球的反彈高度實驗探究

張家港市港區(qū)初級中學(xué)

物理課程標準指出：“科學(xué)探究既是學(xué)生的學(xué)習目標，又是重要的教學(xué)方式之一。”這就要求教師本身勇于探索，盡可能地為學(xué)生創(chuàng)設(shè)廣闊科學(xué)探究的情境，從而培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力、實事求是的科學(xué)態(tài)度和敢于創(chuàng)新的探索精神。故本人在教完蘇科版“第十二章 機械能和內(nèi)能”第三課時“12.4 觀察擺球的動能和勢能的轉(zhuǎn)化” 一節(jié)的教學(xué)內(nèi)容后，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了一項探究活動，即“探究與哪些因素有關(guān)？”過程如下：

一、創(chuàng)造探究活動條件

備課要求，既要備教學(xué)內(nèi)容，又要備學(xué)生。在《（蘇科版）物理教學(xué)參考資料（9年級上冊）配套光盤》中，提供了一項探究活動動畫，主要引導(dǎo)學(xué)生猜想球的反彈高度與下落高度、反彈地面、球的彈性、球的充氣量有關(guān)。并進行實驗驗證，但是教師課前估計學(xué)生會猜想球的反彈高度與球的質(zhì)量有關(guān)，為證實學(xué)生的猜想是錯誤的，教師要創(chuàng)造這個實驗條件，可以說是付出了的辛勤勞動，首先跑遍了鄉(xiāng)鎮(zhèn)各大商店，買不到大小不等的兩個同材料的球，結(jié)果意外發(fā)現(xiàn)幼兒園里小朋友玩的小籃球，剛好與中學(xué)生打的籃球是同種材料做的，由于球的反彈高度與諸多因素有關(guān)，能否成功，課前又做了大量的工作，大小兩個球內(nèi)都充足氣量，但沒有儀器測量是否充氣程度相同，怎么辦呢？唯一的辦法是把大小兩個球放在一起，同時下落，看反彈高度是否相同，開始大多數(shù)球反彈高度還是不同，又怎么辦呢？當時有兩位物理課代表在與教師一起探究實驗，剛好讓他們的聰明才智、創(chuàng)造才能發(fā)揮出來了，他們想到將彈得較高的球用氣門針放掉一些，通過反復(fù)調(diào)試，終于能在課堂上成功地證實球的反彈高度與球的質(zhì)量無關(guān)。學(xué)生的創(chuàng)舉讓本人也進一步領(lǐng)悟到，只有創(chuàng)造性的老師，才能有創(chuàng)造性的學(xué)生。

二、啟發(fā)學(xué)生提出問題

《物理課程標準》指出：“發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的過程是極具創(chuàng)造性的過程，要想從平常的已經(jīng)習慣的事件中發(fā)現(xiàn)不平常的因素，這是很不容易的事，它比在現(xiàn)成的問題下尋求解決問題的方法更需要創(chuàng)造性思維，科學(xué)探究的最終目標之一就是發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造力，發(fā)現(xiàn)問題和提出問題對實現(xiàn)這一目標起著重要的作用。”所以本探究活動的問題最好不是由教師提出，而是應(yīng)啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題?！霸儆^察皮球和滾擺能量轉(zhuǎn)化過程，看有沒有發(fā)現(xiàn)相同之處？為什么？”有的學(xué)生說：“我發(fā)現(xiàn)兩種情況中最后運動都停止，是不是機械能都消失了？”盡管學(xué)生的發(fā)現(xiàn)了問題而回答有錯誤的，教師還是表揚他：“勇于提出問題的精神可佳，真不容易?！比缓蠼處熢俑嬖V學(xué)生：“機械能不是消失了，而是減少了，動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化，機械能也可以轉(zhuǎn)化為其它形式的能?！边@個問題的提出不僅為以后學(xué)習內(nèi)能打下伏筆，而且為下面的探究活動巧妙提供了一個具有更深探究價值的問題：“球的機械能轉(zhuǎn)化為其它形式的能的多少與哪些因素有關(guān)？”應(yīng)該說與許多因素有關(guān)，下面就探究球的反彈高度與哪些因素有關(guān)為例。

三、激勵學(xué)生大膽猜想

牛頓說過“沒有大膽的猜測，就作不出偉大的發(fā)現(xiàn)”，這就告訴我們科學(xué)的發(fā)展離不開猜想與假設(shè)，學(xué)習科學(xué)知識同樣需要運用猜想與假設(shè)。根據(jù)生活經(jīng)驗合理猜想又是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和探究能力的重要途經(jīng)。本節(jié)探究活動內(nèi)容從觀察日常生活現(xiàn)象入手，激勵學(xué)生大膽猜想：球的反彈高度與哪些因素有關(guān)？學(xué)生紛紛舉手發(fā)言，他們不僅猜想到球的反彈高度與下落高度、地面情況、球的材料、和球內(nèi)充氣量有關(guān)，而且不出教師所料，學(xué)生還猜想到球的反彈高度與質(zhì)量有關(guān)。更出色的是學(xué)生還猜想到球的反彈高度與下拋時的用力程度有關(guān)，教師就適時表揚“你真棒，老師也沒想到?！辈㈦S機應(yīng)變的將球用力往地上一擲，球反彈到房頂再被撞擊下來，學(xué)生“啊”的一聲，這不僅驗證了學(xué)生的猜想是正確的，而且為創(chuàng)設(shè)課堂情境增加了又一道風景線，接著重點探究球的反彈高度與球的質(zhì)量是否有關(guān)問題，學(xué)生們展開了激烈的爭論。有的猜想質(zhì)量小的反彈得高；有的猜想質(zhì)量大的反彈得高；也有的猜想反彈高度相同與質(zhì)量無關(guān)。究竟誰是誰非？學(xué)生異口同聲回答：“做實驗”。此時，可以說課堂氣氛達到了高潮，學(xué)生探究欲望十分強烈，老師只要說：“別急，先討論設(shè)計實驗方案”，學(xué)生答：“控制變量法”老師再問：“具體方案呢？”學(xué)生答不完整了，教師引導(dǎo)。

四、設(shè)計方案進行實驗

設(shè)計實驗方案是科學(xué)探究過程中重要環(huán)節(jié)，但多數(shù)情況下，為了使科學(xué)探究能進行下去，教科書都需要介紹探究的方法。因此在課堂教學(xué)中，這個環(huán)節(jié)學(xué)生較少有鍛煉的機會，這樣，讓學(xué)生經(jīng)歷設(shè)計實驗的過程就顯得特別必要。由于本實驗為教師創(chuàng)設(shè)的探究活動，學(xué)生書中找不到現(xiàn)成的實驗方案，故學(xué)生都答不完整了，教師可作如下提示：先分析該探究要解決哪幾個問題，每個問題用什么方法解決，然后確定需要什么器材，按這些方法的邏輯關(guān)系構(gòu)思出操作驟。學(xué)生歸納出了本實驗要解決的問題主要有五個：即

（a）反彈高度與球的質(zhì)量是否有關(guān)，（b）反彈高度與下落高度的關(guān)系，（c） 反彈高度與地面情況的關(guān)系：（d）反彈高度與球的材料的關(guān)系，（e）反彈高度與球內(nèi)氣量的關(guān)系。如：探究（a）反彈高度與球的質(zhì)量是否有關(guān)時選用控制變量法，且具體控制量是：（同材料、同高度、同地面、都充足氣）。改變量是：（質(zhì)量）

實驗器材：（米尺、小籃球、大籃球） ，結(jié)論：反彈高度與球的質(zhì)量無關(guān)。

在學(xué)生實驗時，教師應(yīng)巡視指導(dǎo)，指出他們在實驗中存在的問題。如探究球的反彈高度與球的質(zhì)量的關(guān)系時，由于我設(shè)計表格時疏忽，只寫了大球和小球。我給學(xué)生提供的實驗器材有：、米尺、小籃球、大籃球、足球、排球、木板、毛巾和氣門針等都放在一起。結(jié)果有部分學(xué)生在實驗中用一只排球和一只小籃球做實驗，教師應(yīng)提醒學(xué)生想想看：“實驗中材料是否相同？”還有的學(xué)生是用力擲下去的也不對，讓學(xué)生在實驗中能感受到自己的失敗與錯誤，通過糾正錯誤，逐步走向正確，真正體驗并領(lǐng)悟了控制變量法，還有的學(xué)生不會探究反彈高度與球內(nèi)氣量的關(guān)系，教師可提示：“氣門針有什么用？”。學(xué)生一下子明白了，高高興興地完成了所有探究實驗，可以說在這個探究活動中學(xué)生才真正體驗了科學(xué)探究的樂趣，也真正能夠運用“控制變量法”進行實驗設(shè)計，也感受到成功的喜悅。

五、維持興趣發(fā)展創(chuàng)新

布置的作業(yè)也值得探究，所以在本節(jié)課結(jié)束時，教師又啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)了一個具有探究意義的問題，剛在我們通過實驗證明球的反彈高度質(zhì)量無關(guān)，那么將大籃球和小籃球舉到同一高度，然后自由釋放看看有什么現(xiàn)象？通過實驗，學(xué)生發(fā)現(xiàn)并提出問題：“剛開始兩球的反彈高度相同，但發(fā)現(xiàn)小球反彈高度慢慢高一點，這是為什么呢？”“你能發(fā)現(xiàn)問題太好了，留給你們課后自己去探究?！笔固骄炕顒訌恼n堂引向課外。學(xué)生又一次親身經(jīng)歷了發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的過程，并對要求對所提出的問題做進一步的探究實踐，這樣不但讓學(xué)生鞏固和掌握科學(xué)研究方法，更重要是維持學(xué)生進行科學(xué)探究的興趣，培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新意識。