高中物理必修課本中，在研究自由落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)時(shí)，介紹了閃光照相的方法，并且在首頁(yè)提供了自由落體運(yùn)動(dòng)小球的彩色閃光照片。照片上的像是相隔1／30秒拍攝的。引導(dǎo)學(xué)生觀察照片不難看出，①在相等的時(shí)間間隔內(nèi)，小球下落的位移越來(lái)越大，表明小球做加速直線運(yùn)動(dòng)。②讓學(xué)生用刻度尺量出標(biāo)有編號(hào)的相鄰的相等時(shí)間內(nèi)的各段位移的大小，記下某一組數(shù)據(jù)為Sn＝5．2mm，Sn+1＝6．0mm，Sn+2＝6．8mm，Sn+3＝7．6mm，Sn+4＝8．4mm
顯然，Sn+1－Sn＝Sn+－Sn+＝Sn+－Sn+＝Sn+－Sn+＝……＝0．88mm＝8×10－4m
即相鄰的相等時(shí)間內(nèi)的位移差相等?？梢?jiàn)，自由落體運(yùn)動(dòng)為勻加速直線運(yùn)動(dòng)。
二、測(cè)自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度
通過(guò)分析閃光照片證明自由落體運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)后，如何測(cè)得自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度成為本節(jié)課的重點(diǎn)。為學(xué)生提供打點(diǎn)記時(shí)器、學(xué)生電源、重錘、紙帶、鐵架臺(tái)、尺、金屬球、長(zhǎng)繩、秒表等器材，讓學(xué)生自由組合，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，測(cè)加速度。學(xué)生選擇的方法大致有三種。
1、打點(diǎn)計(jì)時(shí)由于在此前學(xué)生已經(jīng)具備了用打點(diǎn)計(jì)時(shí)法研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)加速度的基礎(chǔ)，加之實(shí)驗(yàn)器材的誘導(dǎo)，選擇該方法的學(xué)生人數(shù)多。通過(guò)測(cè)出相鄰的等時(shí)間內(nèi)的位移Sn、Sn+1、……由g＝（Sn+1－Sn）／T2（T＝0．02s）求得加速度約為9．8m／s2。
2、戶外實(shí)驗(yàn)
課前進(jìn)行過(guò)認(rèn)真預(yù)習(xí)的學(xué)生，受到課本中例題、習(xí)題的啟發(fā)，他們選擇了金屬球、長(zhǎng)繩、卷尺、秒表等器材，走到室外，爬上樓頂，讓金屬球做自由落體運(yùn)動(dòng)，測(cè)出高度h和下落時(shí)間t，由公式h＝gt2／2求得g約為9．8m／s2。
3、閃光照相在大家忙于實(shí)驗(yàn)時(shí)，有一個(gè)學(xué)生獨(dú)自坐在座位上，臉上露出得意的神情。原來(lái)他走了“捷徑”，直接用前面從閃光照片上測(cè)得的數(shù)據(jù)，由g＝（Sn+1－Sn）／T2（T＝1／30s）
求得g＝8×10－4／（1／30）2＝0．72m／s2。
由于這一數(shù)據(jù)與其他同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相差甚遠(yuǎn)，自然遭到大家的反對(duì)。然而，誰(shuí)都無(wú)法幫他找到錯(cuò)誤的原因。
為什么用打點(diǎn)計(jì)時(shí)法得到的紙帶上的數(shù)據(jù)能得出正確的結(jié)果，而用閃光照片上測(cè)得的數(shù)據(jù)求出的答案會(huì)錯(cuò)呢？為了幫助學(xué)生解開(kāi)疑團(tuán)，用掃描儀將課本上的閃光照片輸入電腦，再通過(guò)投影儀投射到投影幕上。利用電腦交換畫面的尺寸，投影照片大小不同時(shí)，測(cè)出的Sn、Sn+1便不同，代入公式求得加速度也不同。使學(xué)生明白了經(jīng)過(guò)拍攝、沖洗過(guò)程的閃光照片上各點(diǎn)的間距與小球運(yùn)動(dòng)的實(shí)際間距不同，這之間存在著一定比例的縮小。
三、閃光照相能測(cè)出重力加速度嗎？
閃光照相能否測(cè)出自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度，即重力加速度？學(xué)生中展開(kāi)了激烈的討論。問(wèn)題的焦點(diǎn)集中在如何從照片上獲得小球下落過(guò)程中各點(diǎn)間的實(shí)際距離？辦法只有一個(gè)，那就是設(shè)法得到拍攝過(guò)程中像、物之間的縮小比例。向出版社索取原始數(shù)據(jù)顯然是困難的。同學(xué)們建議自己動(dòng)手做。于是，我們開(kāi)辟了第二課堂，為學(xué)生提供各種條件，開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，放手讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?？偨Y(jié)這一活動(dòng)，主要包括以下幾個(gè)方面。
1、設(shè)計(jì)試驗(yàn)，理解原理
學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室老師的指導(dǎo)下，根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)小球自由落體運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)，了解了通過(guò)電磁控制實(shí)現(xiàn)小球自動(dòng)下落以及每隔1／30秒自動(dòng)進(jìn)行閃光照相的奧妙，進(jìn)一步理解了實(shí)驗(yàn)原理。
2、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，提高技能
在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生既要完成小球自由落體實(shí)驗(yàn)，又要進(jìn)行照片拍攝、沖洗等工作，還要做好各方面的協(xié)調(diào)，這必然使他們經(jīng)受鍛煉，提高技能。
3、開(kāi)動(dòng)腦筋，獲取比例
在如何獲取像、物縮小比例的問(wèn)題上，學(xué)生們也是開(kāi)動(dòng)腦筋，各顯神通。有的直接通過(guò)測(cè)量物距、像距，求像、物距的比，有的在實(shí)驗(yàn)裝置旁設(shè)置一根標(biāo)尺，還有的則在不改變物距、像距的情況下，為一位同學(xué)拍攝一張全身像，求出像長(zhǎng)與身高的比。充分顯示了他們的聰明才智。
4、理論計(jì)算，求得結(jié)果
得到像、物縮小比例k后，從拍攝的閃光照片上測(cè)出Sn、Sn+1，……
由g＝(1／k)（Sn+1－Sn）／T2（T＝1／30s）
求得重力加速度約為9．m／s2。
四、總結(jié)
通過(guò)這種形式的教學(xué)活動(dòng)，不僅使學(xué)生掌握了用閃光照相測(cè)重力加速度的方法，更重要的是調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，為他們提供了實(shí)踐的機(jī)會(huì)，使他們的綜合能力得到了提高，符合素質(zhì)教育的要求。同時(shí)，也是將課堂教學(xué)向課外延伸的嘗試。
顯然，Sn+1－Sn＝Sn+－Sn+＝Sn+－Sn+＝Sn+－Sn+＝……＝0．88mm＝8×10－4m
即相鄰的相等時(shí)間內(nèi)的位移差相等?？梢?jiàn)，自由落體運(yùn)動(dòng)為勻加速直線運(yùn)動(dòng)。
二、測(cè)自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度
通過(guò)分析閃光照片證明自由落體運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)后，如何測(cè)得自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度成為本節(jié)課的重點(diǎn)。為學(xué)生提供打點(diǎn)記時(shí)器、學(xué)生電源、重錘、紙帶、鐵架臺(tái)、尺、金屬球、長(zhǎng)繩、秒表等器材，讓學(xué)生自由組合，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，測(cè)加速度。學(xué)生選擇的方法大致有三種。
1、打點(diǎn)計(jì)時(shí)由于在此前學(xué)生已經(jīng)具備了用打點(diǎn)計(jì)時(shí)法研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)加速度的基礎(chǔ)，加之實(shí)驗(yàn)器材的誘導(dǎo)，選擇該方法的學(xué)生人數(shù)多。通過(guò)測(cè)出相鄰的等時(shí)間內(nèi)的位移Sn、Sn+1、……由g＝（Sn+1－Sn）／T2（T＝0．02s）求得加速度約為9．8m／s2。
2、戶外實(shí)驗(yàn)
課前進(jìn)行過(guò)認(rèn)真預(yù)習(xí)的學(xué)生，受到課本中例題、習(xí)題的啟發(fā)，他們選擇了金屬球、長(zhǎng)繩、卷尺、秒表等器材，走到室外，爬上樓頂，讓金屬球做自由落體運(yùn)動(dòng)，測(cè)出高度h和下落時(shí)間t，由公式h＝gt2／2求得g約為9．8m／s2。
3、閃光照相在大家忙于實(shí)驗(yàn)時(shí)，有一個(gè)學(xué)生獨(dú)自坐在座位上，臉上露出得意的神情。原來(lái)他走了“捷徑”，直接用前面從閃光照片上測(cè)得的數(shù)據(jù)，由g＝（Sn+1－Sn）／T2（T＝1／30s）
求得g＝8×10－4／（1／30）2＝0．72m／s2。
由于這一數(shù)據(jù)與其他同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相差甚遠(yuǎn)，自然遭到大家的反對(duì)。然而，誰(shuí)都無(wú)法幫他找到錯(cuò)誤的原因。
為什么用打點(diǎn)計(jì)時(shí)法得到的紙帶上的數(shù)據(jù)能得出正確的結(jié)果，而用閃光照片上測(cè)得的數(shù)據(jù)求出的答案會(huì)錯(cuò)呢？為了幫助學(xué)生解開(kāi)疑團(tuán)，用掃描儀將課本上的閃光照片輸入電腦，再通過(guò)投影儀投射到投影幕上。利用電腦交換畫面的尺寸，投影照片大小不同時(shí)，測(cè)出的Sn、Sn+1便不同，代入公式求得加速度也不同。使學(xué)生明白了經(jīng)過(guò)拍攝、沖洗過(guò)程的閃光照片上各點(diǎn)的間距與小球運(yùn)動(dòng)的實(shí)際間距不同，這之間存在著一定比例的縮小。
三、閃光照相能測(cè)出重力加速度嗎？
閃光照相能否測(cè)出自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度，即重力加速度？學(xué)生中展開(kāi)了激烈的討論。問(wèn)題的焦點(diǎn)集中在如何從照片上獲得小球下落過(guò)程中各點(diǎn)間的實(shí)際距離？辦法只有一個(gè)，那就是設(shè)法得到拍攝過(guò)程中像、物之間的縮小比例。向出版社索取原始數(shù)據(jù)顯然是困難的。同學(xué)們建議自己動(dòng)手做。于是，我們開(kāi)辟了第二課堂，為學(xué)生提供各種條件，開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，放手讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?？偨Y(jié)這一活動(dòng)，主要包括以下幾個(gè)方面。
1、設(shè)計(jì)試驗(yàn)，理解原理
學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室老師的指導(dǎo)下，根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)小球自由落體運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)，了解了通過(guò)電磁控制實(shí)現(xiàn)小球自動(dòng)下落以及每隔1／30秒自動(dòng)進(jìn)行閃光照相的奧妙，進(jìn)一步理解了實(shí)驗(yàn)原理。
2、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，提高技能
在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生既要完成小球自由落體實(shí)驗(yàn)，又要進(jìn)行照片拍攝、沖洗等工作，還要做好各方面的協(xié)調(diào)，這必然使他們經(jīng)受鍛煉，提高技能。
3、開(kāi)動(dòng)腦筋，獲取比例
在如何獲取像、物縮小比例的問(wèn)題上，學(xué)生們也是開(kāi)動(dòng)腦筋，各顯神通。有的直接通過(guò)測(cè)量物距、像距，求像、物距的比，有的在實(shí)驗(yàn)裝置旁設(shè)置一根標(biāo)尺，還有的則在不改變物距、像距的情況下，為一位同學(xué)拍攝一張全身像，求出像長(zhǎng)與身高的比。充分顯示了他們的聰明才智。
4、理論計(jì)算，求得結(jié)果
得到像、物縮小比例k后，從拍攝的閃光照片上測(cè)出Sn、Sn+1，……
由g＝(1／k)（Sn+1－Sn）／T2（T＝1／30s）
求得重力加速度約為9．m／s2。
四、總結(jié)
通過(guò)這種形式的教學(xué)活動(dòng)，不僅使學(xué)生掌握了用閃光照相測(cè)重力加速度的方法，更重要的是調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，為他們提供了實(shí)踐的機(jī)會(huì)，使他們的綜合能力得到了提高，符合素質(zhì)教育的要求。同時(shí)，也是將課堂教學(xué)向課外延伸的嘗試。