高中人教物理选择性必修一第2章第5节用单摆测量重力加速度教学设计.docVIP

人教版高中物理选择性必修1第2章第5节用单摆测量重力加速度教学设计 课题 单摆测量重力加速度 单元 2 学科 物理 年级 高二 教材分析 用单摆测量重力加速度是高中阶段精度比较高的实验。教材按照实验设计及操作的一般步骤，先介绍实验思路，依据周期公式让学生“想一想， 要根据上式测量重力加速度，需要测量哪些物理量?应该如何设计实验装置、选择实验器材?怎样才能减小实验误差?”在学生思考和讨论的基础上，进而描述实验装置和物理量的测量方法，提出常用的数据分析方法。为了保证实验的精度，本节教材对减小实验误差非常重视，在实验装置设计上引导学生思考如何减小实验误差:在“思考与讨论”中要求学生讨论如何选择摆线、摆球，以及摆线的悬挂方式:在摆长、周期的测量环节，分别提供两种测量方式进行对比，引导学生讨论后根据测量需要进行选择:在数据分析时引导学生采用图像法减小实验误差。 本节教学的重点是单摆摆长和周期的测量及实验误差分析。单摆摆长和周期的测量是完成本实验的基础，也是实验误差的主要来源。实验数据处理和误差分析是本节的教学难点。学生虽已经具备利用单摆周期公式求重力加速度的能力，但在通过测量和数据处理来提高实验精度方面存在不足。学生知道“平均值法”能减小偶然误差，但对用图像法处理实验数据还不够熟练。 教学目标与核心素养 1.明确用单摆测定重力加速度的原理和方法。 2.学会用单摆测当地的重力加速度，学会减小实验误差的方法。 3.知道如何选择实验器材，能熟练地使用秒表。 科学探究：利用单摆测量当地的重力加速度 科学态度与价值观：通过对当地加速度的测量，培养认真探究的科学精神和知识的迁移应用能力。 重点 学会用单摆测当地的重力加速度，学会减小实验误差的方法。 难点 学会用单摆测当地的重力加速度，学会减小实验误差的方法。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 了解地球表面重力加速度的分布，对地球物理学、航空航天技术及大地测量等领域有十分重要的意义。为此,就需要了解测量重力加速度的方法。 如何测量重力加速度呢？ 思考原来学习过的测量重力加速度的方法。 引发学生思考，在回顾旧知识的同时，引出新课内容。 讲授新课 1、物体可以看做单摆的条件？ 悬点：固定。 细线：不可伸缩，质量不计，长度远大于小球直径。 摆球：体积小，质量大。 摆角：小于5°。 2、利用单摆测重力加速度的原理是什么？ 单摆做简谐运动时，其周期为： 得： 只要测出单摆的摆长L和振动周期T，就可以求出当地的重力加速度g的值。 3、其中涉及到的摆长L和周期T怎么测量？ （1）测摆长：摆长为L+r 用米尺量出悬线长L，精确到毫米 用游标卡尺测摆球直径，算出半径r，也准确到毫米 （2）测周期： 把单摆从平衡位置拉开一个角度（＜5°）释放，用秒表测量单摆的周期。 思考：①怎样才能减小测量L和T的误差？ ②为了测量周期，摆球到达哪个位置的时刻作为计时开始与停止的时刻比较好？ 用秒表测量单摆完成30次全振动（或50次）所用的时间t，求出完成一次全振动所需要的时间，这个平均时间就是单摆的周期。 应以摆球经平衡位置计时开始与停止时刻 4、请简述实验步骤？ （1）做单摆：让细线的一端穿过摆球的小孔，然后打一个比孔大的线结，制成一个单摆. （2）测摆长：摆长为l=l线+d/2 （3）测周期：把单摆从平衡位置拉开一个角度（＜5o）放开它。 用秒表测量单摆的周期。以摆球经平衡位置计时开始与停止时刻。 （4）数据处理 ①平均值法：每改变一次摆长，将相应的l和T代入公式中求出g值，最后求出g的平均值.如下表处理数据： ②图像法： 由得作出T2-l图像，即以T2为纵轴,以l为横轴.其斜率 由图像可计算出斜率，可求出重力加速度。 （5）重复几次实验。 5、分组完成实验 6、误差分析 1、本实验系统误差主要来源于单摆模型本身是否符合要求,即悬点是否固定;是单摆还是复摆;球、线是否符合要求;振动是圆锥摆还是同一竖直平面内振动以及测量哪段长度作为摆长等。 2、本实验偶然误差主要来自时间(即单摆周期)的测量上。因此要注意测准时间(周期),要从摆球通过平衡位置开始计时,不能多记或漏记振动次数。为了减小偶然误差,应进行多次测量后取平均值。 提高实验精度从两个方面入手： (1)尽可能准确地测量出摆长和周期； (2)多次改变摆长,重做实验得到多组数据,并用图像法处理数据。 7、本实验有哪些注意事项？ ①选择材料时应选择细轻又不易伸长的线，长度一般在1m左右，小球应选用密度较大的金属球，直径应较小，最好不超过2 cm； ②单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上，应夹紧在铁夹中，以免摆动时发生摆线下滑或悬点不固定，摆长改变的现象； ③注意摆动时摆角不易过大，不能超过5o，以保证单