高中物理探究性课堂教学案例-《单摆》.doc

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1、网络环境下高屮物理探究性实验案例物理选修3-4：第十一章机械振动探究单摆的周期问题的提出一位广州人冬天去哈尔滨旅游，在一•家超市以高价购买了一•台精致的摆钟，买的吋候发现它走吋很准。回到广州不到两天就走时相差一分钟多钊a于是大呼丄当，心里极其气愤。后来，他求助了“消费者权益保护协会”，准备与该超市打一场索赔官司,消费者协会调查研究发现产品货真价实，那问题出在哪呢?思考与讨论对上述问题同学们有什么见解:1、你是怎么认为的？2、上网查询相关问题的答案.3、咨询和关老帅、专家.同学们讨论：上校园网bbs可就下列问题进行讨论.1、钊

2、摆计吋是利用了摆钟的周期性，为什么摆钟到了不同

3、的地方周期发生了变化呢？影响摆钟周期的因素是什么呢？2、摆钟的周期可能与温度、摆球质量、摆长、摆角、地理位置、重力、重力加速度等有关。方案的确立

4、沟喘——Tp■I实验探究方案的设计1、上网或从相关参考资料屮查询本问题的实验探究方法.2、丄校园网bbs讨论（充分考我们现有知识和现有的条件）探究本问题的实验方案.3、确定方案：学生汇报设计的方案（上传至校园网上共亨）课题a：探究单摆的振动周期T与摆角9的关系；取L、m、g—•样，而9不同的两个单摆，比较两单摆T的大小。课题d：探究单摆的振动周期T与重力加速度g的关系。在教学中，关于课题d的方案设计学生会有一定困难，为模拟g的变

5、化，可采用铁质摆球下放磁铁，将摆球放在水屮，将单摆放在光滑斜而上等方法。（注:在此可提一些参考方案供学生探究时选用）实验探究、数据收集：那么我们如何探究单摆的振动周期与摆球的振幅、质量、摆长、重力加速度等的关系呢？确定实验方法----控制变量法，每组选择任一课题进行研究。课题分类：a：探究单摆的振动周期T与摆角（）的关系；b：探究单摆的振动周期T与摆球质量m的关系；c:探究单摆的振动周期T与摆长L的关系；d：探究单摆的振动周期T与重力加速度g的关系。一、实验装置及器材（参考）1、实验参考器材：长约1m的细线1条，稍重的带有小孔的金属球1个，带铁夹的铁架台1个，毫米刻度尺1

6、把，停表1块，游标卡尺1个.2、实验装置如右图（参考）二、实验探究过程（参考）1、探究单摆的振动周期T与摆角e的关系;取两摆长,质量均相同的两单摆，将两摆拉到不同高度同吋释放。现象：两摆球同步振动。分析：两摆摆角不同即振幅不同，两摆球振动同步，说明单摆的周期和振幅畀无关。结论：单摆的振动周期和振幅畀无关。2、探究单摆的振动周期T与摆球质量m的关系；取两摆长相同，质量不同的摆球,在摆角很小的情况下将两摆拉到相同的高度同时释放。现象：两摆振动同步。分析：振动同步说明单摆振动周期和摆球质量无关。结论：单摆的振动周期和摆球质量无关。3、探究单摆的振动周期T与摆长L的关系;取两质量

7、相同摆长不同的单摆，将两摆拉到相同的高度同时释放。现象：两摆振动不同步，口摆长越长，振动越慢。分析：振动不同步说明周期和摆长有关，且摆长越长，振动越慢，周期越大。结论：单摆的周期T和摆长2有关，且摆长2越长，周期T越大。同学们进一步定量探究单摆的振动周期与摆长的关系假设与猜想：一、提出问题：单摆周期T与摆长L可能有什么样的定量关系呢？单摆周期T与摆长L可能成正比，或者与厂成正比，也可能与VZ成正比。1、引导探究，设计实验（也可使用光电计数器测周期）2、分组实验，记录实验结果3、分析与论证用图象法处理数据，根据实验数据作出T—L图彖和T-L通过对本探究有哪些启发？（对成功与

8、失败的感受）。在实验装置、方法上你能否提出一些改进的想法。上网关注此问题其它的探究方法。把实验报告与探究体会挂到校园网上供共亨、学校评估。图像呈非线性，可另作出T—VI图象。（可用计算机作图）分析：T—VZ图象为直线说明单摆的周期T与VI成正比。得出T与L的关系为：T=kVZ（k为常数）同学可具体计算k值，同时思考这个公式是否在任何情况下都适用。二、探究单摆的振动周期T与重力加速度的关系：摆球下方有强磁场时单摆振动的周期（摆球选铁球）比无磁铁时单摆的周期小的实验，说明振动周期与重力加速度有关。将单摆置于斜而上，在小球摆动的位置处粘一块玻璃（使小球摆动的个过程屮，尽可能的减

9、少摩擦力）显然，此时只要改变斜而的倾角u就相半于改变了等效重力加速度，g'二g*sinuo结论：单摆的振动周期和重力加速度有关，重力加速度变小周期变长。同学们可仿照（一）进一步探究单摆的振动周期T与重力加速度的定量关系.归纳与结论：总结实验过程和结论。单摆的振动周期和振幅及摆球的质量无关，和单摆的摆长的平方根成正比，和重力加速度的平方根成反比。交流与评估