《單擺》教學(xué)設(shè)計(jì)

1、單擺教學(xué)設(shè)計(jì) （人教版，選修 3-4 ） 一、教學(xué)目標(biāo) （一） 知識(shí)與技能 1.1. 認(rèn)識(shí)單擺模型； 2.2. 懂得作單擺的受力分析，并能推導(dǎo)回復(fù)力公式； 3.3. 掌握顯示單擺圖像的沙漏實(shí)驗(yàn)； 4.4. 了解單擺的周期跟什么因素有關(guān)，掌握單擺周期公式； 5.5. 了解單擺在實(shí)際中的應(yīng)用，運(yùn)用單擺周期公式解決實(shí)際問(wèn)題。 （二） 過(guò)程與方法 1.1. 理論與實(shí)踐相結(jié)合； 2.2. 培養(yǎng)化抽象為具體的能力及邏輯推理能力； 3.3. 學(xué)會(huì)用近似法推導(dǎo)公式。 （三）情感態(tài)度與價(jià)值觀 1.1. 逐步養(yǎng)成學(xué)會(huì)質(zhì)疑、思考的習(xí)慣； 2.2. 培養(yǎng)學(xué)生合作學(xué)習(xí)的意識(shí)。 二、重難點(diǎn) （一）難點(diǎn)：證明單擺來(lái)回?cái)[動(dòng)是

2、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。 （二）重點(diǎn)：?jiǎn)螖[周期公式及其應(yīng)用。 三、教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程 （一）趣味實(shí)驗(yàn)引入 1 1給學(xué)生看一段課前錄制好的視頻。 視頻中，水杯先是來(lái)回運(yùn)動(dòng) （幾乎在一水平線上做來(lái)回運(yùn)動(dòng)） ；讓學(xué)生猜想， 水杯的運(yùn)動(dòng)是怎樣實(shí)現(xiàn)的。再把水杯運(yùn)動(dòng)的“真相”告訴學(xué)生：水杯被一根長(zhǎng)繩 所系，在來(lái)回?cái)[動(dòng)。 2.2.游戲 課前，在教室門口吊著水杯，讓一學(xué)生站著不能動(dòng)，手拉起水杯緊貼鼻子處, 并釋放。（釋放前，強(qiáng)調(diào)改學(xué)生不能動(dòng)，營(yíng)造緊張氛圍，讓全班學(xué)生猜想后果） 試驗(yàn)后，讓親身經(jīng)歷的學(xué)生說(shuō)一兩句感受。 3.3. 教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入本節(jié)課的教學(xué)要點(diǎn) 在視頻中，水杯的擺動(dòng)幅度越來(lái)越小，在游戲中，水杯撞不到鼻子，也就是 擺

3、動(dòng)的幅度也越來(lái)越小，這是為什么呢？ 預(yù)計(jì)學(xué)生會(huì)回答，這是阻力影響的結(jié)果。 （二）單擺模型 1.1. 教師：在生活中，我們經(jīng)?？吹綉覓炱饋?lái)的物體在豎直面內(nèi)來(lái)回?cái)[動(dòng)，我們 這節(jié)課的任務(wù)，就是研究這類模型的運(yùn)動(dòng)。我們用細(xì)繩懸掛著一個(gè)小球來(lái)代替它 們，如果 J 線的質(zhì)量和球的質(zhì)量相比可以忽略，球的直徑和線的長(zhǎng)度相比可以忽略, 球所受的空氣阻力和球的重力相比可以忽略，就可以把這樣的裝置叫做單擺。 2.2. 引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)單擺的特點(diǎn)： （1 1） 線的質(zhì)量和球的質(zhì)量相比可以忽略； （2 2） 球的直徑和線的長(zhǎng)度相比可以忽略； （3 3） 球所受的空氣阻力和球的重力相比可以忽略。 （三）證明單擺的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)

4、動(dòng) 1.1. 回顧簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，并引導(dǎo)學(xué)生如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明單擺的來(lái)回?cái)[動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn) 動(dòng)。 （1 1） 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律：振動(dòng)圖像是一條正弦曲線；回復(fù)力 F F= =- -kx.kx. （2 2） 引導(dǎo)學(xué)生從運(yùn)動(dòng)圖像和回復(fù)力兩方面探究。 2.2. 教師演示：從振動(dòng)圖像證明 教師演示實(shí)驗(yàn)：在水球下方放一軌道，調(diào)節(jié)軌道一端高度，讓小車能夠帶著 薄紙板做勻速直線運(yùn)動(dòng)（通過(guò)位移記錄時(shí)間），在水中中裝滿水。把水球拉開(kāi)- 小角度并釋放，同時(shí)釋放小車使其做勻速直線運(yùn)動(dòng)。 最終流在薄紙板上的水的痕跡所成的圖形剛好是正弦圖像， 證明水球做的是 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。 3 3學(xué)生合作推導(dǎo)：從回復(fù)力證明 同桌討論如何推導(dǎo)小球來(lái)回?cái)[動(dòng)

5、的回復(fù)力，并通過(guò)數(shù)碼展示臺(tái)展示學(xué)生的推 通過(guò)推導(dǎo)，可以證明，單擺做的是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。 （四） 單擺的周期 教師：?jiǎn)螖[的來(lái)回?cái)[動(dòng)屬于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，那么我們?cè)鯓忧髥螖[的振動(dòng)周期呢？ 單擺的振動(dòng)周期和那些因素有關(guān)呢？ 學(xué)生猜想：小球質(zhì)量、擺長(zhǎng)、振幅 學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究 實(shí)驗(yàn)器材：鐵架臺(tái)、不同材質(zhì)的小球、繩子、秒表。 教師提示實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法 學(xué)生分組設(shè)計(jì)方案，并動(dòng)手實(shí)驗(yàn)。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)，可以分析單擺周期與擺長(zhǎng)有關(guān)，與小球質(zhì)量、振幅大小無(wú)關(guān)， 。 數(shù)據(jù)處理：通過(guò)大致分析，可知單擺周期 T T 與擺長(zhǎng)的二次方 I I2有關(guān)。教師將 學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)錄入電子表格，并且生成圖像，得到一條傾斜的直線。從圖線可 以得到關(guān)系式 （五） 單擺周期公式的應(yīng)用 1 1 實(shí)際應(yīng)用：周期是 2s2s 的單擺叫秒表，已知 g =10m/s2，求秒擺的擺長(zhǎng)。導(dǎo)過(guò)程。 （直接應(yīng)用單擺周期公式就可以求解） 2.2.分組討論：用單擺測(cè)重力加速度 g g 實(shí)驗(yàn)原理：由