粤教版 高中物理 选择性必修第一册 第二章 机械运动 第三节 单摆 教学设计 课程标准的要求 在课程内容上，2017 年版本（2020 年修订）课标对本部分内容的要求为“通过实验，探究 单摆的周期与摆长的定量关系。知道单摆周期与摆长、重力加速度的关系”。 教学目标 （1）知道什么是单摆。理解摆角很小时单摆的振动是简谐运动，掌握单摆的周期公式，并 能用它进行有关的计算。 （2）通过单摆做简谐运动条件的学习和单摆物理模型的建立，体会用近似处理的方法解决 物理问题和用理想化的方法建立物理模型在物理学研究中的应用。 （3）经历探究影响单摆周期因素的过程，体会控制变量的方法在科学探究中的应用。 教材分析 单摆是简谐运动的实例应用对单摆运动的研究，既能巩固前面所学的知识，又可以加强物 理识与实际生活的联系。 限于篇幅，教材并没有提供完整的科学探究过程，但教师在教学过程中应尽可能让学生经 历科学探究的全过程，让学生体会科学探究的方法与步骤。教材设计了几个思考问题，目的是 引导学生解决问题，引导学生主动学习、积极思考。在完成实验探究之后，学生可以得出，在 同一地点单摆做简谐运动，固有周期(频率)与小球的质量、体积、摆角无关，与细绳的长度的 二次方根成正比。教师可以直接告诉学生，惠更斯于 1659 年发现单摆的振动周期跟摆长、重力 L 加速度的关系式为T = 2 。 g 教材中的“讨论与交流”的设计，目的是让学生明确单摆的振动是简谐运动，重力分力提 供向心力；“实践与拓展”的设计，目的是提升学生理论联系实际解决问题的能力。“资料活页” 从动力学特征理论解释了单摆的摆动是简谐运动，让学生对简谐运动的特征有更深刻的认识， “资料活页”是拓展性学习，不作要求。 学情分析 学生已经学习了简谐振动的产生条件和特征等内容，对简谐振动有了一定的认识，掌握了 研究这类问题的基本方法。本节通过对单摆模型的理解学习，突出和深化单摆这种简谐运动， 巩固学生对简谐运动的认识：有利于进一步加深学生对控制变量法的掌握，加深学生对理想化 物理模型处理方法的学习，从而达到获取知识、发展能力、提升素养的育人目标。 学生学习本节的困难主要在以下几点： （1）理解单摆的振动是简谐运动。前面学习的弹簧振子是在直线上的往复运动，而本节学 习的单摆运动轨迹是一段圆弧。教师应该让学生明确单摆是近似处理的理想化物理模型，可看 成直线上的往复运动，且重力分力提供向心力，当摆角很小时摆球的运动摆角越小，摆球的运 第1页，共 5 页 动越接近简谐运动。 （2）实验探究的操作有难度。从理论角度考虑，单摆做简谐运动的条件是摆角小于 5°， 在实际中，摆角小于 5 的单摆，其运动细节很难观察。因而在探究影响单摆周期因素实验中， 可在摆角 15°以内的情况下研究单摆的运动情况，此时由于角度引起的相对误差为 1.15%左右， 在中学物理学习中是允许的。 教学重难点 重点：让学生经历实验探究的过程，发挥“探究影响单摆周期因素”“探究单摆周期与摆长 的关系”这两个实验在提高学生实验素养上的作用。 难点：（1）根据简谐运动的受力特征，推断单摆在小角度摆动过程中做简谐运动。（2）引 导学生分析和处理实验数据，得出“单摆周期与摆长的二次方根成正比”的结论。 实验器材 细线（伸缩性小）、金属小球（开有通过球心的小孔，质量大、体积小）、带有铁夹的铁架 台、毫米刻度尺、夹子等。 教学流程 生活中的摆动现象 单摆模型 受力分析找回复力、绘制 x-t 图 单摆振动是简谐运动吗？ 探究影响单摆周期因素、探究单摆周 期与摆长的关系 实验探究 单摆周期公式 应用、课堂练习 第2页，共 5 页 教学过程 一、课程引入：通过生活中的摆动现象引入“单摆”模型 二、理论和实验证明单摆的 ... ...
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