什么是自由落体运动范文1
本节是人教版《物理1（必修）》第二章第五节内容。它是在学习“匀变速直线运动”规律之后编排的，是匀变速直线运动的特例。通过对自由落体运动的研究，使学生既了解一种具体的运动，又巩固匀变速直线运动规律，也加强了课本知识与实际生活的联系。通过研究物理问题的基本思路和科学方法的学习，为今后研究“平抛物体的运动”打下良好的基础。本课利用闪光照片来研究物体运动的方法，也将在后续课程中得到应用。因此，本节课是本章知识的复习课，是培养学生思维的研究课，是联系生活的应用课，也是后续学习的知识准备课。
二、学生学习情况分析
（一）学生由于受日常经验的影响，对物体的下落运动普遍存在重快轻慢的错误认识。本节课拟通过学生之间的辩论，使学生明确认识到：日常见到的现象是因为受空气阻力影响的缘故，从而有效地消除学生从生活中得来的错误观念，培养学生透过现象看到本质的辩证唯物主义认识观。
（二）学生已学过“匀变速直线运动规律”的运动学知识，具备了一定的学习基础，通过演示实验总结出自由落体运动的特点，得出自由落体加速度的概念，然后结合匀速直线运动规律“水到渠成”地推导出自由落体运动的规律。
三、教学目标
（一）知识与技能
1.认识自由落体运动，知道影响物体下落快慢的因素，理解自由落体运动是在理想条件下的运动，知道它是初速度为零的匀加速直线运动。
2.能用打点计时器得到相关的运动轨迹并能进行分析。
3.知道什么是自由落体运动的加速度，知道它的方向，知道在地球上的不同地方，重力加速度大小不同。
4.掌握如何从匀变速直线运动的规律推出自由落体运动规律。
（二）过程与方法
引导学生利用打点计时器，记录下运动的信息，研究自由落体运动的特点，在探究运动规律的同时让学生进一步体验科学探究的方法。
（三）情感态度与价值观
1.调动学生积极参与讨论的兴趣，培养逻辑思维能力及表述能力。
2.培养学生的团结合作精神和协作意识，敢于提出与别人不同的见解。
四、教学重点和难点
重点：自由落体运动的概念及探究自由落体运动的过程和掌握自由落体运动的规律。
难点：理解自由落体运动的条件及规律。
五、教具
多媒体课件，硬币，小纸片，刻度尺，大小相同质量不同的两个重锤，电磁打点计时器1只（附铁架台、重锤、纸带、学生电源），牛顿管1个（附抽气机1台）。
六、教学过程
[引入]很高兴来到美丽的靖远二中和大家一起交流，先和大家做一个小游戏，我这里有一张钞票，我提住它的顶端，你用两个手指头放在钞票的中间，做好夹得准备，但是注意在我放手之前你的手的任何部位都不能碰到钞票，当看到我松手时就立刻去夹，如果夹得住归你，否则归我，哪位试试？为啥夹不住呢？这个钱太短了，如果长点就好了。为什么反应灵敏和物体长短有关系呢？通过本节课的学家就知道其中的奥妙了，本节课我们学习《自由落体运动》。（板书课题）
通过这节课的学习，同学们要实现以下学习目标（多媒体出示）：
（1）知道什么是自由落体运动和自由落体运动的条件。
（2）经历用打点计时器实验探究过程得到自由落体运动的特点。
（3）知道自由落体加速度的大小和方向，知道在地球上不同纬度的地方，重力加速度的大小不同。
（4）掌握如何从匀变速直线运动的规律推出自由落体运动的规律。
物体下落运动是一种常见的运动，下落的物体有的轻有的重，那么轻重物体下落的快慢情况如何呢？
【多媒体探究一】轻重不同的物体下落的快慢情况？
请同学们利用硬币（有吗？）没有就换成橡皮擦或课本与纸张一起来观察。
[演示实验]①让一张纸与小硬币同时同高度自由下落，可看到什么现象？哪个重？
②同学们可以将自己的废纸做这样一个实验撕一小片，将小的这片揉成团，从同一高度同时释放观察落地的情况。哪个重？
③把刚才的纸袋揉成团，和小钢球由静止同时下落（几乎同时落地）。
提问学生：为什么会出现这么多矛盾呢？这是什么原因？（这是因为空气的阻力的影响。把纸片揉成团，所受空气的阻力要比纸片所受空气的阻力小得多，所以与小钢球几乎同时落地。）那么如果要验证他的想法需要怎样的环境呢？（学生：真空中，没有空气阻力的环境。）
[演示实验]老师这里有这么一个实验仪器——“牛顿管”（上课前老师已经将其抽成了真空，先将牛顿管弄成真空演示，再将空气进入演示，观察羽毛和铁片的运动），充分说明了空气阻力导致它们不能同时下落。往往直观感觉是不够准确的，连聪明的大哲学家亚里士多德也受到了现象的蒙骗。
分析总结：大量事实证明影响落体运动快慢的因素是空气的阻力，如果没有空气阻力，只在重力作用下轻重不同的物体，下落快慢相同。我们把满足这种条件的运动叫做自由落体运动，
提问学生：总结一下什么叫自由落体运动？
一、自由落体运动（板书）
1.定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。
2.条件：（1）只受重力；（2）从静止开始。
说明：这种运动只能在真空中进行。而实际生活中这种真空常见不常见呢？（不常见，因为我们生活在空气中。）有些物体的下落，像羽毛、纸片等把它们由静止释放所受空气阻力较大，但是硬币下落和苹果的下落所受空气阻力比较小，可以忽略，它们的下落可以近似地看做自由落体运动。
[提问过渡]大家猜想一下自由落体运动是匀速运动吗？显然不是，它从静止开始运动经历了一个变化的过程。运动越来越快了，它可能是什么运动呢？（视学生回答的情况）是不是匀变速直线运动呢？
【多媒体出示】探究二：自由落体运动是否为匀变速直线运动？
提问学生：同学们回想一下，如果一个物体做匀变速直线运动那么它有一些什么特点呢？（大家可以先回忆一下，引导学生回答它的速度随时间均匀变化，加速度是一定的。）
【多媒体出示】匀加速直线运动特点：
相同时间间隔内的速度的变化量相等；
在v-t图上是一条通过原点的直线。
要验证这个特点就要设计一个实验：请同学们回想前面我们探究小车速度随时间的变化规律的方法，讨论设计实验方案。可以结合课本44页实验来互相讨论。
提示：选择相隔相同时间的若干个计数点进行测量它们的瞬时速度，观察物体在相同时间内的速度变化是否相同。
介绍仪器：打点计时器、重物（密度大体积小）。如何操作这个实验呢？叙述实验过程。
[演示实验]用打点计时器测量物体下落的位移关系，分析纸带得出自由落体运动的特点。那位同学叙述一下实验过程呢？
【强调】我们分两种情况实验，拉纸带的重锤质量不同。
（1）将计时器的限位孔与铅垂线平行固定在铁架台上；
（2）将纸带穿过限位孔用手提着纸带，使重物静止在靠近计时器的下方；
（3）先接通电源再松开纸带。重复几次从其中选出点迹比较清晰的一条纸带。进行数据的测量，第一个点为计数0点，每隔1个点为一个计数点。依次标号。注意读数时有效值；
（4）设计表格记录数据，计算各计数点的瞬时速度的数值关系，并作图。
下面请几位同学到前面来做实验打几条纸带？【安排学生具体任务，装纸带、开电源、测量、计算、绘图。】教师巡回指导。打出纸带后交代直尺测量。选几个点计算瞬时速度。注意单位和有效数字的统一。
图像作出来了大家观察点的分布，看描的点大致在一条直线上，说明了什么？（学生：是匀变速直线运动。）
大家通过图像可以看到在v-t图上是一条倾斜的直线。说明自由落体运动具有匀变速直线运动的特点。
分析：大量的实验表明：自由落体运动就是初速度为0的匀加速直线运动。
[板书]3.运动性质：初速度为0的匀加速直线运动。
通过刚才的实验，知道了自由落体运动的性质。既然轻重物体做自由落体运动的快慢是相同的，那么也就是说自由落体运动在同一地点有一个相同的加速度。那大家能不能根据刚才图像计算一下一条纸带如果用另一条纸带是否一样呢？反复多次试验得到相同的结论。
现在我们知道了自由落体运动是一个初速度为零，加速度为g的匀加速直线运动。请同学们写出自由落体运动速度、位移关系及速度与位移的关系式。公式为：
【点击多媒体】三、自由落体运动的规律[板书]
[学生活动]请参照匀变速直线运动的公式写出自由落体运动相应的公式。
【课堂练习】
【课堂小结】这节课我们学习了对自由落体运动和规律的认识和理解。首先大家要注意自由落体运动实际上是物体从静止开始的只受重力作用的匀加速直线运动，加速度为g。大家要结合匀变速直线运动的规律来理解它。在做题时，首先要物体所做的是自由落体运动，才能使用相应的规律解题。
自由落体运动实际上是一个理想化的模型，但是在现实生活中有很多落体运动可以看成是自由落体运动，研究自由落体运动有普遍的意义。
七、教学反思
本案例设计从课程标准出发，定位于力求做到对学生进行物理学研究方法的教育。恰当分析学情，将学生已有的生活知识考虑在内，使教学起点尽量定位准确，并从三维目标要求，确定教学要求和教学重点和难点。
教学过程从实验引入课题，层层设问，引发学生思考问题，让学生产生思维矛盾冲突，以激发学生学习兴趣，并且反复多次通过实验分析、讨论认识规律。关注课堂教学过程中生成性资源的应用，充分体现学生主体、自主合作、探究学习等新课程所倡导的教学方法。
[板书设计]
一、自由落体运动
1.定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。
2.条件：只有重力 从静止下落
3.性质：初速度为0的匀加速直线运动。
二、自由落体加速度（重力加速度g）
什么是自由落体运动范文2
一、温故知新法
温故知新，顾名思义就是复习这节课要用的以前学过的所有知识，并将其恰当地用在推导本节课的知识上。实践证明，该方法能很好地建立起学科内各知识点之间的逻辑关系，能促进学生对知识的理解。比如，教学“向心加速度”一节，教学伊始，笔者先提出以下的问题：1.“牛顿第二定律的内容是什么？它的表达式如何？”学生回答：“牛顿第二定律的内容是：物体的加速度跟物体所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同。表达式是：F=ma。”2.“曲线运动的条件是什么？”学生回答：“物体所受合外力的方向跟速度方向不在同一条直线上。”3.“解决曲线运动问题一般思路是什么？”学生回答：“将曲线运动沿着两个互相垂直的方向分解，可以分解受力，也可以分解描述运动的物理量：速度、加速度。”4.“速度、加速度的定义式怎样？”学生回答：“v=Δx/Δt，a=Δv/Δt。”紧接着让学生看了几个圆周运动的视频，再接着问：“什么是匀速圆周运动？‘匀速’的含义是什么？”学生回答：“物体沿着圆周运动，并且线速度的大小处处相等，这种运动叫匀速圆周运动。‘匀速’的含义是指速率不变，而不是速度不变。”笔者接着说：“那匀速圆周运动是变速曲线运动，物体的运动状态改变，一定受到不为零的合外力，那就一定存在着加速度，那么接下来我们探究匀速圆周运动的物体所受的外力沿什么方向？加速度又怎样呢？”紧接着进入新课讲授环节，有效激发了学生想探索未知的欲望。
二、表演导入法
实践证明，有时候适当地进行表演，可以给学生以新意，迅速抓住学生眼球，进而活跃课堂气氛，增强教学效果。比如，教学“自由落体运动”时，笔者提前将实验器材搬到了教室，等到上课铃响了，笔者慌慌张张地走进了教室，并故意把一串钥匙掉到地上。笔者捡起了钥匙，回到讲台上又一次举高钥匙，然后说：“钥匙一松手就掉到地上了。”学生非常吃惊笔者的做法，都紧紧盯着笔者。此时，笔者问：“其他物体也这样松手会怎样运动呢？”学生们说：“肯定会和钥匙一样掉到地上。”笔者没有给出答案，而是鼓励学生做做看。笔者先两只手分别拿起早已准备好的纸片和粉笔头，然后同时松了手。结果纸片漂落下去了，粉笔头直坠到地。之后提问：“为什么钥匙和粉笔头下落得快，而纸片飘落得慢？”学生回答：“因为纸片下落时受到空气阻力作用，而粉笔头和钥匙下落时不受空气阻力作用。”笔者又问：“粉笔头和钥匙在下落过程中真的不受空气阻力吗？”有学生很快补充：“受！只是纸片受到的空气阻力较大，粉笔头和钥匙所受空气阻力很小。”笔者肯定了学生的答案，并指出像粉笔头和钥匙一样的所有重物在下落过程中所受空气阻力都很小，我们可以忽略，这样就可以认为它们就只受到重力。并告诉学生，像粉笔头、钥匙等重物只在重力作用下从静止开始下落的运动就叫自由落体运动。实践证明，在这样一种愉悦的氛围中，教师和学生都轻松地完成了任务。
什么是自由落体运动范文3
一、学思结合，在教学设计中渗透创新思维
美国教育家奥斯本说：“让所有的学科采用独创式的教学法，亦即将思索能力与学习能力结合起来的学习法。依据这种教学法，便可在注入知识的同时发展思考力。”我们在教学中要运用“自主、合作、探究”的教学模式，改进教学方法，注重学思结合，在教学过程中不断渗透创新思维。
案例1：在高一《物理》（人教版新教材必修1）的力的合成一节中，教材中写道：这个力产生的效果跟原来几个力的共同效果相同，即求这几个力的合力叫力的合成。讲解这一概念可以这样设计：在引入合力时，我们经常说“这个力产生的效果跟原来几个力的共同作用效果相同”，这对质点的运动来说是正确的，但对于其他物体，例如一张转动的车轮，就不一定正确。教师心里要明确这点，但在这节的学习中不必讲给学生听。可以问学生：效果相同的含义？实际生活中的例子？（提水桶时两人提和一人提时）让学生讨论和体会。
第62页的实验看起来与原来老教材中的实验一样，但新教材的写法和学生的做法都有很大差别。老教材把实验的结果告诉了学生，实际上是一个验证性实验。新教材没有写出实验的结果，所以是个探究性的实验。为了降低探究的难度，书中写出了探究时要注意的4个问题，以及“建议用虚线的箭头端分别与两个合力的箭头端连接”等话语，这个实验每个学生都要做，做完再讨论总结。
学生通过第63页的“思考与讨论”领悟到：两个力的合力时不能简单地把它们的大小相加。（老师最后点拨）
这既是为即将学习的平行四边形定则做铺垫，又是为理解矢量的概念做心理准备，更与65页研究位移相加时的“思考与讨论”相呼应，学生体会、领悟和发挥它们的作用。
分析完后，给同学们两分钟时间进行瞬间记忆思考，并训练课后练习第二题。总结提问时，不是简单地提问力的合力是什么，而是启发性地提问：效果相同的含义？是什么？请学生思考讨论实际生活中的例子？依据是什么？具有什么特点？加深概念在大脑中的印痕。
二、知行统一，在物理实验中培养创新思维
思维方法是解决问题的灵魂，也是物理教学的根本；而亲自实践与参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了实践活动和思维方法，物理教学就成了无本之木、无源之水。所以实验教学是物理教学的重要组成部分。同时物理实验对全面提高学生的科学素养有着非常重要的作用，特别是演示实验在高中物理教学中对培养学生的观察能力、推理能力、思维能力和形象表述能力有着重要的作用，，达到实践与理论相结合的目标要求，所以教师应在实验设计和实验方法上多动脑筋，增加实验趣味性，调动学生的学习积极性，变枯燥的学习为快乐学习，提升学生的创新能力。
案例2：高一《物理》（人教版新教材必修2）探究平抛运动规律的实验。
平抛运动是曲线运动，过程复杂，不容易直接研究它的速度、位移等的变化规律，需要将它分解成较简单的运动来研究。利用实验事实得出结论，能给学生留下深刻的印象，让学生从观察中总结出两球总是同时落地，得出平抛运动在竖直方向上做自由落体运动的结论，同时教师提出一些富有创造性的问题，有利于深层次理解平抛运动的性质。
在研究平抛运动竖直方向的运动规律时按下绷簧，金属片把A球沿水平方向抛出，同时B球因惯性自由下落，A、B两球同时开始运动，A球平抛运动；B球自由落体。
如果我们的理论分析是正确的，做实验时应出现什么现象？两球应同时落地。
如果我们的理论分析是错误的，做实验时应出现什么现象？两球不会同时落地。
为了验证规律，我们观察的重点是什么？两小球是否同时落地。
注：观察技巧。那就是不要用眼睛看，而是用耳朵听。两个小球落地后不止蹦一下，我们只听它们落地的第一声响；如果我们只听到一声响，说明两个小球同时落地，如果听到两个落地声，说明两个小球先后落地。（眼见为实，耳听为虚？）
我们听到的声音是一个，由此可知我们的推论是正确的。
教师点评，探究实验一定要让学生亲自动手，在实践中培养学生的求知欲望，激发学生的探究未知规律的动机。这比学到具体知识更重要。
总结实验规律时，教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架，教师适时提出问题：
1.在课本图5.3―6的实验中，无论A球的水平初速度大小如何，它总是与B球同时落地，这一现象说明什么?
教师点评：水平分运动和竖直分运动各自独立地按自己的规律进行，互不干扰。这一现象还说明平抛运动的竖直分运动是自由落体运动。
2.下图所示的是平抛运动和自由落体运动的闪光照片，能得出什么结论?
教师点评：水平分运动为匀速直线运动，平抛运动的小球和自由下落的小球总是在同一水平线上，说明它们在同一段时间的竖直位移总是相等的，即平抛运动的竖直分运动跟自由落体运动遵循相同的规律，所以，平抛运动的竖直分运动为自由落体运动。
平抛运动是一种重要的运动，学习平抛运动，不仅是知识的深化和扩展，更重要的是能力的培养和提高。
三、因材施教，创设开放情境，激发创新思维
因材施教，就是要关注学生的不同特点和个性差异，发挥每一个学生的潜能优势，所以教师角色就是学生建构知识的辅导者、合作者和忠实的合作伙伴。教师应给学生创造一种良好的学习环境。学生在这种环境中可以通过独立探究、合作讨论等方式进行学习。
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但是，我借助工具书和网络等资料来源查找有关资料后发现，伽利略提出的“自由落体运动”是要有一定的条件的。即要在没有任何阻力的情况下才能成立。但这种没有任何阻力的情况在自然环境中是不存在的，因为有空气阻力的存在。但伽利略的实验结果为什么是同时着落呢？这是因为伽利略的实验地点??比萨斜塔仅有50多米高，而铁球和木球都是比较重的物体，在底空落下时空气阻力几乎没有影响，因此用肉眼看是同时落地。可是如果用精密的仪器进行检测，就会发现其中的差异：铁球比木球先着地。我们由此可以得出：在有空气阻力的情况下，两个物体同时在同样高度的位置同时下落，一定是较重的物体先落地。
我们可以用实验来证明这一点。同样是50米，下落物体是羽毛和塑料泡沫，在无风的天气进行实验。同时将羽毛和塑料泡沫在同一高度下落，结果塑料泡沫先落地。也可以运用资料来证明：气象台曾经测量过一滴雨的下落速度：雨点直径是1毫米的小雨，落地速度是4米／秒；雨点直径为2毫米的大雨，落地速度为6米／秒；雨点直径为3毫米的暴雨，落地速度为8／秒。
这种现象怎么解释呢？想要知道其中的道理，必须先理解物体下落的“终极速度”。所谓的“终极速度”，就是一个物体在几百米乃至几千米的高空中，向地面下落时，落下的速度会不断的增加，会越来越快。与此同时，空气在与物体摩擦的过程中，空气阻力会越来越大。到了一定的程度时，由于物体重量是一个固定的值，在落下时不会增加，空气阻力就会与物体本身的重量平衡，使物体的下落的速度不会在增加，并保持着空气阻力与物体的重量平衡时的速度，这时候的速度就是物体的终极速度。终极速度也可以理解为物体下落时的最高速度。
终极速度和物体着陆时的快慢有什么关联呢？由于每个物每的重量不同，所以终极速度不一样。一个物体越重，受空气阻力的影响就越小，下落的速度就会比较慢到达终极速度，因为空气阻力对一个自由下落的物体影响越小，空气阻力与落体的重量平衡所花的时间就会越长。而轻的物体正好相反，到达终极速度的时间就越短。落体的下落速度与时间是成正比的，晚些到达终极速度的物体，它们的终极速度就会比先到达终极速度的物体快。换句话说，就是重量越大的物体，它下落时的终极速度就越大，从开始下落到落地的时间就越短。
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一、中学物理创新教学理论分析
中学物理新课程教学目标是以物理学科知识体系为载体，通过强化物理知识形成过程和实际应用过程，认识科学、技术、社会的联系，体验、学会和运用科学研究的过程和方法，激励学生学习物理的兴趣，养成良好的科学态度，最终以提高学生的科学素养和培养学生的创新精神和实践能力为目标，达到全面提高素质、发展个性的目的。因此，传统的“传播一理解一示例一练习”的教学模式已经无法适应当前中学物理新课程的教学目标。目前，学生要做到主动参与教学全过程，尽可能亲自体验、亲身感受所学的内容，通过连续不断地同化新知识，实现学习的内化，构建自己的知识结构，并能将所学的知识自觉地向外延伸，去解决一些尚未认知的新事物，进而树立学习的自信心。要激发学生学习的主动性和创造性，需要有一定的过程。如《功》是中学物理的重要内容，它是一个非常抽象的概念，如果在课堂上一味地和学生们谈理论，肯定无法引起他们的兴趣。因此，在教学过程中从日常生活的一些场景出发，引入功的概念，同时借助各种手段，比如图例、多媒体等，做到直观、形象、易于理解、深入人心。
二、中学物理创新教学模式
根据我国中学物理教学的现状，可以构建创新教学模式。学生的自主学习既包括独立的自主学习，也包括与他人合作中的自主学习。教学中需要演示实验的，则根据具体情况放在课堂教学的适当步骤处，一般在教师的指导下由学生自主完成。
教师用投影给出本节课的自学提纲，指导学生自主学习，这是本教学模式的主要环节之一。教师必须提供相关的易读，明了，能起到指导自学的提纲，提供相应的实验器材。学生要按照教师提供的自学提纲独立地阅读教材，进行实验，仔细地观察实验现象，独立地思考，紧张有序地进行自主学习。比如“自由落体”的教学，自学提纲可设计为：学生做纸片和硬币同时下落的实验；变纸片为纸团再与硬币同时自由下落，得到的结论是什么?什么叫自由落体运动?其条件是什么?自由落体运动的实质是什么?与学过的什么运动可以类比?自由落体下落的时间怎么求?小组讨论。小组讨论是自主学习模式中的重要一环，教师在学生个人自学的基础上组织学生分组进行讨论，开始时可让学生自愿组合，教师则应充分注意小组讨论的开展情况，必要时对小组成员进行调整，最好做到每个小组都有积极讨论的学生和组织者，同时教师要注意鼓励不擅长发言的学生发言。由于学生之间的认知水平、心理特点等比较相似，在同学之间的小组讨论中，学生的压力很小，因而敢于独立发表自己的观点，而持有异议者也会及时提出不同的见解，在不同观点的碰撞中，物理概念、规律就会越辩越明，学生能真正参与到教学当中。
三、创新教学实例
在课堂教学中要努力使全体学生都得到充分的发展，教学系统的优化以及教学过程的内部机制和规律的揭示，必须从结构与功能的关系上加以分析。在教师的引导下，在对某一个问题的探究中相互交流、讨论，促进学生和师生之间的合作互动，促进每个学生在自己的最近发展区内得到充分的发展，实现知识和能力的协调发展，方法和情感的和谐发展。
例如：在电磁感应一节的教学中，鉴于学生学习了右手定则后常常和左手定则相互混淆，弄不清究竟在什么情况下用右手定则，在什么情况下用左手定则，常常在该用右手定则时用成了左手定则，该用左手定则时用成了右手定则。所以我设计的方法是：
第一步：分别在实验的基础上，讲清左手定则和右手定则。
第二步：进行分析比较。(1)右手定则和左手定则虽然都涉及有很相似的三个“方向”，但它们有本质的区别。右手定则中的导体运动方向是外力促使的，属于“原因”；而左手定则中的导体受力而运动的方向是磁场对通电导体作用力的“结果”。右手定则中的电流是由系统内部产生的感应电流，是电磁感应的结果，而左手中的电流是由系统外部通过来的，属于“原因”。(2)通电导体在磁场中受到力的作用，消耗电能，获得了机械能，是由电能转化为机械能，而闭合电路的一部分导体在磁场中切割感应线运动时。产生感应电流，消耗了机械能，产生了感应电流是机械能转化为电能。(3)凡涉及的物理过程是由机械能转化为电勇的习题，用右手定则，反之用左手定则，简而言之“左力右感”。
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【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
