单摆教学设计.doc

全国第四届“人教社杯”大学生物理教学技能大赛

沈阳师范大学
Shenyang Normal University

单摆

2012年8月2日
《单摆》
授课人姓名
高
授课对象
高二学生
课程类型
新课教学
课时
第一课时
教
材
分
析
教
材
地
位
与
作
用

普通高中课程标准实验教科书·物理(选修3-4)(人民教育出版社,2004年版)


《单摆》是第十一章机械振动的第四节内容。机械振动这一章是在学****了运动学,动力学及其功和能的知识后编排的,是力学的一个特例。单摆作为机械振动的一个具体实例,为巩固理解简谐运动的规律及其特点起了重要的作用,同时也为共振学****打下基础,所以本节是本章的重点内容。

教材内容分为三部分:
(1)什么是单摆
①结构特征和定义
②单摆是理想化模型
(2)单摆的运动
①演示实验法
②理论推导法
(3)单摆振动的周期
①探究影响单摆周期的因素
②单摆的周期公式的应用
教
材
分
析
教
学
三
维
目
标
1、知识与技能目标:
(1)知道单摆的结构和振动特点
(2)掌握探究单摆周期公式的方法
(3)知道单摆周期公式及简单应用
2、过程与方法目标:
(1)通过图像和受力分析法证明单摆的振动是简谐振动。
(2)通过控制变量法设计探索性实验,分析影响单摆周期的物理量。
(3)运用软件处理数据,培养学生的实验观察、分析,处理数据的能力
3、情感态度与价值观目标:
(1)认识实验的重要性,体会实验是检验真理的唯一标准。
(2)激发学生的求知欲望,在探索规律的过程中体验成功的喜悦。
(3)通过实验培养学生实事求是的科学态度和科学精神
教学
重点难点
重点:①单摆的简谐运动的分析证明②单摆的周期公式应用
难点:①证明单摆的振动是简谐运动②探究影响单摆振动周期的因素
学
情
分
析
1、学生心理分析
高二学生自主、自觉学****的能力差,需要老师不断的督促和检查;学生缺乏刻苦钻研的精神,畏难情绪严重;学生欠缺必要的学****方法,一些刻苦学****而效果较差的学生急需指导;部分学生厌学。因此对这些学生,应该更多地关注如何用生动有趣物理实验、形式多样的教学方法提高学生的学****兴趣,使其体验成功学****所获得的乐趣!
2、学生知识基础
(1)已有知识:通过前几节的学****再加上数学上的基础,已经掌握了简谐运动的相关知识,能够熟练运用控制变量法,且对摆动的物体有一定认识, 但仍难以熟练运用近似处理解决物理问题。
(2)已有能力:观察、分析、探究等能力。经历过几年物理学****过程,学生已初步具备观察、分析、探究等能力,对科学探究环节及物理研究方法已不陌生,但是实验设计探究能力尚有欠缺。
3、学生思维障碍
(1)容易认为单摆的运动都是简谐振动,不区分摆角大小
(2)容易认为摆动幅度越大,振动周期越长
教学设计创新之处及设计特色
实验创新
通过对教材分析和学情分析,发现单摆简谐运动的证明是本节课的难点。教材演示实验证明单摆做简谐运动所用到的装置是:细线下悬挂了一个除去了柱塞的注射器,注射器向下喷出一束细细的墨水。沿着与摆线垂直的方向匀速拉动一张白纸,白纸上的墨迹便画出振动图像。
通过分析,结合实际的操作,发现教材中演示实验所用的装置,存在着墨水的流量不能控制,图像不够溜流畅清晰,而且手拉白纸时难以做到匀速运动的弊端。为了提高实验的科学性、体现直观教学的理念,加深对单摆结构特征的理解,突破验证单摆运动特征这一难点,我对教材中的装置加以改进和创新,为此我精心的设计并自制了一台单摆图像演示器。
其创新之处主要体现在以下六个方面:
用注射器和输液管代替原有的细线下悬挂了的除去了柱塞的注射器,这样可以通过手用力的大小及其推拉,来改变并控制液体的流速,使图像更加清晰流畅;
利用电动机在转动的过程中缠绕白纸,从而将白纸的另外部分匀速的拉动的原理,客服了用手拉动白纸不能确保其始终匀速的问题,使实验更具科学性;
电路的电源采用的是干电池组,可以通过改变电池的节数来改变电源的电压,从而改变电动机匀速拉动白纸运动的速度,这样可以画出在不同拉动速度下的振动图像;
为了便于白纸的取放,在设计电路时,我巧妙地选择了单刀双掷开关。开关向不同的方向闭合时,电动机中会有两种方向的电流流过,这样通过控制开关,就可以实现电动机沿着所需要的转动方向转动;
夹纸器起到固定作用,保证白纸的运动方向与摆球的振动方向垂直;
整个装置支架和底座的设计,使其更具稳定性,有效地防止了单摆在振动时产生晃动而影响实验效果。
支架
摆球
电动机
电源
开关