单摆的周期探究式教学设计.doc

“单摆”探究式教学设计 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，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 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，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期公式，请同学们观察公式思考，应用我们手中的数据，我们可以干什么？ 我们的测量原理是。 方法：计算机去计算重力加速度值，然后将所有g值取平均值。 我们班级的计算结果是： 问题：还有其他办法吗？ 除了计算平均值外，我们还可以以l和T2为纵坐标和横坐标作图，直线的斜率是？ 总结方法 今天我们通过小组合作以及整个班级的合作，得出了单摆周