自由落体运动实验的学习心得体会

2019-12-18徐瑞阳

魅力中国 2019年45期

徐瑞阳

（上饶中学高三(3)班，江西上饶 334000）

从物理课本中的直线运动到自由落体运动。物体的运动方式虽然在改变，但是物体所受到的重力一直没有变。运动是物体的运动，静止是相对的静止，静止也是物体运动的一种特殊形式。通过实验的方式，对理论进行证明或是反驳，可以说明实验的重要性。自由落体运动实验正是物理学不断发展的重要基础，它对物理学力学的建立起到了地基的作用，不可忽视。

一、从直线运动到自由落体运动

我们在物理课上首先学习了物体的直线运动，物体的直线运动和物体的变速运动。在学习这一课时，我们主要进行的实验是，小木板上的小车实验。小车在小木板上做匀速直线运动，我们之前就都知道和这个相关的公式，那就是“路程=速度×时间”。而，小车在斜面上的运动则是物体的加速运动。我们把小木板已倾斜的姿势固定，使他不乱移动，让小车从“坡上”向“坡下”行驶，在这一过程中，小车的速度会越来越快。它在受到重力和摩擦力的双重作用。当斜面的倾斜度变大，最终变为九十度时，这是小车在斜面的一端前行时，将不会再受到斜面对其的摩擦力。这是它受到的一对力的矛盾转化为，重力和空气对它的摩擦力之间矛盾。当然，空气对其的矛盾可以忽略不计，这时候，小车做的就是单纯的加速运动，也可以称为时自由落体运动。

这时会有一个新的问题出现，不同的物体在下落过程中，他们的速度一样吗？这就回到了我们的自由落体的实验中。伟大的科学家伽利略曾经在比萨斜塔做过两个铁球同时落地的实验，证明，物体的落地速度和物体的质量没有关系[1]。而我们在实验课上，借助精密的仪器使实验更加科学。我们用在“牛顿管”中放入铁片和羽毛。在不抽出管中的空气时，这样铁片和羽毛在牛顿管竖起时，铁片迅速下落到管的另一端。第二次我们使其管的内部接近真空，重复第一次的动作，这是我们发现铁片和羽毛基本是从管的一段同时下落到另一端。这个实验说明，在不受空气阻力只受重力的前提下，无论什么物体，它们的下落速度都是一致的，这时我们得到重力加速度公式[2]。

二、推动物理学发展的科学家们

学习物理学应该对物理学的发展有一个简单的了解，了解物理学的理论和实践是怎样随着时代的发展逐渐建立起来的。物理学的首创可以追溯到古希腊，被称为哲学家、数学家和物理学家的阿基米德，证明了物体在液体中所受浮力等于它所排开液体的重量，这一结果后来被称为阿基米德原理，它就是我们后世耳熟能详的“阿基米德测王冠”的故事。他还发明的机械有引水用的水螺旋，能牵动满载大船的杠杆滑轮，因此被称为“力学之父”。

到了文艺复兴时期，物理学得到了新的发展。哥白尼提出了“日心说”，这在当时的社会是一大进步；开普勒发现的行星运行的三大定律，为他赢得了“天空立法者”的美名。同时他对光学也做出了重要的贡献，成为现代实验光学的奠基人；伽利略从实验中总结出自由落体规律、惯性定律相对性原理等，奠定了经典力学的基础等科学家们积极求索。他们反对权威，追求真理，不顾宗教的迫害，向旧传统挑战，渴望建立科学的新秩序。

接下来最伟大的两位物理学家就是牛顿和爱因斯坦。牛顿提出了三条运动定律，被称为“牛顿三定律”，奠定了此后三个世纪里物理世界的科学观点，它在物理学中的作用，不是三言两语就可以说清楚的。同样，爱因斯坦最著名的相对论众人皆知，但真正懂得人寥寥无几，他的能量守恒定律和能量守恒定律，加深了大家对它的了解。他们的重要作用仍在一步一步被大家所发现。

三、理论和实验相结合

对于高中的物理学习，不仅要建立在理论的基础上，把理论吃透，更应该从实验中感受理论，加深对理论的认识。物理教师不能因为课程紧张或者忙于准备高考，忽略了学生对实验的操作，而只强调理论的学习，这样即使学生物理学的再优秀也是“思想的巨人行动的矮子”。学生久而久之，对物理课也会失去兴趣，没有动力再继续学习。而从物理学发展的角度来看，没有实验的理论是理论物理学，最终在条件成熟的情况下，仍然要通过实践的检验，证明其对错。实验也是大部分喜欢物理学学生的兴趣所在，同学们通过物理实验对未知的实物和现象进行探索发现，提高了他们物理学习浓厚的兴趣。在未来的大学深造中，这些学生可能会为物理学带来新的发展。