单摆体现学科核心素养的教学设计

体现学科核心素养的教学设计学习内容分析学习目标描述1、知道什么是单摆.2、理解摆角很小时单摆的振动是简谐运动.3、知道单摆的周期跟什么因素有关，了解单摆的周期公式，并能用来进行有关的计算.4、知道用单摆可测定重力加速度.学习内容分析提示：可从学习内容概述、知识点划分及其相互间的关系等角度分析1、通过单摆的教学，知道单摆是一种理想化的系统，学会用理想化的方法建立物理模型.2、通过单摆做简谐运动条件的教学，体会用近似处理方法来解决物理问题.3、通过研究单摆的周期，掌握用控制变量的方法来研究物理问题.4、培养学生的观察实验能力、思维能力.学科核心素养分析提示：说明本课堂可以落实哪个或哪些学科核心素养单摆在小角度情况下做简谐运动，它既有简谐运动的共性，又有其特殊性，理解共性和个性的概念.当单摆的摆角大小变化时，单摆的振动也将不同，理解量变和质变的变化规律.教学重点1、了解单摆的构成2、知道单摆的回复力的形成.3、知道单摆的周期公式.教学难点1、单摆做简谐运动的条件——摆角小于或等于5°时的振动.2、单摆振动的回复力是由什么力提供的.3、单摆振动的周期与什么有关.学生学情分析(1)讲述故事(提前随即安排学生做好准备时间1分钟)1862年，18岁的伽利略离开神学院进入比萨大学学习医学，他的心中充满着奇妙的幻想和对自然科学的无穷疑问，一次他在比萨大学忘掉了向上帝祈祷，双眼注视着天花板上悬垂下来摇摆不定的挂灯，右手按着左手的脉搏，口中默默地数着数字，在一般人熟视无睹的现象中，他却第一个明白了挂灯每摆动一次的时间是相等的，于是制作了单摆的模

型，潜心研究了单摆的运动规律，给人类奉献了最初的能准确计时的仪器.教学策略设计教学环节信息技术运用说明一、单摆.单摆：一根上端固定的细线，下系一个小球就构成了单摆.要求细线的质量、弹性可以忽略，线的长度比小球的直径大得多..单摆的回复力：是摆球重力的切向分力，而不是重力与绳拉力的合力.在偏角很小的情况下，不考虑阻力时，单摆做简谐运动教学环节信息技术运用说明一、单摆.单摆：一根上端固定的细线，下系一个小球就构成了单摆.要求细线的质量、弹性可以忽略，线的长度比小球的直径大得多..单摆的回复力：是摆球重力的切向分力，而不是重力与绳拉力的合力.在偏角很小的情况下，不考虑阻力时，单摆做简谐运动..单摆的周期公式：TT=2n~g二、单摆7.测重力加实验：速度4.器材（1）原理：与装置：长约利用单摆周期公1m的轻质无式例3.某学生弹性细线，体利用单摆测定重积小、密度大力加速度实验，的小球，带有在以下各个实验铁夹的铁架步骤中是否有错台，长毫米刻误，如果有，请度尺，秒表，将错误的地方加螺旋测微器一以改正定要固定悬1.取一根丝点，实验时摆线,一端穿过摆球角约为10°.要的小孔,然后打一使单摆在同一个结，另一端缠竖直平面内摆绕在固定在铁架动，不能形成台上的细铁棒上圆锥摆，应将2.用米尺量摆球拉到一定得的丝线长80cm位置后，由静作为摆长止开始释放.3.将摆球向5.测一侧偏离150后量：摆长是悬放开摆球点到球心的距4.在放开摆离.在单摆稳定球的同时开始计摆动时，将摆时球的平衡位置5.记下摆球作为计时参考完成一次全振动教学目标活动设计典例分析例1.如图是甲、乙两个单摆做简谐运动的图象，则下列说法中正确的是（）A.甲、乙两摆的振幅之比为2:1B.t=2s时，甲摆的重力势能达到最大，乙摆的动能达到最大C.甲、乙两摆的摆长之比为1：4D.甲、乙两摆摆球在最低点时的向心加速度大小一定相等解析：（1）从简谐运动的图象中可直接读出甲、乙的振幅和周期.（2）运用单摆的周期公式求解摆长.（3）根据竖直平面的圆周运动模型，研究摆球在最低点时的向心加速度.答案：AC例2.如图所示，一向右运动的车厢顶上悬挂着两个单摆M、N,它们只能在图示平面内摆动.f/5点.若测出时间t内通过平衡位置的次数是N,则所测周期应为t/2N.6.探究周期与摆长的关系（1）猜想：影响单摆周期的可能有：振幅、摆长、摆球质量等因素.（2）研究方法：为了减小对实验的干扰，每次实验中我们只改变一个物理量，这种研究问题的方法就是控制变量法.（3）实验探究（两个单摆，振动相位相同）：摆长和振幅相同，摆球质量不同，研究摆球的质量对单摆周期的影响.结论：单摆的周期与摆的时间作为周期T6.把所得数据代入公式4兀21g=—即可T2答案：1中：悬点应该固定；2中：悬点到球心间的距离才是摆长；3中：最大偏角不能超过100；4中：应在摆球经过平衡位置时计时；5中：应该测量多次全振动，再求周期；6中：应该多测量几组数据，用各组的L、T求出各组的g后，再取平均.lTT=2nI—\g（2）数据处理：多次测量，求重力加速度的平均值某一时刻出现图示情景.由此可知车厢的运动及两单摆相对车厢的运动情况可能是（）/11V ►A、车厢做匀速直线运动，M在摆动，N静止B、车厢做匀速直线运动，M在摆动，N也在摆动C、车厢做匀速直线运动，M静止，N也静止D、车厢做匀加速直线运动，M在摆动，N也在摆动解析：（1）这是某一时刻出现的振动情景，应该考虑到振动的相位问题.（2）车厢做匀速直线运动时，单摆的平衡位置在最低点，故M一定在摆动，而N可能在摆动，也可能静止，所以A、B选项均正确，而C选项错误.（3）若车厢向右做匀加速直线运动，则单摆的平衡位置在最低点的左侧，N不在平衡位置上，故M可能在摆动也可能静止，而N一定在摆动，所以D选项正确.答案：ABD.

球质量无关.摆长和摆球质量相同，振幅不同，研究摆球的振幅对单摆周期的影响.结论：单摆的周期与摆球振幅无关.振幅和摆球质量相同，摆长不同，研究摆长对单摆周期的影响结论：单摆的周期与摆长有关，且摆长越长，周期越大.（4）数据处理：能过实验发现，单摆的摆长越长，振动周期越大.（1）猜想：周期（T）与摆长（l）的关系可能是①T与l成正比；②T与l2成正比：③T与41成正比；④T与w7成正比.（2）验证方法：利用函数图象.分层作业题当堂检测.下列有关单摆运动过程中受力的说法中，正确的是（）A、回复力是重力和摆线拉力的合力B、回复力是重力沿圆弧方向的一个分力C、单摆过平衡位置时合力为零D、回复力是摆线拉力的一个分力答案：B.将秒摆（周期为2s）的周期变为1s,下列措施可行的是（）A、将摆球的质量减半 B、振幅减半C、摆长减半 D、摆长减为原来的4答案：D.一个打磨得很精细的小凹镜，其曲率很小可视为接近平面.将镜面水平放置如图所示.一个小球从镜边缘开始释放，小球在镜面上将会往复运动，以下说法中正确的是（）////////////////////////////A.小球质量越大，往复运动的周期越长B.释放点离最低点距离越大，周期越短C凹镜曲率半径越大，周期越长D.周期应由小球质量、释放点离平衡位置的距离，以及曲率半径共同决定答案：C4.细长轻绳下端拴一小球构成单摆，在悬挂点正下方1摆长处有一个能挡住摆线的钉2子A,现将单摆拉开一个小角度，然后无初速地释放，对于以后的运动，下列说法中正确的是（）A.摆球往返运动一次的周期比无钉子时的单摆周期小B.摆球在左、右两侧上升的最大高度一样C.摆球在平衡位置左右两侧走过的最大弧长相等D.摆线在平衡位置右侧的最大摆角是左侧的两倍答案：AB5•一只单摆在第一行星表面上的周期为T1,在第二行星表面上的周期为T2,若这两个行星的质量之比M1:M2=4：1,半径之比R1:R2=2：1,则（）A.T1：T2=1：1 B.T1：T2=4：1C.T1：T2=2：1 D,T1：T2=2泥：1答案：A6.利用单摆测定重力加速度的实验中,若测得的g值偏小，可能的原因是（）A.摆球在水平面上做圆周运动B.