实践能力具有重要的作用。特别是网络环境下的研究性学习，探讨如何培养学生在网络环境下的创新能力与实践能力尤为重要。网络环境下的研究性学习具有学习内容问题化、学习过程探究化和学习活动网络化的特点，教师在进行教学设计时要重视学习任务的设计、学习组织形式的设计、学习基本步骤的设计和教师指导策略的设计。

研究性学习是国家教育部2001年1月颁布的《全日制普通中学课程计划》（试验修订稿）》中综合实践活动板块的一项内容。基于网络环境下的研究性学习，就是在运用网络优势的前提下，在教学过程中创设一种类似科学研究的情境和途径，学生在教师指导与支持下，以科学研究的方法探索问题的学习过程。研究性学习是比较适合在网络环境中进行的，网络能解决研究所需的大量资源，能帮助学生建立小组协作，能使教师实现个别化异步指导，能使学生学习的主体性在网络环境下得以实现。笔者以《自由落体运动》一节教学内容，结合物理仿真实验室进行了一次教学尝试。

【教学目标】

1、知识与技能

（1）知道什么叫自由落体运动及自由落体运动的条件。

（2）理解自由落体运动的快慢与物体的质量无关。

（3）理解重力加速度的的概念。

2、过程与方法

（1）培养学生主动探究能力、逻辑推理能力、分析解决问题的能力。

（2）应用网络环境提高学生自主学习能力。

3、情感、态度与价值观

（1）培养学生科学的研究方法和主动探究的科学精神。

（2）体会科学的思维对科学发展的重要性

【设计思路】

【教学重点和难点】

（1）物体下落快慢与物体的质量无关。

（2）自由落体运动的S---t、v---t规律的探究过程。

（3）伽利略对落体运动规律科学的思维方法。

【教学资源】

计算机、物理仿真实验室软件、自由落体演示器

【教学过程】

一、引入课题：

两个轻重不同的小球同时落地的声音，是那样的清脆美妙，又是那样的震耳发！它使人们清醒地认识到，轻重不是下落快慢的原因；它动摇了2000多年来统治着人们头脑的旧观念，开创了实验和科学推理之先河，将近代物理学以至近代科学推上了历史的舞台。我们常见过雨点从天而降、苹果坠地以及石子落入水井中。上述物体都是受到重力作用而竖直下落。研究落体运动掌握其规律，对我们的生产和生活有非常重要的意义。

演示：同样大小的气球与篮球，同时同高度释放。

同样大小的纸片从同处释放。

问　：不同物体不落的快慢程度由哪些因素决定呢？

　　（引发学生思考、猜想）

学生通过仿真实验室研究以下三种情况，并分析其结果。

１）两运动对象Ａ、Ｂ（质量相等Ｍ＝１kg），Ａ（红色）只受重力，Ｂ（绿色）受重力及向上的４Ｎ力的作用。

结论（谁下落的快）　　　　　　　　　　　　　。原因　　　　　　　　　　。

２）两运动对象Ａ、Ｂ（质量相等Ｍ＝１kg），Ａ（红色）、Ｂ（绿色）只受重力作用。

结论（谁下落的快）　　　　　　　　　　　　　。原因　　　　　　　　　　。

３）两运动对象Ａ、Ｂ（质量任意），Ａ（红色）、Ｂ（绿色）受重力作用。

结论（谁下落的快）　　　　　　　　　　　　　。原因　　　　　　　　　　。

通过对比实验可以得出：物体的下落快慢是由其重力及所受阻力共同决定的。

我们把这种只有重力作用由静止开始下落的运动叫自由落体运动。它是最简单最基本的匀变速直线运动。

二、新课教学：

1、展示：学生展示从网络上所收集有关亚里士多德对落体运动的研究。

学生展示从网络上所收集有关伽利略对亚里士多都德观点的否定过程。伽利略对落体运动的研究思路概括如下：

问题→猜想→数学推理→实验验证→合理外推→得出结论

教师总结：伽利略的成功，不仅在于找出了落体运动的规律，更重要的是开辟了一条物理学的研究之路。爱因斯坦给予伽利略高度的评价：“伽利略的发现以及他所用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。”

2、研究自由落体运动的v---t规律：

利用仿真物理实验室，建立运动对象A（质量任意、R=1m 、红色、只受重力作用、置于坐标原点、闪照周期为0.5s、显示Vy分量、画出|V|--t图线，保存后置于powerpoint中展示）。

分析图线可以得出|V|--t关系表达式

为： 。

图线的斜率表示的物理量为： 。

由图线可知，自由落体运动的性质： 。

点评：学生自主探究速度与时间的关系，从图线上判断其规律（即自由落体为初速为零的匀加速直线运动，加速度从图线的斜率可得出为9.8m/s²），得出相应结论。

3、研究自由落体运动的S---t规律：

利用仿真物理实验室，建立运动对象A（质量任意、R=1m 、红色、只受重力作用、置于坐标原点、闪照周期为0.5s、画出S--t图线，保存后置于powerpoint中展示）。

分析图线可以得出S--t关系为： 。

点评：此处不能直接得出S与t²成正比关系，教师要逐步引导学生认识其本质规律，通过假设验证来得出正确的规律。

引导学生正确得出S—t²关系。假设S—t²成正比，则可以画出S—t²图线，如果成一条直线就表S—t²成正比关系。

通过课件画出S—t²关系图线。

通过 S—t²图线可以看出成正比关系。

点评：物理学中，实验数据分析能力的培养是循序渐进的，也是高中学生必须具备的，所以，此处老师一定要引导学生理解为什么要进一步分析S—t^2­­­­的关系。

4、自由落体运动规律：

运动性质：初速度为零的匀加速直线运动。

自由落体运动的加速度：g=9.8m/s²，方向为竖直向下。G与高度、纬度有关，离地球表面越高，g越小；越靠近赤道，g越小。

自由落体运动规律： ； ；

三、课堂小结：

1、物体的下落快慢是由其重力与所受阻力共同决定的，在只有重力作用下，不同的物体下落快慢程度是相同的，与其质量无关。生活中所见到的相关现象是由于下落的物体受到空气阻力作用。

2、正确评价亚里士多都德对落体运动的研究。认识到其历史必然性。深刻理解伽利略对落体运动的研究方法，体会到科学的思维对揭示正确的科学原理所起的作用。

3、学会正确分析实验数据，如：本节课中得出S—t²的过程。

四、教学反思：

开展网络环境下的研究性学习，在整个教学过程中教师起组织者、指导者和促进者的作用，同时要充分体现以学生为中心，要让学生充分发挥主动性、积极性和首创精神，学生学习兴趣高，这促使我们反思如何改变传统课堂教学，将两者有机结合，取长补短。
　　在肯定基于网络的研究性学习的同时，也要反思这种形式存在的一些问题，虽然研究性学习讲求的是学习过程，但对学习的绩效问题仍需引起重视，在讲究协作学习和讲究学习过程当中，个体在群体中作用如何等一系列研究性学习评价问题值得我们深入探究。