单摆周期探究式教学设计

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1、“单摆的周期”探究式教学设计设计理念：在本节课的教学设计中，将课堂实验与创设“探究式”问题情景结合，通过抓住知识的产生过程，积极引导学生主动探究，让学生参与猜想、实验、讨论、应用等多项活动，这是一种在教师指导下的探究式教学模式。探究性课堂教学能使学生在收集信息中探究,问题解决中探究,在探索发现中探究,从解决问题中获得满足感.学情分析：知识方面：学生已掌握单摆的构造、单摆的回复力是重力沿切线方向的分力、单摆在偏角很小时可以近似地做简谐运动。技能方面：学生操作技能较差，需要教师帮助指导。知识与技能知道单摆的周期与摆长之间的定性与定量关系过程与方法（1）通过学生猜想单摆的固有周期与哪些因素有

2、关，培养学生提出科学假设的能力（2）用控制变量法探究单摆的周期与哪些因素有关，培养学生的观察、分析实验、处理实验数据的能力情感、态度与价值观通过对单摆周期的教学，培养学生的科学思维能力，进一步熟练运用控制变量的方法进行实验探究。实验过程中通过小组合作，培养学生与人合作的精神，提高学生语言表达能力。对学生进行实事求是的科学思想熏陶活动准备带孔小钢球、约1m长的线绳、铁架台、米尺、停表、游标卡尺教学重点：通过定性分析、实验、数据分析得出单摆周期公式教学难点：实验数据处理与误差分析教学过程：一、引入新课上一节课我们介绍了单摆，单摆是一个理想模型，当摆角时，单摆的振动是简谐运动。我们证明了单摆

3、的回复力为（其中由单摆本身决定，是一个常数，我们将其记为k，，则）。大家请看，今天老师带来了很多单摆，现在让它们摆动起来，它们振动快慢相同吗？用什么物理量描述单摆运动的快慢呢？这节课让我们一起来探究单摆的周期。二、新课教学实验1：探究单摆的周期和什么因素有关（1）提出问题单摆的振动周期与哪些因素有关？（2）猜想与假设针对所提出的问题组织学生讨论，学生依据已有的科学知识、经验，通过思考作出猜想：①摆的振动周期可能与摆球的振幅有关；②摆的振动周期可能与摆球的摆长有关；③摆的振动周期可能与摆球的质量有关。④摆的振动周期可能与重力加速度有关讨论时，有的学生可能猜想摆的振动周期与摆球所受重力有关

4、，引导学生猜想摆的振动周期与重力加速度有关。（3）制定计划与设计实验教师要引导学生讨论确定实验方法：控制变量法，并依此设计实验方案。教师进行演示实验，同学生一起探究探究摆的振动周期与摆球的振幅、质量、摆长的关系。（4）进行实验与收集证据对比实验：a.观察摆球质量,重力加速度,摆长一样，振幅不一样的两个单摆振动周期是否不一样b.观察振幅,重力加速度,摆长一样，两个质量不同的单摆的振动周期是否不一样c.观察振幅,摆球质量,重力加速度一样，摆长不一样的两个单摆的振动周期是否不一样d.振幅,小球质量,摆长一样，先让小球自由振动，然后给小球的下方加一磁场。现象：小球振动明显加快。（5）分析与论证

5、学生分析、进行观察得出实验结果，与猜想进行比较作出解释。（6）评估（7）交流与合作实验结论：单摆的周期与摆长l和重力加速度有关，与摆球的质量和振幅无关实验2探究单摆周期与摆长的定量关系实验方案：测量不同摆长条件下的周期，分析数据实验注意事项（以问题形式给出）：1.摆长就是摆线长度吗？2.在周期的测量中，我们是应该测量单摆做一次全振动的时间作为它的周期，还是测量单摆做多次全振动（例如几十次）的时间，然后通过计算求出它的周期，哪个方法比较好？为什么？3.测量单摆的振动周期时应该从什么位置开始计时？是小球到达最高点时还是小球经过平衡位置时？4.请大家思考，拉离平衡位置后放手，小球开始振动。小

6、球通过平衡位置时按下秒表并数数0，之后再次通过平衡位置时记1，以此类推，2,3,4,5，------，记录到60次，在记录时间内，单摆完成了几次全振动。那么周期等于。学生分组实验：请每个小组测出五组不同摆长时所对应的周期。摆长范围为0.3——1.2米，请小组内同学合作完成学案，并请每组选好代表准备发言。15分钟后，学生以小组为单位将T和L的测量结果输入到excel表格。观察表格我们发现，摆长越长，周期越大。对周期和摆长的定量关系作出猜测，我们最先想到的是它们之间是不是正比关系。有了猜想以后，我们应该采用什么方法去验证？画图，以T为纵坐标轴，L为横坐标轴建立坐标系，如果T与L成正比的话，

7、那么做出的图像应该是一条过原点的直线。经过探究得出（鼓励学生）今天通过我们小组的合作以及我们整个班级的合作，我们发现单摆的周期与摆长的二次方根成正比。历史上，物理学家也是如此进行研究的。荷兰物理学家惠更斯曾经详尽地研究过单摆的振动，发现单摆做简谐运动的周期与摆长的二次方根成正比，与重力加速度的二次方根成反比，而与振幅，摆球质量无关。惠更斯确定了计算单摆周期的公式实验3．应用扩展：问题：现在我们测出了不同摆长条件下单摆的周期，我们也知道了单摆的周