1.3 单摆 教案 (1)

1.3
单摆
教案3（鲁科版选修3-4）
教学目标
知识与技能
（1）知道单摆的固有周期和哪些因素有关
（2）知道单摆的周期公式，并会用来计算重力加速度的值
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关，让学生在头脑中逐步建立科学的思维方式
（2）通过DIS实验，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、分析实验的能力
（3）通过对单摆周期公式的应用，培养学生的逆向思维能力
3、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，进一步熟练运用控制变量的方法进行实验探究，通过对单摆做简谐振动条件的逆向探究，帮助学生理解量变和质变的变化规律。实验过程中通过小组合作，培养学生与人合作的精神，提高学生与人交往的能力和语言表达能力。
教学重点和难点
本节教学内容的重点是通过DIS实验探究单摆的周期与摆球质量、振幅无关，与摆长间的定性关系。应用单摆的周期公式测定当地的重力加速度的值。
本节教学内容的难点是通过DIS实验，突破常规实验无法直接得出单摆周期公式的困惑，帮助学生理解单摆的周期公式及单摆做简谐振动应满足的条件
三、教学设计的理念、思路和策略
单摆是物理学中在研究实际问题时为了使问题变得简单而建立的几种理想模型之一，也是学生掌握机械振动内容所需要掌握的一部分内容。这部分知识接受起来没有困难，但学生真正理解其中的物理思想却并不容易。在传统的教学方式中，由于受条件的限制，在课堂上只能粗略探究单摆的周期与摆长间的定性关系，致于与摆球质量、振幅和重力加速度间的关系都无法探究，学生只能被动的接受既成的公式，然后在此基础上运用它来解答问题。
关于学生的角色，建构主义认为，学习者不是知识的被动接受者，而是知识的主动建构者，外界的信息只有通过学习者的主动建构才能变成自身的知识。这就需要学生：①在学习过程中用探究的方法去建构知识的意义；②将新、旧知识联系起来，并对这种联系加以认真思考；③在学习过程中与他人进行协作、交流，从而促进意义建构。其次，学习是学习者在一定的情境下，借助他人的帮助，利用必要的学习资源，通过学生主动的意义建构的方式而获得，学生从原有的认知结构转化为新的认知结构。再者，高一的学生经过前一阶段学习的训练，已经在头脑中形成了探究学习的基本模式，加上教师设置的一些情境和任务驱动，学生可以通过小组的合作基本完成探究学习，再通过探究后的小组交流和教师点评，可以补充和完善各小组在探究过程中未考虑到的或是考虑不全的内容。学生通过这种主动参与，切身体验所获得的感悟，比从教师那儿直接接受的知识记忆深刻。
本节课根据教学内容特点和学生情况，我选择采用探究式教学方式和学生的合作式学习方式作为本节课的主要模式。因此本内容教学设计的理念就是“以学生的发展为本”，充分发挥学生的主观能动作用，让学生积极参与课堂活动，在实验探究、组内讨论、组间交流活动中获取知识、掌握方法，提升能力，为此，在教学设计中围绕下面几个问题展开：
（一）用两个摆长不一样的单摆让它们偏离一个小角度释放，初步观察单摆振动的快慢，激起学生想去探究单摆的振动周期与哪些因素有关的欲望。学生猜测周期与哪些因素有关。
（二）汇集学生意见后，师生共同确定质量、振幅、摆长和重力加速度等作为实验探究的因素。在明确了探究方向的基础上，学生活动：（1）讨论所用的实验方法、设计实验方案、选择实验仪器；（2）各小组进行讨论结果的交流，肯定学生的成果并从中挑选出一套较好的实验方案，师生共同加以补充和完善，然后学生按照设计好的方案进行实验；（教师巡视学生实验情况并加以指导）（3）借助现代技术，让学生从中体验到探究物理规律的科学方法和乐趣，从而激发学生学习物理的兴趣，加强他们热爱科学的热情。
（三）学生交流探究的结果，得到影响单摆周期大小的因素，并得出它们之间的定性关系，由于时间和条件限制，课堂上无法通过实验探究单摆周期与影响它大小的这些因素间的定量关系，教师引用教材上的话给出单摆的周期公式，简单渗透物理学史的介绍。单摆的周期公式无法直接得到，引导学生转变思想，通过逆向思维应用单摆的周期公式测量当地重力加速度的值来验证公式的正确性，培养学生的逆向思维能力；并进一步对单摆做简谐振动的条件提出质疑，再通过实验探究消除疑虑，理解事物从量变到质变的变化规律。
（四）学生通过交流学习心得，归纳总结本节课的教学重点，实验方法及得到的启示，为以后的学习打下基础。
四、教学流程
情景一：用摆长不一样的单摆振动，观察单摆振动快慢的不同，激起学生的疑虑，产生探究的欲望。
学生活动一：讨论单摆的周期大小受哪些因素影响？
学生活动二：实验探究单摆周期与提出的因素间的关系。
情景二：总结规律，提出单摆的周期公式。
学生活动三：单摆的应用——测定当地的重力加速度值
学生活动四：实验验证单摆做简谐振动的条件。
学习交流：知识归纳，实验方法，心得体会。
五、教学说明
本节课不能过会注重知识的传授，应注重获取知识与技能的过程，使其成为学会学习和形成正确价值观的过程。
本节课突出以学生活动为主，倡导学生主动参与过程，获取探索未知事物的方法，体验在合作与交流中的快乐与成功，提升学生的语言概括和表述能力。
本节课注重的是一种科学知识获得的过程，培养学生的实践研究能力，增强学生的科学素养。
学生活动单
任务一：探究影响单摆周期的因素
影响因素
周期与它们的关系
质量
振幅
摆长
重力加速度
任务二：用不同摆长的单摆测量当地的重力加速度值
摆长（厘米）
周期（秒）
L1=
T1=
L2=
T2=
L3=
T3=
任务三：探究单摆做简谐振动的条件
条件
周期
较短的细线悬挂铁球
摆角大于30°时的不同摆角振动
思考题：小明有一个走时准确的摆钟从上海带到北京，发现走时不准了，你能给他解释一下原因吗？并帮他想个办法调整一下摆钟的走时，让它在北京也能成为一个走时准确的钟。
重力加速度变大了，周期变小了，摆钟走得快些。
摆长加长
任务四：记录你的学习心得
情景一
学生活动一
学生活动二
单摆的周
期公式
学生活动三
学生活动四
情景二
学习交流