2.5 实验：用单摆测重力加速度（教学设计）高二物理（人教版2019选择性必修第一册）.docxVIP

2.5实验：用单摆测重力加速度

教学设计

备课人

学科

物理

课题

2.5实验：用单摆测重力加速度

教学内容分析

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。

学情分析

本节实验是单摆的周期公式的重要应用，是体会物理知识在实际生活中应用的重要机会，是学习科学探究方法和实验操作技能的重要实验。通过前面对简谱运动的特征及单摆的周期公式的学习，学生在理论层面应不存在问题，学习困难主要体现在实验操作、数据处理、误差分析等方面。

学生学习本节的困难主要在以下几点：

选用基本的实验器材.在计时仪器、长度测量仪器等的选择与使用上，学生可能存在一定困难。

(2)实验操作细绳上端的悬挂、摆长的测量、摆的振幅把握等，学生要准确操作有一定难度为何取摆球到达最低点位置的时刻作为计时开始与停止的时刻，学生在理解上有一定困难。

(3)实验数据的分析处理.根据单摆的周期公式，分别应用计算法、图像法分析处理实验数据，得到当地的重力加速度g,学生在应用上有一定困难。

(4)科学态度与责任的培养。实验具体操作并不复杂，学生能够很快完成，但学生不一定能认真规范地完成实验操作，准确记录实验数据，尊重原始测量数据，需要教师帮助他们养成良好的实验素质和科学精神。

教学目标

1.会依据单摆周期公式确定实验思路。

2.能设计实验方案，会正确安装实验装置并进行实验操作。

3.能正确使用刻度尺测量单摆的摆长，能正确使用停表测量单摆的振动周期。

4.能正确处理数据，测出当地的重力加速度。

5.能从多个角度进行实验误差分析。

教学重难点

1.教学重点：实验设计思路、实验原理及实验过程中的注意事项；

2.教学难点：用两种方法进行数据处理及实验误差分析。

教学过程

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

新课导入

提出问题：如果你是技术人员，摆钟销售公司让你帮助上节课的广东人修理摆钟，让摆钟及时更准确，你先要掌握那些数据才可以进行技术调节？

在学生交流之后，教师总结：提示：由，先知道当地的重力加速度g的值，然后计算出准确的摆钟钟摆长度。

提出问题：你有哪些办法得到当地的重力加速度呢？

待学生分享后，提示：测量当地物体下落h高度时的时间t,然后可以计算重力加速度g;

同天平测量物体的质量，然后用弹簧测力计测出物体的重力即可测出当地的重力加速度g......

能否用单摆来测量呢，如果用单摆测量，需要测量那些物理量呢？

学生结合所学知识尝试回答问题，并与其他同学交流。

学生思考并回答。

创设情境，引入新课

引导学生学会系统思考问题。

新课教学

一、实验思路

在学生回答引入课题问题归纳补充情况下，和学生总结本实验的实验思路：

单摆在偏角很小(如小于5°)时的摆动，可以看成是简谐运动。

其周期为：

由此可得：

只要想办法测量出单摆的摆长l和周期，带入中就可以计算得出本地重力加速度g。

学生先分享实验思路，然后与其他同学交流分享。

物理学习的关键是学会用已知知识去解决实际问题，而解决时间问题的办法是实验，培养需实验思路远比实验操作更重要。

物理量的测量

（一）实验器材

提出问题1：线有粗细、长短的不同，伸缩性也有区别。不同的小球，质量和体积有差异。想一想，应如何选择摆线和摆球？为什么？

学生总结回答后，教师提炼总结：线的选择：细一些、适当长一些（本实验要求1m左右）。不可伸长，且细线质量相对于摆球质量可忽略。

摆球的选择：半径小一些（远小于摆线长度）、质量大一些。

这样做成的装置才符合单摆模型，当摆角小于5°时，才可看成简谐运动，摆动周期。

问题2：下图画出了细线上端的两种不同的悬挂方式。应该选用哪种方式？为什么？你还有更好的设计吗？

学生总结回答后，教师提炼总结：应选用