2.5 實驗：用單擺測重力加速度（教學(xué)設(shè)計）高二物理同步備課系列（人教版2019選擇性必修第一冊）

2.5實驗：用單擺測重力加速度（教學(xué)設(shè)計）高二物理同步備課系列（人教版2019選擇性必修第一冊）學(xué)校授課教師課時授課班級授課地點教具教材分析本課程內(nèi)容為高二物理同步備課系列（人教版2019選擇性必修第一冊）中的“2.5實驗：用單擺測重力加速度”。本課程是針對高二學(xué)生的物理實驗課程，旨在讓學(xué)生通過實驗來學(xué)習(xí)和理解重力加速度的概念。

本課程的主要內(nèi)容包括：

1.單擺的原理和構(gòu)造，讓學(xué)生了解單擺的工作原理和基本組成。

2.重力加速度的定義和測量方法，讓學(xué)生掌握如何通過單擺實驗來測量重力加速度。

3.實驗操作步驟和數(shù)據(jù)處理方法，讓學(xué)生學(xué)會如何進行實驗操作和數(shù)據(jù)處理。核心素養(yǎng)目標(biāo)本課程旨在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，主要包括科學(xué)思維、科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度等方面。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生將能夠：

1.運用科學(xué)思維分析單擺實驗中的物理現(xiàn)象，理解重力加速度的概念。

2.運用科學(xué)探究方法，進行實驗操作和數(shù)據(jù)分析，掌握測量重力加速度的技能。

3.培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度，包括對實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性有正確的認(rèn)識，以及對待實驗操作的嚴(yán)謹(jǐn)性和規(guī)范性。學(xué)情分析本課程面向的是高二學(xué)生，他們已經(jīng)具備了一定的物理基礎(chǔ)，對于物理概念和原理有了一定的了解。然而，在實際操作和數(shù)據(jù)分析方面，他們可能還存在一些不足。

首先，從知識層面來看，學(xué)生對于單擺和重力加速度的概念可能已經(jīng)有一定的了解，但是他們對這些概念的理解可能還不夠深入，需要通過實驗來進一步加深理解。同時，學(xué)生對于實驗操作和數(shù)據(jù)分析的技能可能還不夠熟練，需要通過本課程的學(xué)習(xí)來提高。

其次，從能力層面來看，學(xué)生對于物理現(xiàn)象的分析能力可能還不夠強，需要通過實驗來培養(yǎng)他們的分析能力。同時，學(xué)生對于實驗操作和數(shù)據(jù)分析的能力可能還不夠熟練，需要通過本課程的學(xué)習(xí)來提高。

再次，從素質(zhì)層面來看，學(xué)生對于科學(xué)的態(tài)度可能還不夠嚴(yán)謹(jǐn)，需要通過實驗來培養(yǎng)他們的科學(xué)態(tài)度。同時，學(xué)生對于實驗操作的規(guī)范性可能還不夠強，需要通過本課程的學(xué)習(xí)來提高。

最后，從行為習(xí)慣來看，學(xué)生可能還存在一些不良的行為習(xí)慣，如遲到、早退、不認(rèn)真聽講等，這些行為習(xí)慣會對他們的學(xué)習(xí)產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，教師需要在教學(xué)中加強對學(xué)生的管理，幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的行為習(xí)慣。教學(xué)方法與策略本課程的教學(xué)方法主要包括講授、討論、實驗和項目導(dǎo)向?qū)W習(xí)等。通過這些教學(xué)方法，可以有效地促進學(xué)生的參與和互動，提高他們的學(xué)習(xí)興趣和效率。

1.講授：在課程的開始階段，通過講授的方式向?qū)W生介紹單擺的原理和重力加速度的概念，讓學(xué)生對這些概念有一個基本的了解。

2.討論：在講授的基礎(chǔ)上，組織學(xué)生進行討論，讓學(xué)生分享他們對單擺和重力加速度的理解和看法，通過討論的方式加深學(xué)生對這些概念的理解。

3.實驗：實驗是本課程的核心部分，通過實驗的方式讓學(xué)生親身體驗單擺的工作原理和重力加速度的測量方法。在實驗過程中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生進行實驗操作和數(shù)據(jù)處理，幫助他們掌握實驗技能。

4.項目導(dǎo)向?qū)W習(xí)：在實驗的基礎(chǔ)上，可以組織學(xué)生進行項目導(dǎo)向?qū)W習(xí)，讓學(xué)生通過團隊合作的方式完成一個關(guān)于單擺和重力加速度的項目。通過項目導(dǎo)向?qū)W習(xí)，可以培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作能力和創(chuàng)新思維能力。

在教學(xué)活動中，可以設(shè)計一些具體的活動，如角色扮演、實驗、游戲等，以促進學(xué)生的參與和互動。例如，在講授單擺原理時，可以組織學(xué)生進行角色扮演，模擬單擺的工作過程，通過角色扮演的方式加深學(xué)生對單擺原理的理解。

在教學(xué)媒體和資源的使用方面，可以確定使用PPT、視頻、在線工具等。例如，在講授單擺原理時，可以使用PPT來展示單擺的原理和構(gòu)造，使用視頻來展示單擺的實際操作過程，使用在線工具來幫助學(xué)生進行數(shù)據(jù)處理和分析。通過合理地使用教學(xué)媒體和資源，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和效率。教學(xué)過程設(shè)計1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

目標(biāo)：激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引入本節(jié)課的主題。

過程：教師通過一個關(guān)于單擺的趣味故事或視頻，吸引學(xué)生的注意力，然后簡要介紹本節(jié)課的主題——用單擺測重力加速度。

2.單擺原理講解（10分鐘）

目標(biāo)：讓學(xué)生了解單擺的原理和構(gòu)造。

過程：教師通過PPT展示單擺的原理和構(gòu)造，并結(jié)合實例進行講解，讓學(xué)生對單擺有一個清晰的認(rèn)識。

3.實驗操作指導(dǎo)（20分鐘）

目標(biāo)：讓學(xué)生掌握用單擺測重力加速度的實驗操作方法。

過程：教師詳細(xì)講解實驗操作步驟，包括單擺的制作、擺長的測量、實驗數(shù)據(jù)的記錄等，并指導(dǎo)學(xué)生進行實驗操作。

4.學(xué)生小組討論（10分鐘）

目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作能力和分析問題的能力。

過程：將學(xué)生分成小組，每組學(xué)生根據(jù)實驗數(shù)據(jù)進行討論，分析實驗結(jié)果，并提出自己的見解。

5.課堂展示與點評（15分鐘）

目標(biāo)：提高學(xué)生的表達能力和自信心，及時發(fā)現(xiàn)并解決學(xué)生的問題。

過程：每組學(xué)生代表上臺展示討論結(jié)果，其他學(xué)生進行點評，教師對學(xué)生的表現(xiàn)進行評價，并針對學(xué)生的問題進行解答。

6.課堂小結(jié)（5分鐘）

目標(biāo)：總結(jié)本節(jié)課的重點內(nèi)容，鞏固學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。

過程：教師對本節(jié)課的內(nèi)容進行簡要回顧，強調(diào)重力加速度的概念和單擺實驗的操作方法，并解答學(xué)生的疑問。知識點梳理1.單擺的原理和構(gòu)造：單擺是一種簡單的機械擺動裝置，由一個重物體（擺錘）和一根細(xì)長的線（擺線）組成。單擺的原理是基于牛頓第二定律和胡克定律，當(dāng)擺錘受到重力的作用時，會沿著擺線進行周期性的擺動。單擺的周期（T）與擺長（L）和重力加速度（g）有關(guān)，周期公式為T=2π√(L/g)。

2.重力加速度的定義和測量方法：重力加速度是指物體在重力作用下自由下落的速度，其單位為m/s2。重力加速度可以通過單擺實驗來測量，具體方法是將擺錘從靜止釋放，記錄擺動的周期，然后根據(jù)周期公式計算出重力加速度。

3.實驗操作步驟和數(shù)據(jù)處理方法：進行單擺實驗時，需要先制作擺錘和擺線，測量擺長，然后進行擺動實驗，記錄擺動的周期。實驗數(shù)據(jù)處理時，需要計算擺動的平均周期，然后根據(jù)周期公式計算出重力加速度。

4.實驗誤差分析：在單擺實驗中，可能會出現(xiàn)一些誤差，如擺長測量誤差、擺動周期測量誤差等。為了減小誤差，需要進行多次實驗，并計算平均值。此外，還要注意實驗操作的規(guī)范性和準(zhǔn)確性，以保證實驗結(jié)果的可靠性。

5.實驗結(jié)果的驗證和解釋：通過單擺實驗測出的重力加速度值，可以與標(biāo)準(zhǔn)值進行比較，以驗證實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。同時，還可以解釋實驗結(jié)果與理論預(yù)測的差異，如擺長測量誤差、空氣阻力等因素的影響。

6.單擺的應(yīng)用：單擺除了可以用于測量重力加速度外，還可以應(yīng)用于其他領(lǐng)域，如計時、地震監(jiān)測等。通過單擺的周期性擺動，可以實現(xiàn)對時間的測量和地震波的監(jiān)測。

7.科學(xué)思維和科學(xué)探究：在單擺實驗中，需要運用科學(xué)思維來分析實驗現(xiàn)象，理解重力加速度的概念。同時，需要運用科學(xué)探究方法，進行實驗操作和數(shù)據(jù)分析，掌握測量重力加速度的技能。

8.科學(xué)態(tài)度和規(guī)范性：在單擺實驗中，需要培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度，包括對實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性有正確的認(rèn)識，以及對待實驗操作的嚴(yán)謹(jǐn)性和規(guī)范性。

9.團隊合作和交流：在單擺實驗中，可以組織學(xué)生進行小組討論和合作，培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作能力和交流能力。

10.創(chuàng)新思維和問題解決：在單擺實驗中，可以引導(dǎo)學(xué)生進行創(chuàng)新思維，提出新的實驗方法和問題解決方案，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和問題解決能力。重點題型整理1.單擺的周期與擺長和重力加速度的關(guān)系

題目：一個單擺的擺長為L=0.5m，測得擺動的周期為T=2s，求當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭。

答案：根據(jù)單擺周期公式T=2π√(L/g)，代入L=0.5m和T=2s，得到g=9.8m/s2。

2.單擺實驗的誤差分析

題目：在單擺實驗中，測得擺長的平均值為L=0.5m，實際擺長為L'=0.52m，求擺長的測量誤差。

答案：擺長的測量誤差為ΔL=L'-L=0.52m-0.5m=0.02m。

3.單擺實驗的數(shù)據(jù)處理方法

題目：一個單擺的擺長為L=0.5m，測得擺動的周期為T=2s，求擺動的平均周期。

答案：擺動的平均周期為T'=（T1+T2+T3）/3=（2s+2s+2s）/3=2s。

4.單擺實驗結(jié)果的驗證和解釋

題目：一個單擺的擺長為L=0.5m，測得擺動的周期為T=2s，當(dāng)?shù)氐臉?biāo)準(zhǔn)重力加速度為g=9.8m/s2，求擺動的平均周期。

答案：根據(jù)單擺周期公式T=2π√(L/g)，代入L=0.5m和g=9.8m/s2，得到T'=2π√(0.5m/9.8m/s2)=2s，與實驗測得的結(jié)果一致。

5.單擺的應(yīng)用

題目：一個單擺的擺長為L=0.5m，測得擺動的周期為T=2s，求單擺的頻率。

答案：單擺的頻率為f=1/T=1/2s=0.5Hz。作業(yè)布置與反饋1.作業(yè)布置：

（1）請學(xué)生根據(jù)本節(jié)課所學(xué)的單擺原理和重力加速度的測量方法，完成以下練習(xí)題：

（1）一個單擺的擺長為L=0.5m，測得擺動的周期為T=2s，求當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭。

（2）在單擺實驗中，測得擺長的平均值為L=0.5m，實際擺長為L'=0.52m，求擺長的測量誤差。

（3）一個單擺的擺長為L=0.5m，測得擺動的周期為T=2s，求擺動的平均周期。

（4）一個單擺的擺長為L=0.5m，測得擺動的周期為T=2s，當(dāng)?shù)氐臉?biāo)準(zhǔn)重力加速度為g=9.8m/s2，求擺動的平均周期。

（5）一個單擺的擺長為L=0.5m，測得擺動的周期為T=2s，求單擺的頻率。

（2）請學(xué)生根據(jù)本節(jié)課所學(xué)的實驗操作步驟和數(shù)據(jù)處理方法，完成以下實驗報告：

（1）實驗?zāi)康模簻y量重力加速度。

（2）實驗器材：單擺、擺線、計時器。

（3）實驗步驟：

1.制作擺錘和擺線。

2.測量擺長。

3.進行擺動實驗，記錄擺動的周期。

4.計算重力加速度。

（4）請學(xué)生根據(jù)本節(jié)課所學(xué)的實驗誤差分析，完成以下實驗誤差分析報告：

（1）實驗?zāi)康模悍治鰡螖[實驗的誤差。

（2）實驗器材：單擺、擺線、計時器。

（3）實驗步驟：

1.進行擺動實驗，記錄擺動的周期。

2.分析實驗數(shù)據(jù)，找出誤差來源。

3.計算誤差的大小。

（5）請學(xué)生根據(jù)本節(jié)課所學(xué)的實驗結(jié)果的驗證和解釋，完成以下實驗結(jié)果驗證和解釋報告：

（1）實驗?zāi)康模候炞C單擺實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（2）實驗器材：單擺、擺線、計時器。

（3）實驗步驟：

1.進行擺動實驗，記錄擺動的周期。

2.計算重力加速度。

3.與標(biāo)準(zhǔn)重力加速度進行比較，驗證實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4.解釋實驗結(jié)果與理論預(yù)測的差異。

2.作業(yè)反饋：

（1）及時批改學(xué)生的練習(xí)題，指出存在的問題，如計算錯誤、理解錯誤等，并提供正確的答案和解釋。

（2）及時批改學(xué)生的實驗報告，指出存在的問題，如實驗操作不規(guī)范、數(shù)據(jù)處理不當(dāng)?shù)?，并提供改進建議。

（3）針對學(xué)生的實驗誤差分析報告，指出存在的問題，如誤差來源分析不全面、誤差計算不準(zhǔn)確等，并提供改進建議。

（4）針對學(xué)生的實驗結(jié)果驗證和解釋報告，指出存在的問題，如實驗結(jié)果與理論預(yù)測的差異解釋不準(zhǔn)確等，并提供改進建議。教學(xué)反思與改進首先，在實驗操作方面，我會加強對學(xué)生的指導(dǎo)，確保他們能夠熟練掌握實驗操作的步驟和方法。在實驗前，我會再次強調(diào)實驗操作的規(guī)范性，并讓學(xué)生進行多次練習(xí)，以提高他們的操作熟練度。在實驗過程中，我會及時糾正學(xué)生的錯誤操作，并給予他們正確的指導(dǎo)。

其次，在數(shù)據(jù)分析方面，我會加強對學(xué)生的輔導(dǎo)，確保他們能夠熟練運用公式和計算方法。在實驗后，我會組織學(xué)生進行數(shù)據(jù)分析的培訓(xùn)，講解公式的運用和計算方法。同時，我會提供一些數(shù)據(jù)分析的練習(xí)題，讓學(xué)生進行練習(xí)，以提高他們的計算能力。

再次，在實驗誤差分析方面，我會加強對學(xué)生的引導(dǎo)，確保他們能夠全面分析實驗誤差的原因。在實驗后，我會組織學(xué)生進行誤差分析的討論，讓他們分享自己的分析結(jié)果。通過討論，學(xué)生可以相互學(xué)習(xí)，共同提高誤差分析的能力。

最后，在教學(xué)方法方面，我會考慮采用更多的互動式教學(xué)，如小組討論、實驗競賽等，以提高學(xué)生的參與度和學(xué)習(xí)興趣。通過互動式教學(xué)，學(xué)生可以更好地理解和掌握知識，同時也能夠提高他們的團隊合作能力和創(chuàng)新思維能力。板書設(shè)計-擺錘：重物體

-擺線：細(xì)長線

-周期公式：T=2π√(L/g)

②重力加速度的測量方法

-擺長測量

-周期測量

-重力加速度計算：g=4π2L/T2

③實驗操作步驟和數(shù)據(jù)處理方法

-制作擺錘和擺線

-測量擺長

-進行擺動實驗，記錄周期

-計算重力加速度

④實驗誤差分析

-擺長測量誤差

-周期測量誤差

-誤差來源分析

⑤實驗結(jié)果的驗證和解釋

-實驗結(jié)果與理論預(yù)測的比較

-誤差原因分析

⑥單擺的應(yīng)用

-計時

-地震監(jiān)測

-科學(xué)探究

在板書設(shè)計中，可以采用圖表、圖片等元素，以增加