“单摆”教学设计

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1、“单摆”教学设计曲阜师范大学物理工程学院谭宁依据：人民教育出版社2005年出版的普通高中课程标准实验教科书物理选修模块3－4。一、教学任务分析“单摆”是第十一章机械振动第四节内容。机械振动广泛地存在于自然现象和生产活动中，它不仅仅是力学的一个重要的组成部分,而且还是学习机械波、声学、电磁振荡等内容的基础，起着承上启下的作用。这节课的教学任务为从生活中抽象出单摆的物理模型，对其进行受力分析得出回复力的来源并通过运用近似处理的方法得出其做简谐运动的条件，再启发学生设计实验得出单摆振动的图像，然后分析决定单摆周期的相关因素，通过学生分组实验探究的

2、方法总结出结论，提出单摆周期公式。【教学设计说明】（1）为加强实验教学，充分体现物理学科以实验为基础的特点，将探究单摆周期的演示实验改为学生分组自主探究，并且通过探究实验学习科学探究的方法，逐步提高自主学习能力。（2）根据课时安排，将“单摆测重力加速度”作为下一课时的内容。二、学生分析学生原有的认知结构是意义建构的基础。在学习新知识前，教师必需了解学生的原有认知结构，这将有利于学生实现新旧知识的联系。学生在学习单摆之前对简谐运动有了一定的认识，有利于学生的学习，符合认知发展的规律。从思维能力上看，在将单摆的运动向简谐运动过渡时跨度较大，这容

3、易形成学习障碍。三、教学目标分析根据课程标准，从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观3方面确定教学目标。知识与技能1.认识单摆模型的构成，理解单摆振动的特点和单摆做简谐运动的条件，知道单摆的振动图像；2.能够对影响单摆周期的因素进行猜想，自主实验探究验证猜想，并通过思维分析，发现缺漏，并找到解决办法，得到周期公式；过程与方法91.通过单摆概念的学习过程，认识到建立物理模型对于物理学习和物理研究的重要性；2.通过设计得到单摆振动图像的实验，学会类比以前实验，模拟改造，设计新实验；3.通过分组自主探究单摆的周期公式的过程，学会用控制变量法设

4、计探索性实验，学习科学探究的方法，并尝试利用计算机软件对实验现象和实验数据进行分析论证。情感态度与价值观1.在课堂的学习过程中，发展学生对科学的好奇心与求知欲，体会科学家探索自然规律的科学态度和科学精神。2.在探索的过程中，体会探索的艰辛与喜悦，体会合作的愉快，同时培养合作学习的习惯。四、重点与难点重点1.回复力的推导及做简谐运动的条件；2.探究单摆周期的实验设计与实施及单摆周期公式的理解；难点1.对单摆振动的回复力的推导及对其近似处理得出单摆做简谐运动的条件；2.探究单摆周期实验的数据处理与公式的修正，进而得出准确公式。五、教学设备演示用

5、大单摆，自制弹簧摆，节拍器；小塑料球，小钢球（大小相同），细绳，支架（配有角度测量装置），米尺，游标卡尺，电子秒表[数量各20，用于学生分组实验]：计算机，多媒体。六、教学过程（一）创设情境，引入新课观察—从感性认识开始播放动画：秋千的摆动，钟摆的摆动。【教学设计说明】以创设学习环境，激发学生兴趣为导入新课的指导思想。提问并同时实物演示单摆的振动：动画中的运动是否属于机械振动？他们有哪些共同点？大家观察一下眼前的这个装置，思考一下他们的共同点。（对学生的回答总结归纳并写在黑板上）提问：我们能不能根据这些共同点，抽象出一个简单的物理模型呢？9

6、（学生相互讨论后让几个同学回答）【教学设计说明】从实际生活的实例入手，主动构建单摆的模型，激发其主动性，发展了学生的抽象思维能力，同时将物理与实际相联系，体现从生活走向物理的理念。（二）呈现新知识1.单摆模型解说建模—抽象出理想化模型(1)单摆的构造：一根绳子上端固定，下端系着一个小球。为了使学生能够区分实际的摆与理想化的单摆，经由学生讨论，教师再总结，把实际的摆做如下简化：①悬挂小球的细线不可伸缩，质量可以忽略。②细线长比小球直径大的多。③小球比重大些，以致于小球所受空气阻力可以忽略。我们把满足上述条件的摆称为单摆，单摆是实际摆的理想化模

7、型。在单摆模型建立过程中注意强调以下几点：①忽略次要矛盾、突出主要矛盾是我们认识世界物质规律的重要方法。②单摆是实际摆的理想化模型。③单摆的摆动必须在同一个平面上，否则就成为圆锥摆。（2）【师生双边活动】深化单摆的概念：演示几个摆动模型，如弹簧摆、节拍器等，让学生判断是否为单摆。2.研究单摆的运动实物演示单摆的摆动和弹簧振子的振动。提问：单摆与弹簧振子一样也做往复运动，那么单摆的运动是否为上节课所讲的简谐运动呢？应怎样判断？（学生讨论，教师总结）应从简谐运动的定义出发来研究是不是简谐运动。(如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比，

8、并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动)即验证单摆的回复力是否满足的条件。【师生双边活动】（1）平衡位置O点的确定通过小球运动过程中不同位置的受力分析确定平衡位置。在此需向