單擺
──研究性學習課堂實錄山東省昌樂縣第二中學 張東升【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)