“单摆”探究式教学设计.docx

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1、“单摆”探究式教学设计 “单摆”探究式教学设计 “单摆”探究式-山东省济宁市试验中学 李志强 侯代平教学过程： 1贴近生活，引入题 在日常生活中，常常可以看到悬挂起来的物体在竖直平面内作摇摆：摆钟摆锤的摇摆，公园里小孩在荡秋千，起重机下货物的晃动悬挂物体在竖直平面内做什么运动？摆钟是利用什么原理制作的？学习了“单摆”这节后，我们就会明白了。 2探究摆的振动周期 （1）提出问题 老师展示摆钟，引导学生视察摆锤的摇摆和指针的改变，然后展示摆球、铁架台、细线等试验装置，演示摆球在竖直平面内的振动，引导学生留意视察摆球的往复运动。引导学生在视察、探讨中，联系往复运动表现出的运动周期性，提出问题： 摆的

2、振动周期与哪些因素有关？ （2）进行猜想 针对所提出的问题组织学生探讨，学生依据已有的科学学问、阅历，通过思索作出猜想： 摆的振动周期可能与摆球的振幅有关； 摆的振动周期可能与摆球的摆长有关； 摆的振动周期可能与摆球的质量有关。 探讨时，有的学生可能猜想摆的振动周期与摆球所受重力有关，很少有学生猜想摆的振动周期与重力加速度有关。 （3）设计试验 老师要引导学生探讨确定试验方法：限制变量法，并依此设计试验方案。 老师可将班级学生分成甲、乙、丙三大组（每一大组再分成若干小组）探究摆的振动周期与摆球的振幅、质量、摆长的关系。学生进行探讨，整理、归纳出所需的试验器材、试验步骤和要测的物理量（见表1）。

3、 表 1 摆的周期和重力加速度的关系在堂上不易进行试验探究，可组织学生探讨、设计试验方案。学生可能提出在高层建筑中，在升降机中，在月球上，在飞船中，在地球上的不同地区做试验。要求学生后写出详细的试验设计方案。 （4）试验探究 学生分组试验，运用仪器进行视察、测量和试验，同时记录视察和测量的结果（见表1）。 （）沟通、评估 学生分析、进行视察、测量和得出试验结果，与猜想进行比较作出说明（见表1）。各组选派代表进行沟通，启发学生评估各组试验结果，总结摆的振动周期特点：偏角较大时，摆的振动周期跟振幅大小有关；摆的振动周期跟摆球质量无关；偏角较小时，摆的振动周期跟振幅大小无关，跟摆长有关，摆线增大周期

4、变大，摆线缩短周期变小。 3探究单摆振动特征 老师：单摆是一种志向化模型，单摆由摆线和摆球两部分组成：第一，摆线需由质量不计、没有伸缩性的细线供应；其次，摆球的密度较大，而且摆球的直径要比摆线的长度小得多。这样才可将摆球看成质点，构成单摆。前面试验时供应的摆球和摆线基本符合构成单摆的条，试验用的摆可看作单摆。 （1）提出问题 在上述试验探究中学生可能提出问题：单摆振动是不是简谐运动？ （2）进行猜想 组织学生探讨，提出猜想： 单摆振动不是简谐运动，因为单摆振动周期的大小跟偏角的大小有关，不是一个定值。 不能确定。因为单摆的振动是不是简谐运动要看它受到的回复力的大小是否跟位移的大小成正比。 因为

5、在偏角较小时，单摆的周期跟振幅无关，跟摆长有关，像弹簧振子的周期那样，周期由振动物体本身确定。所以这时单摆振动是简谐运动。 （3）设计试验 组织学生探讨、归纳，确定设计思想，制定安排： 设计思想 简谐运动图像是一条余弦（或正弦）曲线，假如单摆振动是简谐运动，它的振动图像也应是一条余弦（或正弦）曲线。 制定安排 试验器材：支架，线，盛砂漏斗，硬纸板，砂。 试验步骤：把翻斗吊在支架上（摆长较长），下方放一块硬纸板纸板上画一条直线，漏斗静止不动时正好在直线的正上方。在漏斗里装满砂，让漏斗摇摆，同时沿着跟摇摆垂直的方向匀速拉动硬纸板，在偏角不同时进行试验，视察流砂在纸上形成的图像。（可能有学生会提出用

6、墨汁，彩色水代替砂；用蘸有墨汁的毛笔头、针筒代替漏斗做试验） （4）试验探究 学生分组（4人1组）试验，边视察边记录，将试验结果填入 （）沟通、评估 分析图象 偏角由610的图像渐渐接近余弦（或正弦）曲线。 在偏角较大时单摆的振动图像不是简谐运动图像，这时单摆的振动不是简谐运动。 在偏角很小时单摆的振动图象是简谐运动图像，这时单摆的振动是否肯定是简谐运动？下面进一步作理论探究。 理论推导 读读议议：学生阅读、探讨文上的内容，老师巡察指导并随时解惑。 使摆球偏离平衡位里，然后放开，摆球就在重力和拉力的作用下在一个圆弧上来回运动。重力沿悬线方向的分力和悬线的拉力的合力，方向指向圆心，成为摆球沿圃弧

7、运动的向心力，只变更摆球运动的方向。不变更运动的快慢。 因此，在探讨单摆振动的回复力时不须要考虑向心力，只考虑重力沿圆弧切线方向的分力。在偏角B很小时圆弧可以近似地，成直线，分力F可以近似地着作沿这条直线作用，单摆的回复力为。其中为摆长，x为常数。 可见，只有在偏角很小时，摆球在线性回复力的作用下运动，单摆的振动才很好地符合简谐运动力的特征，才能视为简谐运动。 探讨评估 猜想：从片面的现象分析问题得出结论，没有把握问题的主要方面来全面、辩证地分析试验现象。 猜想：是正确的。要判定某一振动是否是简谐运动要看它是否具有简谐运动的特征。在偏角很小时，单摆振动的回复力既可看成重力沿圆扳切线方向的分力也

8、可看成重力跟悬线的合力沿圆弧切线方向的分力，跟位移成正比且方向相反，单摆的振动很好地符合简谐运动的力的特征，可视为简谐运动。 猜想：有肯定的道理。振动周期不变只是简谐运动的表观特征，而一切周期性振动都有这种表观特征。依据弹簧振子的振动特点去猜想还要经过实践和理论检验。 4归纳总结 阅读本，介绍荷兰物理学家惠更斯探讨单摆振动的成果。惠更斯利用摆的等时性独创了钟摆的计时器。 结论：单摆在偏角很小的状况下做简谐运动，力的特征：F=-x。单摆做简谐运动的周期跟摆长的平方根成正比，跟重力加速度的平方根成反比，跟摆锤的质量、振幅无关，这时单摆振动周期公式为。 点评：教学中，在激发学生刻苦学习、追求真理、树

9、立为科学献身的精神的同时，还要培育学生敬重科学、实事求是、一丝不苟的科学看法。 应用扩展 问题：怎样利用单摆脱测出当地的重力加速度？ 学生探讨，介绍测量方法。 6总结方法 在摆的振动周期和单摆脱振动性质的探讨中，事实上运用了解决实际问题的一种方法：提出问题进行猜想设计试验试验探究沟通评估。 7题探讨 （1）单摆是一种志向化模型。在水平面上放置的光滑圆弧形轨道上的小球作小幅度运动，可等效成单摆模型，怎样测定它的运动周期？ （2）摆钟误差问题分析：机械摆钟可看作单摆脱处理。摆钟“走时”的误差是由于摆钟的振动周期偏大或偏小引起摆钟指针指示的时刻与真实的时刻不相符。摆钟由地面移到高山或由北京移到上海，

10、摆钟“走时”是否发生误差？怎样调整？ （3）多线摆周期测定。 制作双线摆、多线摆测定周期，探讨规律。 在本节的-中，将堂试验与创设“探究式”问题情景结合，通过抓住学问的产生过程，主动引导学生主动探究，让学生参加猜想、试验、探讨、应用等多项活动，这是一种在老师指导下的探究式教学模式。在这种教学模式中老师的指导作用主要体现在： 设计探究目标就是老师要依据教学目标和内容，确定探究的问题和探究的目标，并细心设计探究过程和方法。 创建探究条探究之前和过程中，老师应为学生供应充分的探究条。照实验条、学问条、方法条，对一些模拟探究还需细心设计好，预料探究过程中可能出现的一些问题以及解决方案等。 适当点拨引导

11、在学生的探究过程中，老师对他们的行为、方法和思维作适当的点拨和引导，来指导学生去分析、相识和解决在探究过程中出现的一些实际问题，使探究过程顺当进行，达到预期的教学目的。 师生共同评价在探究的过程中和结束后，要适时引导学生对探究的过程、方法和结论进行总结和评价。 “单摆”探究式教学设计 单摆教学设计 单摆的教学设计 探究式教学设计 探究式教学方法设计 例说数学探究式教学设计 探究式教学教案 合作探究式教学 探讨单摆的振动周期(教学设计案例) “楞次定律”的探究式教学设计 本文来源：网络收集与整理，如有侵权，请联系作者删除，谢谢！第9页 共9页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页