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1、探索“探究式教学”在新教材中的应用之课例“自由落体运动”摘要：物理学是研究物质最一般的运动规律和物质基本结构的学科，它是一门以实验为基础的科学，也是一门崇尚理性、重视逻辑推理的科学。对于高中物理的教学绝不能仅仅传授知识，尤其是新教材更注重培养学生的探究能力和逻辑推理能力,所以在新教材的教学中一定要竭尽所能让学生体验其探究过程，体会科学探究的不易，并培养严谨的探究态度，从而提高学生的物理核心素养。关键词：物理教学新教材科学探究逻辑推理物理核心素养引言：作为自然科学的带头学科，物理学研究也成为其他各自然科学学科的研究基础。在新教材“自由落体运动这一节中，如何带领学生亲身体验斜面实验的探究过程，体会
2、伽利略对自由落体运动的研究过程和研究方法？一、总体创新设计伽利略对自由落体运动的研究，揭示出自由落体运动的规律，对经典物理学体系的建立起到了关键性的作用，研究中的斜面实验，更是成为物理学史上的经典，被后人评为最美的十大物理实验之一。本节课的核心是利用传感器重现伽利略的斜面实验，让学生亲身体验伽利略对自由落体运动的研究过程，并进行逻辑推理，让学生自己总结出结论。我的设计是分两步进行，先是通过逻辑推理及观察实验现象总结出“任何物体做自由落体的快慢相同的感性认识；再以伽利略斜面实验为原型，结合现代化的传感器，将感性认识上升到定量分析，重现伽利略的探究过程，相比当时只能靠水滴计时，学生定能深刻的体会到
3、伽利略探究的难度及“冲淡重力的思想之巧妙，培养学生的科学思维。我还设计了用手机测加速度，让学生体会到科技的进步可以更好的帮助人们研究科学，提高学生的探究能力，培养物理核心素养。二、教材分析本节内容选自2019人教版必修1第二章第4节，共2个课时，我设计的内容为第1课时，教材比较完整的介绍了伽利略对自由落体的研究过程，通过逻辑推理、实验演示与实验探究，得出自由落体运动特点，运动性质，明确重力加速度的意义，使学生对自由落体运动有更具体和深入的认识。在“科学漫步中介绍了伽利略在教会的各种迫害下依然坚持自己的科学研究，让学生体会他的科学态度与科学精神。在“STSE中介绍了斜面实验，让学生体会该实验的巧
4、妙之处。三、学情分析本节课的教学对象是高一新生，己经学会了匀变速直线运动的规律，并对生活中的落体运动已有所了解，结合老师的导入，学生对本节内容很容易激起兴趣。但伽利略是如何巧妙地设计斜面实验开展研究的，又是如何逻辑推理得出结论，抽象度高，会对学生造成困扰，是需要突破的难点。四、教学目标设计本节课是实验探究课，根据课程标准的要求，从物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个方面设计目标，具体目标设计如下：物理观念：1.知道自由落体运动条件2.知道自由落体运动性质及其加速度科学思维：通过对落体运动探讨，体会实验与逻辑推理相结合的科学思维方式。科学探究：通过实验探究了解自由落体的运动性质并算出
5、自由落体加速度科学态度与责任：通过学习加强学生基于事实证据和科学推理的质疑精神，以及对科学的严谨的态度五、教学过程设计1 .学生游戏，激发兴趣：采用游戏比比谁的反应快导入，找两位同学，用手对准刻度尺的。刻度线，教师放开尺时，学生要尽快抓住尺子。2 .提出问题，引入新课：那么你能不能准确算出两位同学的反应时间，学完了自由落体运动，就可以解决了。3 .新课教学：观看生活小实验视频：苹果和树叶同时下落，看谁先落地？设置疑问：.由此你能的出什么样的结论？学生观察现象，根据现象总结出结论：重的物体下落快，轻的物体下落慢由此引出亚里士多德的观点。提出问题，引导学生推理：假如一块大石头下落速度为8,一块小石
6、头下落速度为4,现在把两块石头捆在一起，那么整个物体下落速度应该在哪个范围内呢？教师介绍伽利略是如何通过逻辑推理反驳了亚里士多德的观点提出疑问:影响物体下落快慢的因素是什么？请学生演示牛顿管实验：得出结论：1 .影响物体下落快慢的因素是空气阻力2 .若无空气阻力，只受重力时轻重不同的物体下落快慢是相同的进而得出自由落体的相关概念，并总结出自由落体运动特点：任何物体做自由落体的快慢相同，但这里的快慢相同仅仅是个粗略的表述，要想精确的描述自由落体就得研究其运动性质。提出问题：前面的实验可以看到，自由落体是加速直线运动，那到底是匀加速还是变加速呢？在伽利略时代只能用滴水计时，但自由落体运动太快，他该
7、如何解决这一难题呢？向学生展示伽利略的斜面实验装置学生演示实验：逐渐增加斜面倾角，让小车由静止释放，利用传感器现场描绘出小车的-t图和V-t图，再分析四组数据并归纳总结出：小车在斜面上的运动是匀变速运动。3 师提出问题：当斜面倾角增大到90度时，小车做的是什么运动呢？学生结合实验进行推理，很容易得出：自由落体是匀加速直线运动提出问题：伽利略为何不直接研究自由落体，而是研究斜面上的运动？教师讲解:利用斜面实验来冲淡重力，这种实验与逻辑推理相结合的方法开创了一套新的物理学研究方法，爱因斯坦称之为“人类思想史上最伟大的成就之一，标志着物理学的真正开端。设计说明：通过这个探究实验让学生体会这种冲淡重力
8、的方法之巧妙，感受研究中的斜面实验之美，并且让学生经历这种实验与逻辑推理相结合的研究方法，培养学生的科学思维，提高物理核心素养。提出问题：那么自由落体运动的加速度是多大呢？同学们能不能利用打点计时器，根据前面所学的方法，测出其大小？设置实验操作中的问题：1 .纸带要否要竖直？为什么？2 .如何选择合适的重物？3.先接通电源，还是先释放纸带？请两位同学上台演示实验，并结合老师的问题边实验边讲解实验注意事项，减少实验误差。展示学生提前做的实验数据，展示学生提前手工拟合的v-t图现场利用Excel做出表格，画出v-t图，算出加速度大小教师展示手机测重力加速度：科技的进步为我们研究科学提供了更多的途径
9、，比如手机就可以方便快捷的测出g的大小，只要下载一个软件即可。所以同学们要正确使用这些科技产品，使它更好的为我们服务。设计说明：本环节通过学生最熟悉的手机测加速度，让学生感受到平时要善于利用身边的物品，培养学生正确使用手机的科学态度与责任。六、布置作业：1、阅读科学漫步及STSE，体会伽利略在教会的各种迫害下依然坚持自己的科学研究，他的科学态度与科学精神值得所有人尊重！2、除了手机之外，想想身边还有哪些物品可以研究自由落体？七、本节的设计特色：探究式教学1.创新斜面实验设计，弥补相关不足斜面实验中体现出的研究方法，是物理学中极其重要的方法，也是真正理解自由落体运动的关键，教材没有把该实验列为上课内容，而是以STSE的形式出现，我想主要是因为斜面较短，若用普通的计时仪器，很难直观的得出数据。而利用现代化的传感器，不仅能直接采集实验数据，更重要的是带领学生亲身体验斜面实验的探究过程，体会科学实验与逻辑推理相结合的科学探究方法，该实验对培养学生的物理核心素养起到了非常关键的作用。2.整合各种教学资源，例如观察视频中苹果和树叶的下落还有手机测自由落体加速度，通过这些教学让学生感受到平时要善于利用身边的物品，培养学生正确使用手机的科学态度与责任。
