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人教社高中物理第二册(必修加选修)第九章第四节
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上传时间: 2014-08-16
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《单 摆》
人教社高中物理第二册（必修加选修）第九章第四节
学校：成都市玉林中学 姓名：蒋燕
一、教材与学情分析
1．教材分析
单摆是简谐运动的一个重要实例，通过这一节的学习，可以加深对简谐运动基本概念、图象、运动规律的认识，所以这一节课在第九章“机械运动”中处于非常重要的位置。本节内容包括单摆模型的构成、单摆做简谐运动的证明和振动的周期三个知识板块，其中单摆做简谐运动的回复力和周期公式的理解是本节的重点，单摆做简谐运动条件的理论推导和影响振动周期的因素的探究是本节的难点。
2．学情分析
学生在学习本节课之前，已经对振动、简谐运动、回复力、周期等知识有了初步了解。学生根据已有的动力学知识，通过对单摆运动的观察，可分析出单摆同时参与了圆周运动和振动两种运动，并可对单摆进行受力分析，但是什么力提供了它振动的回复力学生不是很明确，要定量的证明单摆的振动是简谐运动难度很大。对于影响单摆振动周期的因素，学生从日常生活经历中容易形成错误的经验，认为摆球的质量和振幅也会影响单摆的周期，并在以后处理相关题目时屡犯错误；而学生在前面的物理学习中已经多次接触过用控制变量的实验方法来研究多变量物理问题。有了思维基础，所以可以通过学生猜想、设计实验验证猜想来探究影响单摆振动周期的因素。
二、教学目标
1.通过对单摆结构的学习，知道单摆是一种理想化的物理模型，学会用恰当的方法建立物理模型。
2.通过“观察思考→定性分析→定量推导 ”得出单摆做简谐运动的条件，知道单摆的回复力，学会用近似处理方法来解决相关物理问题。
3.通过“观察模型→提出猜想→实验探究→展示交流→归纳总结”来探究影响单摆周期的因素，掌握利用“控制变量”来研究物理问题的实验方法，在合作与交流中不同程度的体验到探究的乐趣与成功的喜悦。
三、教学媒体
1.单摆、停表、刻度尺、铁架台、蹄形磁铁若干组（供学生选用）。
2.多媒体（投影仪）、单摆运动模拟flash课件。
四、设计思路
根据教材的重难点和学情分析，本节教材设计的主要思路为：
1．单摆的回复力和运动情况比较复杂，给学生呈现直观的物理过程，并辅以单摆运动模拟flash课件，通过教师的引导，让学生从单摆运动和力的关系着手，认识回复力。
2．在摆角很小时，单摆做简谐运动的证明对于学生来说难度较大，因此教学中应突出证明过程的思维方法。具体的设计是：让学生对比已经得出的回复力方程F回= mgsinθ和简谐运动的回复力方程F＝，找到突破口——即找出sinθ和x的关系，再给出sinθ和θ 关于 1~10。的数据表，介绍近似处理法，得出sinθ和θ几乎相等的结论。这种设计可以使学生有一个自然的从感性认识上升到理性认识的跨越，从而有效突破难点。
3．教材对于影响单摆周期的因素这个知识点的处理是通过教师演示实验→学生观察分析实验→师生共同讨论得出结论的，采取的是以演示实验为载体，教师引导学生思维为主线，师生互动的方式来完成教学的，教师在教学活动中占主导地位。但我认为，单摆这个事例在日常生活中随处可见，单摆的周期具有较强的观测性，教师若能营造一定的思维环境，学生可以根据已有的知识进行猜想，独立设计实验定性或定量的进行探究，这样以学生自主活动为主线的教学更能激发学生的想象力和创造力，让学生在实验探究的过程中学到更多的知识。传统教学方式中教师主要关注的是学生对知识结论的掌握，这个教学设计要求教师更为关注学生对知识探究的体验：通过实验探究，学生可以再一次熟悉多个变量问题的实验研究方法——控制变量法；通过实验探究，学生可以体验探究物理问题过程的艰辛和快乐，增强自信心；通过交流展示，可以激发和碰撞出学生思维的火花，增强他们对自己思考能力和综合分析能力的认识；这样在自主活动中不但能深刻的理解影响单摆周期的因素，更促进了学生多方面的思维和能力的发展。
五、教学过程
教学环节
（时间）
教师活动
学生活动
设计意图
新课引入
（1′）
故事引入：伽利略观察摇摆的挂灯，研究出单摆的等时性，制出了第一台准确计时的仪器。
提出问题：为什么挂灯摆动一次的时间总是相等的？
学生听故事、思考问题。
以有趣的故事引入，激发学生的兴趣和思考的欲望，营造轻松的学习氛围。
知识回顾
（2′）
复习提问：
①什么叫机械振动？
②什么样的运动叫简谐运动？
③简谐运动的条件？
学生思考回答
学生对已有的知识储备进行检索、整理，为单摆的学习做准备。
建立模型
（4′）
教师讲解单摆的结构要求，强调它是实际摆的理想化模型。
对学生的举例及判断给予激励性和启迪性的评价。
学生阅读单摆结构的介绍。
举出生活中的实际摆，并判断是否是单摆。
学生初步掌握抓住主要因素，忽略次要因素，建立理想化模型的方法，并知道单摆模型的结构。
研究单摆
运动情况
（3′）
演示单摆的运动，对学生的分析给予评价或适当的提示。
学生观察单摆的运动，并分析摆球参与的运动。
锻炼学生对复杂运动的观察能力和分析能力。
研究单摆
受力情况
（4′）
引导学生对单摆进行受力分析，强调运动和力的对应关系。
演示单摆运动和受力的flash动画。
学生对摆球进行受力分析，找到让单摆振动的回复力，并明确回复力的来源。
学生通过对运动和力的关系分析得出使摆球振动的回复力，再一次整合力学相关知识，并加深对回复力的理解。
推导单摆
做简谐运
动的条件
（5′）
引导学生对比单摆振动的回复力和简谐运动的回复力方程，比较sinθ和θ 在1~10。范围内的大小，找出x、θ、sinθ之间的关系。
学生找到联系两个方程的量，在老师的引导下推导出单摆做简谐运动的回复力的方程，找到单摆做简谐运动的条件。
通过定量推导得出单摆做简谐运动的条件，学会用近似处理方法来解决物理问题，提高推理能力。
探究影响单摆振动周期的因素
（15′）
提出问题，
对学生的直觉思维给予激励性的评价。
学生猜想，可阐述猜想的理由。
学生凭自己的经验对影响单摆振动周期的因素的猜想过程激发了探究的热情，通过实验的设计和验证得出结论，进一步掌握研究多个变量问题的实验方法。
引导学生设计实验方案。
学生根据猜想设计分组实验。
巡视学生实验，并进行适当的点拨。
学生进行分组实验、处理数据或记录结果。
交流展示
（4′）
提供多媒体展示平台，营造学生交流的氛围。
肯定展示过程中的闪光点，并对学生的思维活动给予适时的启迪。
师生共同归纳得出结
论。
介绍周期公式
猜想不同因素的实验小组派同学来展示其实验设计及结果，其它同学可对展示的实验进行提问或评价。
让学生在交流中思维碰撞，互相学习，获得知识。
小 结
（2′）
介绍单摆应用，对本节内容进行小结。
学生共同参与小结。
让学生形成本节知识体系的脑图。
作 业
课本P32练习四
巩固、应用知识。
【板书】：
六、教学反思：
1．从课堂学生的反映可看出少部分学生对单摆的回复力以及单摆做简谐运动的证明过程的教学不能及时跟进，课后作业也反馈出学生对这部分知识没有完全消化。经过了解和分析发现，这是学生长期只注重知识点本身的记忆和理解，不注重知识的联系和支撑知识的思维方法而造成的，以后的教学中要加强学生这方面的训练，提高学生的思维能力，让学生知其然更知其所以然。
2、学生在新课中通过设计实验并验证自己的猜想，极大的激发了学生的兴趣，学生通过亲身体验得出实验结论加深了对单摆周期公式的认识，大步分学生轻松的掌握了这个知识点，但猜想和设计实验常常会出现突发问题，教师如果没有做好充分准备，就驾御不好课堂、不能完成教学任务。在部分班实施教学时，发现自己知识储备不足，准备不够充分，不能及时解决个别学生的问题，所以还得不断提高自己业务能力和综合素质，课前做好处理突发问题的各种预案，才能轻松应对开放式的课堂。
【基本任务分析】：
附：学生设计实验数据处理表：
学生探索实验：影响单摆周期的因数
控制 不变，改变量 。
次 数
改变量（ ）
振动30次的时间（秒）
周期（秒） 振动1次的时间
实验结论
1
2
实验小组成员： 。
注：一些学生设计的是对比观察实验，振动的时间和周期两栏内容不同。
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