体验探究边程 领悟科学方法
华继承
一、教材概述
第一章，我们学习了描述物体运动的几个概念：参考系、坐标系、时间、位移、速度、加速度，本章研究的是匀变速直线运动中几个物理量之间的定量关系，所以本章是上一章概念和方法的延伸应用.
通过本章的学习，使学生知道描述运动的物理量，理解匀速直线运动和匀变速直线运动的规律及其图象表述，并能应用运动规律求解有关问题.这些内容是进一步学习动力学和比较复杂的运动规律的基础，也为学习电荷在电、磁场中的运动等内容奠定基础.本章所用到的研究物理问题的思想、方法，对以后的学习有指导作用.可见本章的知识在整个力学中具有基础性地位.
本章在教学内容的安排顺序上，既注意了科学系统性，又注意了学生的认知规律，探究问题从实践生活和物理实验出发.对同一个问题，运用公式和图象两种数学工具，以便学生对比掌握，同时相对强调了图象的作用和要求.确实，在现代生产、生活中，图象的运用随处可见，无论学生将来从事何种工作，掌握最基本的应用图象的知识，都是必须的.教材开设了“演示”、“实验”、“说一说”、“做一做”、“思考与讨论”、“问题与练习”等栏目，为学生提供一些具有探索性、拓展性和思想性内容.通过观察、设问、留白等方式，引导学生进行探索活动，为学生自主学习留下空间，在保证基础的前提下为不同的学生提供了个性化成长空间.例如，教材在研究匀变速直线运动v-t图象之后，在“说一说”栏目中就描绘出加速度不断变大的加速运动图象让同学分析，加深学生对v-t图象的理解.在推导出位移与时间关系式之后，教材在“思考与讨论”栏目中就提出要求，让学生描绘和分析x-t图象，并对x-t图象不是直线要求学生给出科学的解释.在用光电计时器研究自由落体运动时，要求学生作出正确的的x-t图象，并合理推测位移与时间的函数关系等.这些都强烈的体现了教材的选择性和拓展性.突出了在传授物理知识的同时，加强物理学研究的科学方法和思想的教育.
二、教材分析
第一节中，教材设置了探究小车匀变速直线运动物理实验，要求学生根据小车实际运动的数据，画出匀变速直线运动的v-t图象，要求知道它的基本特征是在相等的时间内速度的变化相同.对有条件的学校，学生可借助Excel等计算机软件来迅速、准确的处理实验数据，从而总结出匀变速直线运动的规律.本节课是实验探究型课程，旨在引导学生研究小车在实际运动中的速度随时间变化的规律，目的是让学生通过科学探究活动来完成，体验探究的方法，体会从实验得出规律的一般性过程，并提高数学图象法处理实验数据的能力.这节的另一个重点是对v-t图象的认识，知道它能表示速度随时间变化的规律，认识图象法在研究物理问题中的作用.与数学公式相比，图象显得直观、形象、生动，让人一目了然，从而使学生感受到图象法的直观美.
第二节，推导了匀变速直线运动的速度公式：v=v0+ at，其物理意义是：匀变速直线运动中，t时刻物体的速度v等于初速度v0加上O-t时间的速度变化量at（加速度a等于单位时间内速度的变化量）.
这公式不仅适用于匀加速直线运动，也适用于匀减速直线运动.匀加速时，加速度a与初速度v0同向，a取正；匀减速时，加速度a与初速度v0。反向，a取负.
本单元对匀变速直线运动速度与时间关系式的探讨，经历了从实验研究中获取数据一作出图象一分析图象一寻找规律-理解规律的过程.对看似简单的问题却不简约其研究过程，其实这就是新课程标准所强调的.对刚刚跨人高中大门的学生养成科学的思维习惯和良好的研究态度具有重要的意义.
第三节，教材从匀速直线运动的位移x=vt与v-t图象下围成的矩形面积vt的对应关系出发，猜想匀变速直线运动是否也有类似的关系？
我们要仔细研读教材中的“思考与讨论”，细细品味老师与学生A、学生B之间的对话，为了提高估算的精确程度，时间间隔不是取0.1s，而是取0.04s，0.02s，甚至更小、更小.我们会发现时间分割得越细，速度的跃迁发生的越频繁，其速度图象就更接近于物体的真实运动的图象，阶梯状的折线与时间轴之间的面积就更接近于倾斜直线与时间轴之间的面积.当时间间隔无限细分时，间断的阶梯线段就趋向于倾斜直线，匀变速直线运动速度图线与时间轴所围成的梯形面积就可代表其位移，从而推导出位移公式X=v0t+
上一章教材用极限思想介绍了瞬时速度和瞬时加速度，这一节从匀变速直线运动的v-t图象出发，采用“无限分割，逐渐逼近”的方法用速度图象下面包围的面积来推导位移公式.再次应用了“极限”思维的方法，潜移默化中渗透着数学中微积分的思想，为今后的进一步学习打下基础.
第四节，教材这一部分是直接以实例形式出现，让学生在解决实际问题过程中利用公式v=v0+at和v0t=
推导出匀变速直线运动的位移与速度的关系式：v2-v20=2ax.
上述三个公式中只有两个是独立的，对于每一段选定的运动只能列出两个独立的方程，所以描述在每一段运动的v0、w、a、t、x中，只要给出三个已知量，就能解出另外两个量.从这一节开始有较多的公式运算，教师要培养学生用代数的方法求解未知量的能力，一开始养成习惯，对以后的学习很有帮助.求解物理问题的一般方法是先进行文字运算，得出未知量和已知量的关系式后，再代人数值进行计算，解题过程中要引导学生着重分析其物理意义，防止只将公式变来换去而忽略了对物理意义的理解.
落体运动是一种常见的运动，自古以来许多人都研究过，伽利略对落体运动的研究意义巨大.
为了纠正学生中普遍存在的重的物体下落快，轻的物体下落慢的错误认识，必须做好“牛顿管”的演示实验.让学生观察“牛顿管”抽真空与不抽真空两种状态下轻、重物体的下落情况.除了“牛顿管”的实验以外，教师还可以引导学生做一些简单易行的小实验，如让两张相同的纸，一张搓成纸团，一张仍是纸片让其从同一高度下落.使学生明确认识，日常见到的所谓“重的物体下落快，轻的物体下落慢”的现象，是因为下落物体受空气阻力影响的缘故.通过这些实验使学生对“如果物体只受重力作用，不同物体在同一地点下落的加速度相同”有深刻的印象.
本节后面的小实验“测定反应时间”，要引导学生都动手做一做，巩固学生对自由落体运动的规律的理解.教材在“做一做”、“问题与练习”中安排了照相机曝光时间与频闪摄影的问题研究，有条件的学校可安排学生亲历研究，要很好利用，可激发学生兴趣，能有效培养学生的创新精神和实践能力，
第六节介绍了伽利略研究自由落体运动的科学方法和巧妙的实验构思.我们应该从方法论层面加以仔细琢磨，更要从物理文化、科学思想的高度加以深刻体会.
伽利略是近代科学的开创者，他的科学思想和科学方法，不仅具有科学进步的意义，更对方法论理论领域作出了不可磨灭的贡献.伽利略用观察和实验的方法寻找科学定律，纠正了亚里士多德以来一直普遍采用的理性追求原因的方法，使近代科学研究方法应用于力学研究，他的科学方法论表现出科学是对人和自然的认识和思想.伽利略的科学思想在人类思想史上完成了一次重大飞跃，他的科学精神促成了“哥白尼革命”的完成，他的科学方法推动了科学认识的飞速发展，对现世有着重要的启发和指导意义.伽利略一方面坚持亚里士多德的归纳——演绎方法，一方面又不迷信亚里士多德的结论，他在对物理，特别是对力学的研究中，将数学方法与实验方法结合，创造了近代实证科学的研究方法，被称为“实证科学之父”、“实验的自然科学的先驱”.从某种程度上说，没有科学方法论就没有真正意义上的科学.科学方法论是对科学认识活动和科学知识反思的产物.同时，科学方法论也是科学的一个重要因素，它的发展促进了科学的发展.因此，可以认为科学与科学方法论相互促进、相互制约、相互影响，伽利略对科学方法论独特的贡献是确立了实验方法论.这对科学进步产生了推动作用，并具有重大意义.他复兴了古希腊的数学方法论，为实验科学向精密科学发展提供了准备，而且他是最早自觉地提出实验和数学相结合的科学方法论并努力实践，从而留下了许多宝贵的实验方法论成果.可以说，从伽利略开始，大师辈出，经典如云，近代科学的大门从此打开.
“物理学是一门具有方法论性质的科学”，这一学科特点让我们在物理教学和学习过程中要充分重视方法的教学和学习，正如赵凯华先生所指出的那样：“物理学中有一套获得知识、组织知识和应用知识的最有效的方法，通过物理课程学习和掌握物理学的研究方法，对于科学素质、人生智慧的培养有积极意义。”
一、教材概述
第一章，我们学习了描述物体运动的几个概念：参考系、坐标系、时间、位移、速度、加速度，本章研究的是匀变速直线运动中几个物理量之间的定量关系，所以本章是上一章概念和方法的延伸应用.
通过本章的学习，使学生知道描述运动的物理量，理解匀速直线运动和匀变速直线运动的规律及其图象表述，并能应用运动规律求解有关问题.这些内容是进一步学习动力学和比较复杂的运动规律的基础，也为学习电荷在电、磁场中的运动等内容奠定基础.本章所用到的研究物理问题的思想、方法，对以后的学习有指导作用.可见本章的知识在整个力学中具有基础性地位.
本章在教学内容的安排顺序上，既注意了科学系统性，又注意了学生的认知规律，探究问题从实践生活和物理实验出发.对同一个问题，运用公式和图象两种数学工具，以便学生对比掌握，同时相对强调了图象的作用和要求.确实，在现代生产、生活中，图象的运用随处可见，无论学生将来从事何种工作，掌握最基本的应用图象的知识，都是必须的.教材开设了“演示”、“实验”、“说一说”、“做一做”、“思考与讨论”、“问题与练习”等栏目，为学生提供一些具有探索性、拓展性和思想性内容.通过观察、设问、留白等方式，引导学生进行探索活动，为学生自主学习留下空间，在保证基础的前提下为不同的学生提供了个性化成长空间.例如，教材在研究匀变速直线运动v-t图象之后，在“说一说”栏目中就描绘出加速度不断变大的加速运动图象让同学分析，加深学生对v-t图象的理解.在推导出位移与时间关系式之后，教材在“思考与讨论”栏目中就提出要求，让学生描绘和分析x-t图象，并对x-t图象不是直线要求学生给出科学的解释.在用光电计时器研究自由落体运动时，要求学生作出正确的的x-t图象，并合理推测位移与时间的函数关系等.这些都强烈的体现了教材的选择性和拓展性.突出了在传授物理知识的同时，加强物理学研究的科学方法和思想的教育.
二、教材分析
第一节中，教材设置了探究小车匀变速直线运动物理实验，要求学生根据小车实际运动的数据，画出匀变速直线运动的v-t图象，要求知道它的基本特征是在相等的时间内速度的变化相同.对有条件的学校，学生可借助Excel等计算机软件来迅速、准确的处理实验数据，从而总结出匀变速直线运动的规律.本节课是实验探究型课程，旨在引导学生研究小车在实际运动中的速度随时间变化的规律，目的是让学生通过科学探究活动来完成，体验探究的方法，体会从实验得出规律的一般性过程，并提高数学图象法处理实验数据的能力.这节的另一个重点是对v-t图象的认识，知道它能表示速度随时间变化的规律，认识图象法在研究物理问题中的作用.与数学公式相比，图象显得直观、形象、生动，让人一目了然，从而使学生感受到图象法的直观美.
第二节，推导了匀变速直线运动的速度公式：v=v0+ at，其物理意义是：匀变速直线运动中，t时刻物体的速度v等于初速度v0加上O-t时间的速度变化量at（加速度a等于单位时间内速度的变化量）.
这公式不仅适用于匀加速直线运动，也适用于匀减速直线运动.匀加速时，加速度a与初速度v0同向，a取正；匀减速时，加速度a与初速度v0。反向，a取负.
本单元对匀变速直线运动速度与时间关系式的探讨，经历了从实验研究中获取数据一作出图象一分析图象一寻找规律-理解规律的过程.对看似简单的问题却不简约其研究过程，其实这就是新课程标准所强调的.对刚刚跨人高中大门的学生养成科学的思维习惯和良好的研究态度具有重要的意义.
第三节，教材从匀速直线运动的位移x=vt与v-t图象下围成的矩形面积vt的对应关系出发，猜想匀变速直线运动是否也有类似的关系？
我们要仔细研读教材中的“思考与讨论”，细细品味老师与学生A、学生B之间的对话，为了提高估算的精确程度，时间间隔不是取0.1s，而是取0.04s，0.02s，甚至更小、更小.我们会发现时间分割得越细，速度的跃迁发生的越频繁，其速度图象就更接近于物体的真实运动的图象，阶梯状的折线与时间轴之间的面积就更接近于倾斜直线与时间轴之间的面积.当时间间隔无限细分时，间断的阶梯线段就趋向于倾斜直线，匀变速直线运动速度图线与时间轴所围成的梯形面积就可代表其位移，从而推导出位移公式X=v0t+
上一章教材用极限思想介绍了瞬时速度和瞬时加速度，这一节从匀变速直线运动的v-t图象出发，采用“无限分割，逐渐逼近”的方法用速度图象下面包围的面积来推导位移公式.再次应用了“极限”思维的方法，潜移默化中渗透着数学中微积分的思想，为今后的进一步学习打下基础.
第四节，教材这一部分是直接以实例形式出现，让学生在解决实际问题过程中利用公式v=v0+at和v0t=
推导出匀变速直线运动的位移与速度的关系式：v2-v20=2ax.
上述三个公式中只有两个是独立的，对于每一段选定的运动只能列出两个独立的方程，所以描述在每一段运动的v0、w、a、t、x中，只要给出三个已知量，就能解出另外两个量.从这一节开始有较多的公式运算，教师要培养学生用代数的方法求解未知量的能力，一开始养成习惯，对以后的学习很有帮助.求解物理问题的一般方法是先进行文字运算，得出未知量和已知量的关系式后，再代人数值进行计算，解题过程中要引导学生着重分析其物理意义，防止只将公式变来换去而忽略了对物理意义的理解.
落体运动是一种常见的运动，自古以来许多人都研究过，伽利略对落体运动的研究意义巨大.
为了纠正学生中普遍存在的重的物体下落快，轻的物体下落慢的错误认识，必须做好“牛顿管”的演示实验.让学生观察“牛顿管”抽真空与不抽真空两种状态下轻、重物体的下落情况.除了“牛顿管”的实验以外，教师还可以引导学生做一些简单易行的小实验，如让两张相同的纸，一张搓成纸团，一张仍是纸片让其从同一高度下落.使学生明确认识，日常见到的所谓“重的物体下落快，轻的物体下落慢”的现象，是因为下落物体受空气阻力影响的缘故.通过这些实验使学生对“如果物体只受重力作用，不同物体在同一地点下落的加速度相同”有深刻的印象.
本节后面的小实验“测定反应时间”，要引导学生都动手做一做，巩固学生对自由落体运动的规律的理解.教材在“做一做”、“问题与练习”中安排了照相机曝光时间与频闪摄影的问题研究，有条件的学校可安排学生亲历研究，要很好利用，可激发学生兴趣，能有效培养学生的创新精神和实践能力，
第六节介绍了伽利略研究自由落体运动的科学方法和巧妙的实验构思.我们应该从方法论层面加以仔细琢磨，更要从物理文化、科学思想的高度加以深刻体会.
伽利略是近代科学的开创者，他的科学思想和科学方法，不仅具有科学进步的意义，更对方法论理论领域作出了不可磨灭的贡献.伽利略用观察和实验的方法寻找科学定律，纠正了亚里士多德以来一直普遍采用的理性追求原因的方法，使近代科学研究方法应用于力学研究，他的科学方法论表现出科学是对人和自然的认识和思想.伽利略的科学思想在人类思想史上完成了一次重大飞跃，他的科学精神促成了“哥白尼革命”的完成，他的科学方法推动了科学认识的飞速发展，对现世有着重要的启发和指导意义.伽利略一方面坚持亚里士多德的归纳——演绎方法，一方面又不迷信亚里士多德的结论，他在对物理，特别是对力学的研究中，将数学方法与实验方法结合，创造了近代实证科学的研究方法，被称为“实证科学之父”、“实验的自然科学的先驱”.从某种程度上说，没有科学方法论就没有真正意义上的科学.科学方法论是对科学认识活动和科学知识反思的产物.同时，科学方法论也是科学的一个重要因素，它的发展促进了科学的发展.因此，可以认为科学与科学方法论相互促进、相互制约、相互影响，伽利略对科学方法论独特的贡献是确立了实验方法论.这对科学进步产生了推动作用，并具有重大意义.他复兴了古希腊的数学方法论，为实验科学向精密科学发展提供了准备，而且他是最早自觉地提出实验和数学相结合的科学方法论并努力实践，从而留下了许多宝贵的实验方法论成果.可以说，从伽利略开始，大师辈出，经典如云，近代科学的大门从此打开.
“物理学是一门具有方法论性质的科学”，这一学科特点让我们在物理教学和学习过程中要充分重视方法的教学和学习，正如赵凯华先生所指出的那样：“物理学中有一套获得知识、组织知识和应用知识的最有效的方法，通过物理课程学习和掌握物理学的研究方法，对于科学素质、人生智慧的培养有积极意义。”
