單擺

【教材分析】

“單擺”選自高二《物理》第八章“機械振動機械波”的第二節，在學生認識了簡諧運動，掌握了簡諧運動的基本特征之后，為進一步形成概念，掌握規律，教材特安排了簡諧運動的典型實例──“單擺”這節課。

【教學過程】

一、課題導入

師：我們學習了簡諧運動及其運動特點（展示簡諧運動的課件）。今天，我們來共同研究簡諧運動的一個典型實例──單擺。

（出示單擺，介紹其構造；說明在擺角很小時，單擺的運動可視為簡諧運動。

演示實驗：單擺的運動。

演示實驗：兩擺長不等的單擺同時運動。）

師：同學們通過觀察，上述兩個不同的單擺其振動周期一樣嗎?

生：不一樣。

師：那么，單擺的振動周期跟哪些因素有關呢?這就是本節課所要研究的主要問題。

二、新課教學

1.猜想

師：同學們從單擺的構造可猜想一下，單擺的振動周期可能跟哪些因素有關?

（同學們經過短暫熱烈的討論，提出了可能的三個因素：①擺長；②擺球的質量；③擺角。）

2.優化方案

師：下面同學們每四人一組，自主實驗，進行探究。實驗前，應先思考一下方案的設計，便于我們科學地進行實驗。

（學生思考）

生：老師，驗證振動周期與重力加速度是否有關，我們想不到有什么可行的辦法。

師：同學們安靜!剛才這位同學提的問題很好，大家不妨先考慮一下如何解決這個問題?

（學生又展開了熱烈的討論。最后經過爭論，一致同意采納李福田同學的建議，制作一個“磁性單擺”，用磁鐵對擺球向下的引力來模擬重力加速度的變化。）

師：李福田同學的方案很獨特，我非常感興趣。為節約時間，提高效率，你們在分組實驗的基礎上，再進行分工，共同來完成這一科研課題。

3.分組實驗

學生分組實驗。教師邊指導，邊參與同學們的實驗。

4.數據處理

在數據處理過程中，同學們遇到了難題，他們面對著一堆數據，不知所措。教師適時進行了點撥。

師：該實驗的數據處理的確有一定的難度，同學們不妨嘗試一下利用圖像來尋求物理量間的關系，這實際上也是科學研究的一種重要方法。比如作t—l、t—l2、t—等的函數圖像。

生：周期與擺長的關系可利用圖象來尋找，但周期與加速度的關系卻無法定量分析，怎么辦?

師：現有的實驗條件是無法辦到的，那就只能定性地分析一下了，如果同學們有什么好的辦法，可提出來共同探討。

（同學們忙碌地處理數據。一會兒，有一組同學驚喜地喊道：“找到了，找到了!”他們拿著處理的數據情不自禁地站了起來，吸引了同學們的眼光。該組同學第一個發現了t—的圖像近似為一條直線!不簡單!）

5.成果展示

找出幾位同學代表，用投影儀輪流展示他們的實驗思路、實驗過程、數據處理、實驗結論以及實驗中應該注意的問題和減小誤差的方法等。

成果展示中，李福田同學的“磁性單擺”雖然只能定性地演示單擺的擺動周期與重力加速度的關系，但卻實實在在地吸引了同學們的眼球。

6.閱讀與練習

學生閱讀課文，形成概念，掌握規律。閱讀完課文后，及時練習課后練習的1~3題，找兩位同學投影他們的練習作業，師生共同點評。

7.教學總結

①鼓勵后進，表揚先進。

②投影單擺的振動周期公式。

8.作業布置

設計某一方案定量驗證振動周期與重力加速度的關系。

點評：

以創新精神和實踐能力為主要特點的研究性學習，使得傳統教學中教師與學生的角色發生了根本性的變化，體現了以學生為本的教學理念。這節課，學生是科研者，他們親身實踐科學研究的思想和方法，體會到了科學研究的艱辛與歡樂，這正是研究性學習的基本理念──人文性的體現。（點評者：孟慶利）