《單擺》教學(xué)設(shè)計

1、 單 擺教學(xué)設(shè)計 山西省晉城市第三中學(xué)校 牛志剛 設(shè)計思想探究式教學(xué)是以探索、研究物理規(guī)律為出發(fā)點，以實驗活動為中心，以學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展探究能力的培養(yǎng)為根本的一種教學(xué)方式。本節(jié)課，通過探究單擺運動特點和運動規(guī)律這一課題，使學(xué)生從發(fā)現(xiàn)者和探索者的角度出發(fā)，主動利用已有的物理探究的思想、方法，巧妙設(shè)計實驗，通過現(xiàn)代信息技術(shù)手段，整合、分析數(shù)據(jù)，得到客觀規(guī)律。這樣不僅可以使學(xué)生更深入地物理學(xué)現(xiàn)象，而且可以體會物理學(xué)的精神，即獨立的探索和研究的精神。教學(xué)目標(biāo)一、知識與技能目標(biāo)：1、知道什么是單擺，能獨立組裝單擺；2、理解單擺的小角度振動是簡諧振動；3、掌握單擺的周期與哪些因素有關(guān)。二、過程與方法：1、

2、學(xué)會使用控制變量法研究物理問題；2、學(xué)會圍繞中心問題，充分利用教學(xué)資源，設(shè)計探究方案，開展科學(xué)探究；3、學(xué)會對實驗數(shù)據(jù)進行簡單分析、比較，能提煉出結(jié)論。三、情感態(tài)度與價值觀：1、學(xué)會合作，培養(yǎng)團隊精神；2、體會獨立探索和研究的物理學(xué)的精神。教學(xué)重點影響單擺振動快慢的因素；實驗方法指導(dǎo)教學(xué)難點影響振動快慢因素的尋找；實驗驗證的方法。教學(xué)資源（1）器材和設(shè)備：鐵架臺 大小相同，材料不同小球 絲線 秒表 刻度尺 游標(biāo)卡尺 計算機多媒體 攝像機 （2）教學(xué)軟件：Excel2003數(shù)據(jù)處理軟件 powerpoint軟件教法設(shè)計展示一些單擺實例，明確研究的問題單擺通過師生討論，明確研究方向探究影響單擺振動

3、周期的因素歷史上前人對單擺的認(rèn)識和應(yīng)用猜想并證明單擺小角度運動的特征定量探究單擺振動的周期公式課堂教學(xué)過程教師引導(dǎo)學(xué)生活動設(shè)計意圖一、提出課題，確定研究方向 【引導(dǎo)】組織學(xué)生查找關(guān)于擺鐘的振動、伽利略擺鐘的發(fā)現(xiàn)以及惠更斯對單擺研究的背景材料。 歸納同學(xué)們最想知哪方面問題？二、成立研究小組，引領(lǐng)課題的實施 【教師引領(lǐng)】組織引導(dǎo)不同的子課題小組，應(yīng)用不同點探究方式、方法，對課題展開研究。對實驗的設(shè)計、數(shù)據(jù)收集和處理方法進行指導(dǎo)。協(xié)調(diào)不同小組間的工作，及時的實現(xiàn)小組間信息互通交換。 調(diào)控學(xué)生思維走向，引導(dǎo)課堂有序發(fā)展。四、課題成果匯總， 【教師引領(lǐng)】組織各課題組匯報展示探究成果，交流探究感受，體會探

4、究快樂，實現(xiàn)能力提高。1、學(xué)生以小組為單位，對材料進行閱讀、分析、思考，歸納出對擺的運動最想知道的問題。2、學(xué)生最關(guān)心問題的歸納：歷史上對擺的相關(guān)認(rèn)識和應(yīng)用單擺運動有怎樣的規(guī)律影響單擺振動周期的因素單擺振動的周期公式3、學(xué)生結(jié)合自己感興趣的問題，自主參加不同的課題小組：第一子課題組：循著科學(xué)家探究之路從物理學(xué)史角度來研究單擺振動的規(guī)律。第二子課題組：猜想并證明單擺小角度運動的特征。第三子課題組：實驗探究單擺振動周期的影響因素。第四子課題組：定量探究單擺振動的周期公式。各課題組在教師組織下，以不同方式展示探究成果，特別是對探究過程、方案設(shè)計、實施困難，以及困難的解決方案的闡述，以此實現(xiàn)知識增進、

5、能力提高。了解學(xué)生興趣，適時進行引導(dǎo)，引導(dǎo)課堂走向。明確研究方向，為下一步分工合作奠定基礎(chǔ)通過學(xué)生的實際探究過程，不僅使學(xué)生掌握了相關(guān)知識，更能培養(yǎng)學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展的探究能力，實現(xiàn)物理教學(xué)的終極目標(biāo)。通過協(xié)作交流，實現(xiàn)共同提高探究過程學(xué) 生 探 究 設(shè) 計教師幫助第一子課題從物理學(xué)史角度來研究單擺振動的規(guī)律【探究方式】查閱相關(guān)資料研究伽利略對單擺的研究及惠更斯關(guān)于單擺周期的研究資料?！境晒A(yù)測】撰寫一篇科學(xué)家們關(guān)于單擺研究的小論文，供其它成員參考，并制作成PPT，以故事的形式在課堂上講解。第二子課題猜想并證明單擺小角度運動的特征?！咎骄糠绞健?、設(shè)計實驗，描述單擺的振動圖線，提出猜想，并從理論

6、上給予證明。2、通過物理分析和數(shù)學(xué)推導(dǎo)出單擺的回復(fù)力表達式符合F=-kx，說明單擺的運動是簡諧運動。【成果預(yù)測】明確的提出單擺的理想化模型，能推導(dǎo)出單擺回復(fù)力表達式，并由一名成員在課堂上講解。第三子課題實驗探究單擺振動周期的影響因素【探究方式】應(yīng)用控制變量法和對比法，通過實驗來驗證單擺振動周期與擺長、振幅、擺球的質(zhì)量是否有關(guān)系【成果預(yù)測】能明確實驗的設(shè)計思想，并以此巧妙的設(shè)計實驗，選擇需要的器材，通過實驗分析出結(jié)果，在課堂上向同學(xué)們展示其結(jié)果。第四子課題定量探究單擺振動的周期公式【探究方式】通過實驗測量出不同擺長時的單擺的周期，通過計算機，應(yīng)用Excel程序?qū)?shù)據(jù)進行定量分析，得出周期與擺長函

7、數(shù)關(guān)系，并從理論上進一步證明。 【利用計算機，分析數(shù)據(jù)，提出假設(shè)】 將記錄錄入Excel程序，由程序計算出不同擺長對應(yīng)的周期 T=，并生成T-L的散點型函數(shù)圖像；借助計算機輔助，分析數(shù)據(jù)，提出猜想：執(zhí)行Excel的添加趨勢線程序，選擇乘冪類型，顯示公式，按確定按鈕，此時在T-L圖中增加了趨勢線及趨勢線方程。根據(jù)得到的趨勢線方程，提出了T=2的猜想。 【理論分析】結(jié)合一般簡諧振動的周期公式和單擺回復(fù)力表達式，推導(dǎo)出單擺的周期公式：=k。 其中，k=2，與實驗結(jié)果相同。 【成果預(yù)測】通過教師的指導(dǎo)，能自主的設(shè)計實驗方案，并且利用現(xiàn)代信息技術(shù)，對大量實驗數(shù)據(jù)進行有效處理，證明單擺振動周期與擺長算術(shù)平

8、方根成正比；另一方面，也能從理論上給予證明。在課堂上向同學(xué)們展示對數(shù)據(jù)的分析、處理過程和理論證明過程。提供相關(guān)資料和計算機計技術(shù)支持。明確學(xué)生的設(shè)計思路，即：實驗對比猜想驗證。提供實驗器材和計算機計技術(shù)支持完善實驗設(shè)計，提醒注意事項。教學(xué)反思 新課程理念下的探究式教學(xué)，與以往傳統(tǒng)教學(xué)模式不同：它不以定律、公式的灌輸為中心，而是使學(xué)生從發(fā)現(xiàn)者和探索者的角色出發(fā)，在研究和分析問題的過程中，理解物理變化及探究的方法，從物理實驗數(shù)據(jù)中，自己得到客觀世界的規(guī)律，教師只是點撥和指導(dǎo)。本節(jié)課，在“探究單擺運動規(guī)律”這一總課題的框架下，充分利用真實的情景，讓學(xué)生自主、自由活動，這有利于激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，形成學(xué)習(xí)動機；同時使學(xué)生思維極大活躍、開放，能把當(dāng)前問題和已知的思想、方法、規(guī)律聯(lián)系起來，激發(fā)創(chuàng)新力，形成解決問題的能力。例如在測量單擺周期時，就有同學(xué)提出用數(shù)字計時器和光電門更精確的測量周期。事實證明本方案有更高的精確度。本節(jié)課中，現(xiàn)代信息技術(shù)起了十分突出的作用。不同于簡單的將其作為課堂教學(xué)的花瓶，而是讓其確實的服務(wù)于學(xué)生的認(rèn)知過程，成為學(xué)生探究問題的工具和有效手段。現(xiàn)代信息技術(shù)最大的優(yōu)勢就是依靠其強大的計算能力實現(xiàn)物理過程的重建，其中根據(jù)數(shù)據(jù)，建