球的反彈高度實驗探究

張家港市港區初級中學

物理課程標準指出：“科學探究既是學生的學習目標，又是重要的教學方式之一。”這就要求教師本身勇于探索，盡可能地為學生創設廣闊科學探究的情境，從而培養學生科學探究能力、實事求是的科學態度和敢于創新的探索精神。故本人在教完蘇科版“第十二章 機械能和內能”第三課時“12.4 觀察擺球的動能和勢能的轉化” 一節的教學內容后，為學生創設了一項探究活動，即“探究與哪些因素有關？”過程如下：

一、創造探究活動條件

備課要求，既要備教學內容，又要備學生。在《（蘇科版）物理教學參考資料（9年級上冊）配套光盤》中，提供了一項探究活動動畫，主要引導學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。并進行實驗驗證，但是教師課前估計學生會猜想球的反彈高度與球的質量有關，為證實學生的猜想是錯誤的，教師要創造這個實驗條件，可以說是付出了的辛勤勞動，首先跑遍了鄉鎮各大商店，買不到大小不等的兩個同材料的球，結果意外發現幼兒園里小朋友玩的小籃球，剛好與中學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，能否成功，課前又做了大量的工作，大小兩個球內都充足氣量，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、創造才能發揮出來了，他們想到將彈得較高的球用氣門針放掉一些，通過反復調試，終于能在課堂上成功地證實球的反彈高度與球的質量無關。學生的創舉讓本人也進一步領悟到，只有創造性的老師，才能有創造性的學生。

二、啟發學生提出問題

《物理課程標準》指出：“發現問題和提出問題的過程是極具創造性的過程，要想從平常的已經習慣的事件中發現不平常的因素，這是很不容易的事，它比在現成的問題下尋求解決問題的方法更需要創造性思維，科學探究的最終目標之一就是發展學生的創造力，發現問題和提出問題對實現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，而是應啟發學生發現問題?！霸儆^察皮球和滾擺能量轉化過程，看有沒有發現相同之處？為什么？”有的學生說：“我發現兩種情況中最后運動都停止，是不是機械能都消失了？”盡管學生的發現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學生：“機械能不是消失了，而是減少了，動能和勢能可以相互轉化，機械能也可以轉化為其它形式的能?！边@個問題的提出不僅為以后學習內能打下伏筆，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：“球的機械能轉化為其它形式的能的多少與哪些因素有關？”應該說與許多因素有關，下面就探究球的反彈高度與哪些因素有關為例。

三、激勵學生大膽猜想

牛頓說過“沒有大膽的猜測，就作不出偉大的發現”，這就告訴我們科學的發展離不開猜想與假設，學習科學知識同樣需要運用猜想與假設。根據生活經驗合理猜想又是培養學生創新意識和探究能力的重要途經。本節探究活動內容從觀察日常生活現象入手，激勵學生大膽猜想：球的反彈高度與哪些因素有關？學生紛紛舉手發言，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、和球內充氣量有關，而且不出教師所料，學生還猜想到球的反彈高度與質量有關。更出色的是學生還猜想到球的反彈高度與下拋時的用力程度有關，教師就適時表揚“你真棒，老師也沒想到。”并隨機應變的將球用力往地上一擲，球反彈到房頂再被撞擊下來，學生“啊”的一聲，這不僅驗證了學生的猜想是正確的，而且為創設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量是否有關問題，學生們展開了激烈的爭論。有的猜想質量小的反彈得高；有的猜想質量大的反彈得高；也有的猜想反彈高度相同與質量無關。究竟誰是誰非？學生異口同聲回答：“做實驗”。此時，可以說課堂氣氛達到了高潮，學生探究欲望十分強烈，老師只要說：“別急，先討論設計實驗方案”，學生答：“控制變量法”老師再問：“具體方案呢？”學生答不完整了，教師引導。

四、設計方案進行實驗

設計實驗方案是科學探究過程中重要環節，但多數情況下，為了使科學探究能進行下去，教科書都需要介紹探究的方法。因此在課堂教學中，這個環節學生較少有鍛煉的機會，這樣，讓學生經歷設計實驗的過程就顯得特別必要。由于本實驗為教師創設的探究活動，學生書中找不到現成的實驗方案，故學生都答不完整了，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系構思出操作驟。學生歸納出了本實驗要解決的問題主要有五個：即

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

實驗器材：（米尺、小籃球、大籃球） ，結論：反彈高度與球的質量無關。

在學生實驗時，教師應巡視指導，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量的關系時，由于我設計表格時疏忽，只寫了大球和小球。我給學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。結果有部分學生在實驗中用一只排球和一只小籃球做實驗，教師應提醒學生想想看：“實驗中材料是否相同？”還有的學生是用力擲下去的也不對，讓學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，真正體驗并領悟了控制變量法，還有的學生不會探究反彈高度與球內氣量的關系，教師可提示：“氣門針有什么用？”。學生一下子明白了，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生才真正體驗了科學探究的樂趣，也真正能夠運用“控制變量法”進行實驗設計，也感受到成功的喜悅。

五、維持興趣發展創新

布置的作業也值得探究，所以在本節課結束時，教師又啟發學生發現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量無關，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象？通過實驗，學生發現并提出問題：“剛開始兩球的反彈高度相同，但發現小球反彈高度慢慢高一點，這是為什么呢？”“你能發現問題太好了，留給你們課后自己去探究?！笔固骄炕顒訌恼n堂引向課外。學生又一次親身經歷了發現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，這樣不但讓學生鞏固和掌握科學研究方法，更重要是維持學生進行科學探究的興趣，培養和發展學生的創新意識。