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1、单摆教学设计【教学内容】人教版2010年4月第3版一般中学课程标准试验教科书物理选修37第十一章机械振动中第4节“单摆”。【教学分析】1 .教材分析单摆的振动是简谐运动的重要特例，教材中支配这节内容，不仅使学生了解一种典型的简谐运动，而且也对前面所学的简谐运动概念起到加深理解和巩固的作用。本节教材首先给出一个志向模型一单摆，结合生活阅历与之前学习的学问，引导学生体验、推断单摆的运动是不是简谐运动，然后通过演示试验及其理论的分析得出单摆在摆角很小时的振动属于简谐运动；后又要求用试验方法定性分析单摆的周期及用单摆测量重力加速度。教学中涉及到了较多的物理思想方法，如志向模型法、近似法、图像法、限制变
2、量法等，是中学物理的重要内容之一。这样使教材的容量变大，探讨方法增多，对老师驾驭教材的实力提出了较高要求。本节教材的重点是引导学生通过试验，探讨和探究物理规律，使学生在理解和驾驭物理规律的同时，充分相识物理学是一门试验科学，提高试验操作和探讨实力。2 .学情分析(1)思维基础学生已经初步有了探究事物的一般方法，即“是什么？一怎么样？一为什么？”的思维方法。依据新课程重视“过程与方法”的教学理念和高二学生由直观相识向逻辑推理、试验推理过渡阶段的相识特点，本设计中就通过创设问题情景，激励学生自己提出想要探讨的问题。(2)心理特点依据中学生求异思维很活跃的特点，通过试验和多媒体手段满意学生渴望获得新
3、学问的需求学生在剧烈爱好（名人事迹引入）的驱使下，利用已有学问进行新规律的探究，既有挑战性，也有成就感。（3）已有学问学生对机械振动的初步了解。在上这节课之前，通过前几节内容的学习，学生知道了简谐振动的特点，通过生活中一种常见的模型单摆，探究它的运动状况如何，从而萌发了学生接着探究的爱好。（4）学生学习本课可能遇到的困难和问题正确的理论分析单摆的振动是否满意简谐运动的条件,通过试验定性定量分析单摆周期与摆长的关系，以及用单摆测量重力加速度时的试验方法和操作所带来的问题。【设计思想】本节设计的内容有四：一是相识物理模型一单摆，二是推断单摆的振动是不是简谐振动，三是探究单摆的周期于什么因素有关，四
4、是学会运用单摆测定重力加速度的方法。现代教化理论认为，学生的学习过程事实上是一个以学生为认知主体，以学习内容为对象与四周环境相互作用，学生在原有学问基础上建构新学问从而达到学习目的的过程。依据新课程“以人为本”的理念和本节教学目标要求，在整个教学过程中突出学生体验探究的主体地位。教学中遵循老师的启发、引导、总结和学生的自主探究的体验实践，由易到难、由特别到一般的分层推动的认知规律，让学生比较简单接受，从而突破难点内容和突出重点内容。教学中的创设物理情景，创设物理气氛，可使学生有身临其境之感以增加学生的感性相识；总结归纳与严格的数学推导以体现物理的严谨；以规律的运用体现物理的好用性。同时利于培育
5、学生的视察、分析、归纳问题的实力和利用数学进行演绎推理的实力。【课时】2课时【教学目标】（一）学问与技能1、知道单摆的构造以及单摆是一种志向模型。2、驾驭单摆的回复力是重力沿切线方向的分力。3、理解单摆在偏角很小时可以近似地做简谐运动。4、知道单摆振动的特点及周期公式。5、学会运用单摆测重力加速度。（二）过程与方法1、通过视察演示试验，从注射器所画出的图像推断单摆振动状况。2、通过对摆球的受力分析，驾驭力按作用效果分的方法。3、通过理论分析，单摆所受力满意简谐运动所受回复力特点。4、采纳限制变量探讨问题的方法。（三）情感、看法与价值观1、培育学生发觉和提出问题，并利用已有学问探究学习新学问的实
6、力。2、通过教学过程中各个教学环节的设计，如：视察、试验等，充分调动学生的主动性，激发学生的学习爱好。3、对学生进行实事求是的科学思想熏陶。【教学重点】1、单摆振动的回复力。2、单摆的偏解很小时满意简谐运动的条件3、通过定性分析、试验、数据分析得出单摆周期公式【教学难点】1、单摆振动的回复力2、用单摆测重力加速度【教学思路】总体教学流程如下表：，思考（理论）I提间， 分析J复习个引入运动产征/视频/演示放 y1 /（定性 （kt G立力）. 单携的周期巩g运用/演/学生、/归纳、突验2 / 实验/总结/【教法和策略】通过生活中的一些摇摆事例，使学生弄清晰单摆的摇摆是一种什么样的运动，这种运动有
7、什么特点。将老师的讲解与学生的活动相结合，将演示试验定性探究与理论分析推理相结合，自主探究与沟通探讨相结合，体现教学和学习方式的多样化。【教学打算】自制PPT课件、小球、细线以及支架、秒表、注射器、白纸、米尺等。【教学过程】一、提问夯基1课件投影思索提问：（1）本章中我们学习了机械振动，什么是机械振动？什么是简谐振动？（2）简谐振动的条件是什么？（3）简谐振动的图像是什么？（设计目的：为单摆的探究学习打下一个坚实的基础。）二、新课导入创境激意2、播放视频-个人在教堂视察灯的摇摆画面。询问学生相识这个人吗？他是意大利闻名的物理学家伽利略，一次在教堂中偶然地视察到摇摆不定的灯，伽利略沉醉在思索中伽
8、利略视察到什么现象呢？（设计目的：为了激发学生的学习爱好，为本节课埋下伏笔。）三、体验实践，增加相识1、单摆模型单摆模型解说（图1所示）（1）由学生探讨后总结出单摆的构造：根不行伸长的细线下面悬挂个密度大的小球就组成了单摆。(2)拿出单摆，请学生细致视察并总结单摆的特点。(设计目的：通过学生自己阅读理解的单摆与试验中的单摆对比，是学生经验-个感性相识过程，从而更好的去相识单摆。)图1四、引导探究，层层递进1探究单摆振动特征(1)提出问题I我们相识了单摆，那么单摆振动是不是简谐运动呢？(2)进行猜想I组织引导学生猜想探讨。(3)设计试验组织学生探讨、归纳，确定设计思想，制定支配：演示试验1教材P
9、13,细线下悬挂一个除去了柱塞的注射器，注射器向下喷出一束细细的墨水。沿着摇摆方向匀速拖动一种白纸，白纸上的墨迹便画出振动图像。(4)I试验结论试验所绘制的图像为正弦函数图像，从而可推断单摆的振动属于简谐振动。(设计目的：一是培育学生动手实力；二是提高学生学习爱好；三是借助试验所绘图像来推断单摆振动状况。)2、理论分析单摆振动特征取小球振动中的随意一个位置，此时偏角为(1)提出问题I小球受哪几个力作用？画小球的受力分析图引导学生思索：两力不在一条直线上，应当怎么处理呢？mg图2(2)理论推导径向:F-wgcos=W切向：尸=mg8X=mgTmg尸阿方向与X方向相反，尸即为回复力满意简谐运动条件
10、。表1、多媒“K展示正弦与方自度弧度制的大小关系角度12345Sina0.017450.03490.05320.06980.0872A0.017450.03490.05320.06990.0873(3)总结当先5。时，单摆的振动可近似为简谐运动(4)强调其中用到了两个近似：(1)Sin依。(2)在小角度下位移直线与弧线近似相等。这两个近似成立的条件是摆角很小，侣5。3、单摆的周期(1)、定性分析提出问题我们知道了单摆振动时简谐振动，那么单摆振动的周期与什么因素有关呢？进行猜想引导学生猜想：单摆的质量、振幅、摆长对周期各有什么影响？演示试验2教材P15图1144。单摆的振幅、质量、摆长对周期各有
11、什么影响？在铁架台上固定两个单摆，依据以下几种状况，把它们拉起肯定角度后同时释放，视察两摆的振动周期。两摆的振幅不同(都在小偏角下)两摆的质量不同两摆的摆长不同提出问题比较三种状况下两摆的周期，可以得出什么结论？试验表明单摆振动的周期与摆球质量无关，在振幅较小时与振幅无关，但与摆长有关，摆长越长，周期也越长。(设计目的：通过演示试验比较两个单摆在不同的条件下的周期大小，学生通过视察进而得出试验结论。培育学生的视察实力和总结实力。)进一步思索单摆周期与摆长之间有什么定量的关系呢？(2)、定量探究设计试验依据所给器材组织学生设计并试验：测量在不同摆长的单摆的周期学生试验教材P15,细线上端固定在铁
12、架台上，下端系一个小钢球，于是做成了一个单摆。测量摆长和摆的周期，得到一组数据。变更摆长，再得到几组数据。将试验数据输入计算机，运用“几何画板”软件描点作图。表2：探究隼摆周期与摆手的关系试验表格摆长l/m10.90.80.70.60.5周期T/s试验竞赛I为了更好更快的完成试验，将学生分成多组，让其中一组到讲台上去做，让讲台上的同学和下面同学构成试验竞赛。（设计目的，一是为营造学生自我探究的环境，激发学生的探究爱好；二是这样在课堂中恰当运用竞赛与激励评价，可以大大激发学生学习热忱。）试验结果通过将数据输入计算机，依据所制的图调整函数，发觉周期T与Tab的图线完全拟合。表面单摆的周期T与加成正
13、比。学问拓展介绍荷兰物理学家、天文学家、数学家惠更斯的探讨成果：单摆做简谐运动的周期T与亦成正比，与五成反比，而与摆球质量、振幅无关。周期公式介绍单摆的周期公式F（设计目的：指导学生通过试验进行科学探究，学会”试验采集数据“，并借助计算机当堂处理试验中得到的数据，“分析验证再通过了解物理学史单摆周期的发觉过程，拓展学生学问面。）五、应用扩展提出问题怎样利用单摆测出当地的重力加速度？思索探讨学生按前后桌四人分组探讨，介绍测量方法。学生试验学生动手做试验：做单摆：取约1米长的线绳穿过带孔的小钢球，并打一个比小孔大一些的结，然后拴在桌边的支架上。用米尺量出摆线长，精确到毫米，用游标卡尺测摆球直径。把
14、单摆从平衡位置拉开一个角度放开它，使之在同一竖直平面内做简谐运动，用秒表测量单摆完成（3050次）全振动所用时间。把测得的物理量的数值代入测量式，求出重力加速度的值。变更摆长，重做几次试验，最终求出重力加速度的平均值。数据处理引导学生分析处理试验数据的方法有哪些，这个试验可以用哪些方法处理？怎么处理？哪种方法好些？（突出图像法的优点。）（设计目的：激励学生进一步思索，要求学生操作规范、精确。驾驭试验数据处理的方法和思路。突出图像法的优点。）六、例题导学投影展示例1、一个志向的单摆，已知其周期为T。假如重力加速度变为原来的1/2,振幅变为原来的1/3,摆长变为原来的1/4,摆球质量变为原来的1/
15、5,它的周期变为多少？K解答】：K解后总结工能对单摆周期公式娴熟驾驭和应用。【归纳小结】（1）相识了单摆模型，知道它是一种志向模型。（2）知道单摆回复力的来源。（3）知道单摆是一种简谐振动。（4）单摆周期的公式。（5）会运用单摆测定重力加速度的方法【板书设计】板书：第四节单摆、单摆模型（志向模型）1、悬线应长、轻，且为刚性2、小球应小而重二、单摆的振动特征1、振动图像为正弦函数：2、单摆回复力尸=I满意F=-kx三、单摆的周期四、用单摆测重力加速度Aln3g【课后思索】1、操场上学生荡秋千的运动是简谐运动吗？2、教材P17思索与练习1、3题。【书面作业】完成教材P17思索与练习”2、4题。【设
16、计说明】1、本节课充分敬重学生自主学习的过程，即以归纳、概括为主的思维过程。它不是机械地重复历史中的“原始创建”，而是依据学生自己的体验，用他们自己的思维方式，重新建构有关物理学问，即学生的“再创建”过程。这对学习物理来说是特别有意义的。2、本节课充分重视演示试验和学生的自我探究，以加强学生的自我体验，从而帮助学生自主建构学问。虽然学生的探究过程看上去不如老师讲解来得快捷和省时，但对学生深刻理解大有裨益。此外，通过本节学习，学生收获的不仅仅是学习了单摆的有关学问，更主要的是学习了探究规律的一种方法。3、本节课充分理顺学问逻辑关系，为学生的学习铺设台阶。要做到“学问序、教学序、认知序”三序合一，
17、理顺学问序是前提。本节课的教学相识单摆，到单摆的振动状况分析，再到影响单摆振动周期的因素的探究，逐次开展。最终将学问运用一测重力加速度。此外，老师演示试验是学生试验的基础，老师在做演示试验时对试验原理和试验操作的讲解，其实都是对学生接下来的试验的指导。因此，这就易使学生在教学中得以拾阶而上，收获学问、获得胜利体验。【教学小结】在学习了简谐振动之后，我们紧接着又学习了简谐振动的一个特例单摆。在这一节的教学中，首先让学生能够精确相识单摆构造，再通过试验（单摆的振动图像）和理论分析（回复力特点）两方面进行论证单摆在偏角很小时属于简谐振动。最终用试验探究的方法探讨了单摆的周期与什么因素有关，得出周期公式。最终在教学基础上拓展，用单摆测定重力加速度方法。将所学学问运川到生活中。在单摆的探究试验中，运用了解决实际问题的一种方法:提出问题T进行猜想一设计试验T试验探究T得出结论。【教学反思】1、物理试验教学中有“四个注意”：注意理论学问的敏捷应用、注意物理模型的合理构建，注意试验过程的因子限制、注意试验数据的科学处理。课堂教学以学生为本，把实施过程详细化、步骤化，只有在这个过程中，才能不断提高学生的实力。2、在教学过程中，学生充分发挥主观能动性，探究出了很多可行而值得推广的方案，如为了使单摆可以在同一竖直平面内做简谐运动，可以改单摆为双线摆等等。学生也从中享受到了学习的欢乐。
