“單擺”教學設計

教學目標：

1.知識和能力目標：

①會分析一次全振動中各物理量的變化規律；

②能正確推導單擺回復力的表達式，并由此證明單擺的運動是簡諧振動；

③牢固掌握單擺的周期公式，并學會運用。

2.過程與方法目標：

①實驗技能的培養；

②分離變量法探究科學問題。

3.情感態度價值觀目標：相互合作，發揚團隊精神是當代中學生必備的素質。

教學重點難點：

1.重點：①單擺回復力F=-mg的推導；

②單擺周期公式： T=2π

2.難點：回復力公式的推證過程。

教學過程：

教師活動1：（3分鐘復習舊課，引入新課）復習彈簧振子的運動，并設問；彈簧振子的運動是簡諧振動的依據是什么？

學生活動1：回顧舊課，思考老師的問題并回答。

教師活動2：（3分鐘介紹單擺，并指出單擺成為理想化模型的3個條件）介紹單擺，并提出單擺做為物理模型的幾個條件。

①單擺線長遠大于小球直徑；

②線的伸縮和質量可以忽略；

③不受空氣阻力。

學生活動2：看投影，傾聽，記憶（用多媒體課件展示單擺的運動）。

教師活動3：（5分鐘分析單擺一次全振動中各物理量的變化規律）1.依次分析全振動中擺長、位移、速度、加速度、回復力、動能、勢能等的變化規律；2.提問：周期與哪些因素有關？并引導可能與質量、擺長、擺角三個因素有關。

學生活動3：看投影，分析教師指出的每個物理量，并回答提問。（1.課件展示動畫圖2.課件展示受力分析圖）

教師活動4：（10分鐘指導學生在課堂上利用實驗器材探究周期的決定因素）1.提出實驗要求：共分12組。1、2、3組擺角不同，擺長、質量相同；4、5、6組、質量不同，擺長、擺角相同；7、8、9組擺長不同，質量和擺角相同；10、11、12組探究復擺。2.指導10、11、12小組的復擺實驗，指導其它各組正確地實驗操作。

學生活動4：1.按老師要求進行分組實驗；2.記錄數據并計算結果；3.與相鄰各組對比數據、討論，歸納結論(1、12組實驗器材2、投影實驗分組要求，并列表)。

教師活動5：（5分鐘匯總實驗結果集體觀察、分析、總結，得出結論)1.匯總各組數據并投影；2.引導、分析實驗結論：單擺的周期與擺球質量無關，與擺角無關，決定于擺長。

學生活動5：觀察、對比、分析各組實驗結果，并總結出規律。（1.投影列表并填寫實驗數據2.投影各組結果3.投影實驗結論）

教師活動6：（6分鐘理論證明單擺是簡諧振動）1.再次分析受力、指出回復力F=mgsinθ。2.黑板上利用極限思想推證①當θ極小時，圓弧成為直線，弧長等于弦長。即，x==弧AB，所以θ=；②△AOB為等腰三角形當θ極限小時∠A+∠B≈180°， ∠B≈90°，sinθ=；3.證明單擺是簡諧振動）。

學生活動6：傾聽，理解老師證明過程中的每個細節，并集體回答老師的誘導問題（1.黑板上做圖，證明極限公式2.多媒體：投影展示推導的簡要過程）。

教師活動7：（3分鐘介紹惠更斯的貢獻和周期公式）指出只要證明了單擺的回反力F=mg就可以用高等數學推導周期公式。由于知識所限，只給出結論T=2π。

學生活動7：傾聽，記憶（投影周期公式） 。

教師活動8：（4分鐘小結）1.實驗探究了單擺周期的決定因素，體會了分離變量法研究科學規律的優越性；2.理論推導了單擺回復力表達式F=mg3.牢固掌握單擺周期公式: T=2π。

學生活動8：回顧、傾聽（投影小結內容）

教師活動9：（5分鐘課堂練習）1.投影出課堂練習題。2.在黑板上畫圖講解第1小題。如果小球瞬時速度為0，則mgsinα也等于拉力與重力的合力，但小球速度不為0，拉力與G1的合力提供向心力，T＞G1而不能抵銷，mgsinθ不再等于拉力與重力的合力。3.分析、講解第2、3小題（略）。

學生活動9：通過分析或者計算完成習題，并思考回答老師的提問。（1.投影習題。2.投影習題答案。）

教師活動10：（布置作業）1.完成課本上作業。2.完成課后探究任務：復擺和圓維擺。

學生活動10：記錄作業（投影作業）。

（作者單位城固一中）責任編輯 楊博

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文