高级中学《物理》（必修加选修）课本节“单摆”教学设计.doc

单摆教学设计选材：高级中学物理（必修加选修）课本第九章第四节“单摆”。教学安排：分2课时课时1内容：1.引入新课 2.什么是单摆 3.单摆的回复力4.分析单摆运动5.探究单摆是不是简谐运动6.课堂练习课时2内容：1.复习引入 2.探究影响单摆振动周期的因素3.单摆周期公式 4.单摆的应用 5.布置作业以下是对单摆课时2的教学设计一、教学目标（一）知识目标1.知道单摆的周期跟哪些因素有关。2.掌握单摆的周期公式，会用单摆的周期公式进行计算。3.了解单摆的应用，会用单摆测定重力加速度。（二）技能目标1.通过探究单摆的周期，掌握用控制变量的方法来研究物理问题。2.让学生体会比较法在定性实验中的简便。3.培养学生的动手能力、观察实验能力和设计实验能力。（三）情感、态度与价值观.通过分组实验，培养学生的动手能力及团结合作精神与探究精神；通过小组讨论，提高学生发现问题的能力以及语言表达能力；通过整个实验过程，培养学生的创造性思维，让学生体会科学家的探究经历，逐步提高学生的全面分析问题的能力。 二、教学重点1.知道单摆的周期公式，并能用来解决一些实际问题。2.知道单摆的应用，会根据周期公式计算重力加速度。三、教学难点1.探究单摆的周期与什么因素有关2.如何设计实验。 四、教学设计的理念及思路如果用传统教学讲授“单摆”这一课，那就只是教师“演戏”，学生“看戏”。不管唱主角的教师如何卖力，如此投入，“看戏”的学生最终只是付之一笑，为了回报教师的辛苦，他们只能是麻木的记忆公式，对公式与推导的理解并不透彻。虽然传统教学中也会设计演示实验，但操作者依然是教师，这就大大抑制了学生的动手能力，学生也没有深入思考的时间，因此他们也很难提出什么问题，导致思维一元化，全是复制品，更谈不上什么创新。为了更好地解决以上问题，使学生体会实验对物理学科的意义，体会科学家艰辛的探究经历，领悟物理学的研究方法，我们可以采用探究式教学，以学生为主体，以实验为基础，以探究过程为重点，逐步提高学生的全面分析问题、设计实验、解决问题的能力，想尽一切办法活跃学生的思维，以学生的发展为最终目的。毫无疑问，学生通过这种主动参与,切身体验所获得的知识，比直接从教师那儿接受的知识记忆深刻，而且，学生学到的不仅仅是知识，更重要的是方法，还有体验实验过程的那份辛苦与快乐。另外，在教学中适当引入一些有关物理名词的英语词汇，调动学生的积极性，寓教于乐，逐步尝试双语教学。五、教学方法采用探究式教学方法，具体是提出问题、进行猜想、实验验证、交流与评估。六、教学用具支架、单摆（有铁球、木球等）、细线、游标卡尺、刻度尺、秒表、光滑的斜面、大磁铁、量角器、玻璃缸、自来水七、教学过程（一）.复习引入复习提问：1.什么是单摆？2.单摆回复力的来源3.单摆是不是简谐运动？提醒学生不要去翻书，根据自己的理解，并用自己的话来回答，告诉学生，物理知识不是简单机械的记忆，它是在理解的基础上印在脑海里的。强调用自己的话回答，主要是训练学生的语言组织能力和语言表达能力，让学生体会科学知识用词的简练与严谨，从而端正学生对待科学的态度。（二）.探究影响单摆振动周期的因素（1）提出问题教师指导学生固定好两个摆长、质量均不同的单摆，并让两单摆以不同摆角振动起来，初步观察它们的振动快慢，激起学生想进一步探究单摆周期与哪些因素有关的欲望？学生开始猜测 （2）猜想汇集学生猜想,经过筛选，师生共同确定质量,振幅,摆长和重力加速度作为实验探究的因素. 猜想过程中，学生可能有很多答案，教师要指导学生分析，比如，有学生可能想到空气阻力，分析后知道，单摆是一理想化模型，空气阻力忽略不计；再比如，有学生可能想到密度，分析后，可把密度归为质量因素；还有，对于重力加速度，可能有些同学不容易想到，教师可提示：同一个摆钟，在北京走时很准，到了广州走时就不准了，这是什么原因呢？当然，可能有学生提出的因素不好归结在以上四个因素中时，教师应该考虑把它也列为探究对象。（3）实验验证在确定了所要研究的因素后，进行学生活动。组织形式：分组探究。将学生分成四个小组，每个小组研究一个因素，将小组结果填写在表格里（见附录：学生实验记录单一）。如何研究它们之间的关系呢？启发学生回忆研究加速度与物体质量及外力关系的方法,最后明确实验方法为控制变量法。学生活动步骤：(a)组员提出几套实验方案，小组内进行讨论(b)确定最优的实验方案，选择实验仪器(c)各小组按照自己的实验方案进行实验，并讨论实验结果，经过分析，最后下结论，将实验步骤和实验结果填写在表格内（见附录：学生实验记录单一）（d）各小组之间进行交流，在教师与学生的共同努力下，进一步补充和完善，使设计实验最优化。学生实验过程中，教师要不停的下去巡查指导，但不能过多的干涉，除非学生严重偏离实验目的时，教师要及时予以纠正，其它时候，最好不要介入以搅乱学生思维，因为学生设计的实验不一定和你的一样，他们设计的实验或许对教师有所启示，达到师生共长。巡视过程中，要总结学生的错误，等实验结束后一并提出来，引起其它同学注意，比如（a）摆角要小于5度；（b）注意单摆不要变成圆锥摆；（c）摆长是指悬点到球心之间的距离;（d）一般计时是从单摆最低点开始，要特别注意，小球两次经过最低点才是一次全振动。（4）交流与评估实验结束后，教师请学生代表上台来做实验讲解，在教师的指导下，一起讨论、交流、探究，吸收实验过程中的经验教训，弥补实验操作的不足，纠正错误，修改细节，逐步完善设计实验，最后归纳总结。预想学生设计的实验，可能大致上是用了两种方法，第一种方法是比较法，比较两单摆的振动步调即可得结论；第二种是计算两种情况下单摆的周期，比较周期大小即可得出结论。以下是教师预先思考了填写好的表格。T与A之间的关系T与M之间的关系T与L之间的关系T与g之间的关系采用的方法或原理控制变量法质量、摆长、重力加速度不变（或相同）控制变量法振幅、摆长、重力加速度不变（或相同）控制变量法质量、振幅、重力加速度不变（或相同）控制变量法质量、振幅、摆长、不变（或相同）设计实验方法1：取两个相同的摆以不同的摆角同时释放，观察它们的振动步调。方法2：用同一个单摆做振幅不同的振动，用秒表分别测出振动50次的时间，从而算出两次的周期方法1：将摆长相同，质量不同的摆球拉到同一高度同时释放，观察它们的振动步调。方法2：用秒表分别测出两摆长相同，质量不同，摆角相同时，振动50次的时间，进一步算出它们的周期方法1：取摆长不同，质量相同的两个摆球从同一高度同时释放，观察它们的振动步调。方法2：用秒表分别测出两摆长不同，质量、摆角相同时，振动50次的时间，进一步算出它们的周期方法1：取两个相同的单摆，其中一个下面放一磁铁，将两摆以相同的摆角同时释放，观察它们的振动步调。方法2：用同一个单摆，第一次固定在光滑的三角劈上，第二次在竖直平面内振动，两次振动摆角相同，用秒表分别测出振动50次的时间，算出两次的周期观测结果分析比较方法1比较结果：两摆同步振动方法2计算结果：两次周期相同方法1比较结果：两摆同步振动方法2计算结果：两次周期相同方法1比较结果：两摆振动不同步，而且摆长越长，振动就越慢，周期越大。方法2计算结果：两摆周期不同，摆长大的，周期大。方法1比较结果：两摆振动不同步，放有磁铁的（等效重力加速度大）振动快，周期小。方法2计算结果：两次周期不同，放在三角劈时（等效重力加速度小），周期大得出结论单摆周期与振幅无关，这个就是单摆的等时性。 单摆周期与摆球质量无关。单摆周期与摆长有关，而且摆长长的，振动慢，周期大；摆长短的，振动快，周期小。单摆周期与重力加速度有关，且重力加速度小，振动慢，周期大；重力加速度大的，振动快，周期小。当然，研究单摆周期与重力加速度的关系时，可能有同学会设计一些在课堂上不好做的实验，比如：在不同的地方或者在升降机里做实验等等，对于这些方案，教师要鼓励学生在课外完成。总结:单摆周期与振幅、质量无关,与摆长、重力加速度有关. 以上实验我们都分了两种方法进行,我们发现方法1采用的是比较法,简单明了,这让我们体会到了比较法在研究定性问题上的优势.（三）单摆周期公式由于条件的限制,我们很难得到周期与摆长、重力加速度的定量关系,荷兰物理学家惠更斯研究了单摆的振动，发现了周期公式：注意：周期与摆长不是成正比，与重力加速度也不是成反比。（四）.单摆的应用:教师提问：在单摆公式中，哪些量是我们很容易测量的呢？哪些量是不容易测量的呢？学生回答：周期和摆长很容易测量，重力加速度不容易测量。这就提示我们，可以利用单摆公式测重力加速度.下面请同学们利用单摆计算出我们当地的重力加速度，将结果填写在表格内（见附录：学生活动记录单二）步骤:用秒表测出单摆的周期,通过周期公式就可计算出当地的重力，（五）小结、布置作业最后提出一点，在教学过程中