对教材《自由落体运动》中g值测定课外探究

青海省西宁市第二中学 裴生忠

教材中的演示试验在课堂教学中提供了大量观察、操作以及让学生独立思考的机会，教学中教师要充分利用实验教学这一优点，对教材中实验进行挖掘，尽可能开辟第二课堂，调动学生学习积极性，提高探究知识能力。如在必修1《自由落体运动》这一节中，对于自由落体运动是匀加速直线运动，并且运动加速度是g，对这部分实验在实施时本人结合学生特点，和学生一起关于自由落体加速度g值测定进行探究。首先分析一下学生在这一阶段储备知识，学生掌握的知识点有如下。

第一，打点计时器使用以及纸带数据处理。

第二，匀变速直线运动规律（特别是推导结论△S=aT2应用）。

基于学生现有知识层面，在讲授《自由落体运动》时，在课堂中采用教材提出实验方案：利用打点计时器。这部分实验器材以及纸带处理数据方法在前面学生实验已用过，简单易行，便于操作。

利用课余时间，我在第二课堂中又提出两种探究方案。第一种方案：将小球从大约1.5米高处自由落下，侧面放置长1.5米的毫米刻度尺，将小球起点与毫米刻度尺零刻线对齐释放，然后用摄像机拍摄其下落过程，小球下落时间大约0.53s左右。然后传输到计算机上，由于视频播放是每秒30帧，将下落过程视频扫描帧数降低，如每2帧或3帧播放效果较好，并将图片放大，通过刻度尺记录下落距离，求出相等时间的位移间距△s然后利用匀变速运动规律，△s=at2来判断类型和确定加速度。

第二种方案：滴水法测重力加速度,原理为：在水压不变的情况下，调节水龙头，让水一滴一滴地流出；在水龙头的下方放一盘子，调节盘子的高度，使一个水滴碰到盘子时恰好有另一个水滴从水龙头开始下落，而空中还有一个正在下落的水滴。测出水龙头到盘子的距离，再用秒表测时间：以第一个水滴离开水龙头开始计时，到第N个水滴到达盘子时，共用时间为T，方法是：设第一滴与第三滴时间为t，那第一滴与第二滴时间为t/2。根据t＋（N－1）t/2＝T，得t=2T/（N+1），然后求出重力加速度。该实验探究时提出问题让学生明确三点：一是水滴做自由落体运动；二是到盘子的第一个水滴与空中第二个水滴以及水龙头刚下落第三个水滴时间间隔相等；三是初速度为零匀加速直线运动在连续相等时间通过位移比为1：3：5；该实验操作难点在于，要保证一个水滴碰到盘子时恰好有另一个水滴从水龙头开始下落，空中还有一个正在下落的水滴。为此采用这种方法：调节水龙头让水滴滴出并用秒表测出n个（如20个水滴）水滴时间t，然后多测几组，如果相同水滴数所用时间相同说明两水滴时间间隔相同。调节盘子高度目测使一个水滴碰到盘子时恰好有另一个水滴从水龙头开始下落，空中还有一个正在下落的水滴测出这时水龙头与盘子距离h，这就解决了实验难点问题。依据实验原理求出加速度。

这两种方案在实施中将班内学生分成若干组探究，让学生积极参与，包括器材准备，小球下落拍摄，原理的探究以及误差分析等课堂气氛很活跃。同时就该实验学生还提出一些可行方法，如测定下落速度和位移，求重力加速度。因此创造性应用教材，将充实教学内容与灵活多样实验以及生活常见素材和现象相结合，优化教学效果，培养学生思维和探究能力。