2024-2025學(xué)年新教材高中物理 第二章 機(jī)械振動(dòng) 5 實(shí)驗(yàn)：用單擺測(cè)量重力加速度教案1 新人教版選擇性必修第一冊(cè)

2024-2025學(xué)年新教材高中物理第二章機(jī)械振動(dòng)5實(shí)驗(yàn)：用單擺測(cè)量重力加速度教案1新人教版選擇性必修第一冊(cè)主備人備課成員課程基本信息1.課程名稱：高中物理實(shí)驗(yàn)課——用單擺測(cè)量重力加速度

2.教學(xué)年級(jí)和班級(jí)：高二年級(jí)一班

3.授課時(shí)間：2024年10月10日

4.教學(xué)時(shí)數(shù)：45分鐘

核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標(biāo)主要圍繞科學(xué)探究、物理觀念、科學(xué)思維和科學(xué)態(tài)度四個(gè)方面展開(kāi)。

1.科學(xué)探究：通過(guò)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生掌握單擺測(cè)量重力加速度的基本方法，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和問(wèn)題解決能力。

2.物理觀念：使學(xué)生理解重力加速度的概念，并能運(yùn)用單擺公式進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算，建立物理模型。

3.科學(xué)思維：培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用控制變量法進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的能力，訓(xùn)練學(xué)生的邏輯思維和數(shù)據(jù)分析能力。

4.科學(xué)態(tài)度：在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，注重實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。學(xué)情分析高二年級(jí)一班的學(xué)生整體上物理基礎(chǔ)扎實(shí)，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)有一定的了解和興趣。他們?cè)趯W(xué)習(xí)過(guò)程中表現(xiàn)出良好的思維活躍性和探究精神。但在實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)處理和物理觀念的應(yīng)用等方面，學(xué)生的能力存在一定的差異。

1.知識(shí)層面：大部分學(xué)生掌握了單擺的基本原理，了解重力加速度的概念。然而，對(duì)于單擺實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)和注意事項(xiàng)，部分學(xué)生可能掌握得不夠牢固。

2.能力層面：學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)方面的操作能力較強(qiáng)，能熟練使用實(shí)驗(yàn)儀器。但在數(shù)據(jù)處理方面，部分學(xué)生存在一定的困難，如對(duì)誤差分析、最小二乘法等統(tǒng)計(jì)方法掌握不熟練。

3.素質(zhì)層面：大部分學(xué)生具備良好的邏輯思維和分析問(wèn)題的能力，能較快地掌握新知識(shí)。然而，部分學(xué)生在面對(duì)復(fù)雜問(wèn)題時(shí)，容易產(chǎn)生焦慮情緒，影響解決問(wèn)題的效率。

4.行為習(xí)慣方面：學(xué)生們普遍具備較強(qiáng)的學(xué)習(xí)自覺(jué)性，但部分學(xué)生在課堂討論中主動(dòng)性不足，往往過(guò)于依賴?yán)蠋煹囊龑?dǎo)。此外，部分學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，對(duì)細(xì)節(jié)把握不夠，容易疏忽。

針對(duì)以上學(xué)情，教師在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)注重啟發(fā)式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究精神。對(duì)于實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理等薄弱環(huán)節(jié)，要加強(qiáng)針對(duì)性訓(xùn)練，提高學(xué)生的實(shí)踐能力。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生在課堂討論中積極發(fā)言，培養(yǎng)他們的自主學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師應(yīng)注重引導(dǎo)，讓學(xué)生充分理解實(shí)驗(yàn)原理，培養(yǎng)他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。學(xué)具準(zhǔn)備多媒體課型新授課教法學(xué)法講授法課時(shí)第一課時(shí)師生互動(dòng)設(shè)計(jì)二次備課教學(xué)資源1.軟硬件資源：實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的單擺實(shí)驗(yàn)儀器、計(jì)算機(jī)、投影儀、白板等。

2.課程平臺(tái)：學(xué)校提供的教學(xué)管理系統(tǒng)，可用于發(fā)布課程資料、交流討論等。

3.信息化資源：多媒體教學(xué)課件、實(shí)驗(yàn)操作視頻、相關(guān)學(xué)術(shù)論文等。

4.教學(xué)手段：講授法、實(shí)驗(yàn)操作指導(dǎo)、小組討論、問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)等。教學(xué)實(shí)施過(guò)程1.課前自主探索

教師活動(dòng)：

-發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：通過(guò)在線平臺(tái)或班級(jí)微信群，發(fā)布預(yù)習(xí)資料（如PPT、視頻、文檔等），明確預(yù)習(xí)目標(biāo)和要求。

-設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問(wèn)題：圍繞單擺實(shí)驗(yàn)原理，設(shè)計(jì)一系列具有啟發(fā)性和探究性的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生自主思考。

-監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：利用平臺(tái)功能或?qū)W生反饋，監(jiān)控學(xué)生的預(yù)習(xí)進(jìn)度，確保預(yù)習(xí)效果。

學(xué)生活動(dòng)：

-自主閱讀預(yù)習(xí)資料：按照預(yù)習(xí)要求，自主閱讀預(yù)習(xí)資料，理解單擺實(shí)驗(yàn)的基本原理。

-思考預(yù)習(xí)問(wèn)題：針對(duì)預(yù)習(xí)問(wèn)題，進(jìn)行獨(dú)立思考，記錄自己的理解和疑問(wèn)。

-提交預(yù)習(xí)成果：將預(yù)習(xí)成果（如筆記、思維導(dǎo)圖、問(wèn)題等）提交至平臺(tái)或老師處。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：引導(dǎo)學(xué)生自主思考，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。

-信息技術(shù)手段：利用在線平臺(tái)、微信群等，實(shí)現(xiàn)預(yù)習(xí)資源的共享和監(jiān)控。

作用與目的：

-幫助學(xué)生提前了解單擺實(shí)驗(yàn)，為課堂學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。

-培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立思考能力。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動(dòng)：

-導(dǎo)入新課：通過(guò)故事、案例或視頻等方式，引出單擺實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

-講解知識(shí)點(diǎn)：詳細(xì)講解單擺實(shí)驗(yàn)的原理和操作步驟，結(jié)合實(shí)例幫助學(xué)生理解。

-組織課堂活動(dòng)：設(shè)計(jì)小組討論、實(shí)驗(yàn)操作等活動(dòng)，讓學(xué)生在實(shí)踐中掌握實(shí)驗(yàn)技能。

-解答疑問(wèn)：針對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)中產(chǎn)生的疑問(wèn)，進(jìn)行及時(shí)解答和指導(dǎo)。

學(xué)生活動(dòng)：

-聽(tīng)講并思考：認(rèn)真聽(tīng)講，積極思考老師提出的問(wèn)題。

-參與課堂活動(dòng)：積極參與小組討論、實(shí)驗(yàn)操作等活動(dòng)，體驗(yàn)單擺實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用。

-提問(wèn)與討論：針對(duì)不懂的問(wèn)題或新的想法，勇敢提問(wèn)并參與討論。

教學(xué)方法/手段/資源：

-講授法：通過(guò)詳細(xì)講解，幫助學(xué)生理解單擺實(shí)驗(yàn)的原理和操作步驟。

-實(shí)踐活動(dòng)法：設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生在實(shí)踐中掌握實(shí)驗(yàn)技能。

-合作學(xué)習(xí)法：通過(guò)小組討論等活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通能力。

作用與目的：

-幫助學(xué)生深入理解單擺實(shí)驗(yàn)的原理和操作步驟，掌握實(shí)驗(yàn)技能。

-通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和解決問(wèn)題的能力。

-通過(guò)合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通能力。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動(dòng)：

-布置作業(yè)：根據(jù)單擺實(shí)驗(yàn)，布置適量的課后作業(yè)，鞏固學(xué)習(xí)效果。

-提供拓展資源：提供與單擺實(shí)驗(yàn)相關(guān)的拓展資源（如書(shū)籍、網(wǎng)站、視頻等），供學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)。

-反饋?zhàn)鳂I(yè)情況：及時(shí)批改作業(yè)，給予學(xué)生反饋和指導(dǎo)。

學(xué)生活動(dòng)：

-完成作業(yè)：認(rèn)真完成老師布置的課后作業(yè)，鞏固學(xué)習(xí)效果。

-拓展學(xué)習(xí)：利用老師提供的拓展資源，進(jìn)行進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和思考。

-反思總結(jié)：對(duì)自己的學(xué)習(xí)過(guò)程和成果進(jìn)行反思和總結(jié)，提出改進(jìn)建議。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：引導(dǎo)學(xué)生自主完成作業(yè)和拓展學(xué)習(xí)。

-反思總結(jié)法：引導(dǎo)學(xué)生對(duì)自己的學(xué)習(xí)過(guò)程和成果進(jìn)行反思和總結(jié)。

作用與目的：

-鞏固學(xué)生在課堂上學(xué)到的單擺實(shí)驗(yàn)知識(shí)和技能。

-通過(guò)拓展學(xué)習(xí)，拓寬學(xué)生的知識(shí)視野和思維方式。

-通過(guò)反思總結(jié)，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的不足并提出改進(jìn)建議，促進(jìn)自我提升。教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

（1）科普文章：為學(xué)生提供關(guān)于重力加速度在現(xiàn)代科技領(lǐng)域應(yīng)用的科普文章，如航天、地震預(yù)測(cè)等，幫助學(xué)生了解重力加速度在實(shí)際生活中的重要性。

（2）物理學(xué)史：介紹科學(xué)家伽利略、牛頓等對(duì)重力加速度的研究成果，以及他們?cè)谖锢韺W(xué)發(fā)展中的貢獻(xiàn)，幫助學(xué)生了解重力加速度的歷史背景。

（3）實(shí)驗(yàn)視頻：提供其他單擺實(shí)驗(yàn)的視頻，如復(fù)雜單擺、非理想單擺等，讓學(xué)生了解單擺實(shí)驗(yàn)的多樣性，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力。

（4）學(xué)術(shù)研究：為學(xué)生提供關(guān)于單擺實(shí)驗(yàn)的學(xué)術(shù)論文，讓學(xué)生了解單擺實(shí)驗(yàn)在學(xué)術(shù)研究中的應(yīng)用，提高學(xué)生的學(xué)術(shù)素養(yǎng)。

2.拓展建議：

（1）讓學(xué)生閱讀科普文章，了解重力加速度在實(shí)際生活中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

（2）讓學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)史，了解重力加速度的研究歷程，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神。

（3）讓學(xué)生觀看實(shí)驗(yàn)視頻，學(xué)習(xí)不同類型的單擺實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力。

（4）讓學(xué)生閱讀學(xué)術(shù)論文，了解單擺實(shí)驗(yàn)在學(xué)術(shù)研究中的應(yīng)用，提高學(xué)生的學(xué)術(shù)素養(yǎng)。

（5）組織學(xué)生進(jìn)行小研究，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)單擺實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。內(nèi)容邏輯關(guān)系①單擺實(shí)驗(yàn)原理：詳細(xì)闡述單擺實(shí)驗(yàn)的基本原理，包括單擺的周期公式、重力加速度的計(jì)算方法等，讓學(xué)生理解單擺實(shí)驗(yàn)的物理意義。

②實(shí)驗(yàn)操作步驟：明確單擺實(shí)驗(yàn)的操作步驟，包括擺長(zhǎng)測(cè)量、周期測(cè)量等，以及實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)，如擺角控制、空氣阻力的影響等。

③數(shù)據(jù)處理與分析：講解如何進(jìn)行單擺實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理，包括誤差的分析、最小二乘法等統(tǒng)計(jì)方法的應(yīng)用，以及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行合理分析的方法。課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測(cè)1.課堂小結(jié)

本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了用單擺測(cè)量重力加速度的實(shí)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們了解了單擺的周期公式，掌握了如何通過(guò)測(cè)量單擺的周期來(lái)計(jì)算重力加速度的方法。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們學(xué)習(xí)了如何控制擺角、如何減小空氣阻力的影響等實(shí)驗(yàn)技巧。同時(shí)，我們還學(xué)習(xí)了如何對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，包括誤差的分析和最小二乘法的應(yīng)用。

2.當(dāng)堂檢測(cè)

（1）填空題

①單擺的周期公式為_(kāi)_________。

②用單擺測(cè)量重力加速度的實(shí)驗(yàn)中，需要控制的變量有__________。

③在實(shí)驗(yàn)中，為了減小空氣阻力的影響，我們可以__________。

（2）選擇題

①在單擺實(shí)驗(yàn)中，擺角應(yīng)控制在__________范圍內(nèi)。

A.0°B.5°C.10°D.20°

②在數(shù)據(jù)處理中，我們通常采用__________來(lái)減小誤差。

A.平均值B.中位數(shù)C.眾數(shù)D.最大值和最小值

（3）解答題

請(qǐng)根據(jù)以下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算重力加速度的大小。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

擺長(zhǎng)L=1.0m

擺動(dòng)周期T=2.0s

解答：

__________課后作業(yè)1.請(qǐng)根據(jù)單擺的周期公式，計(jì)算在不同擺長(zhǎng)下單擺的周期。

答案：

擺長(zhǎng)L=0.5m時(shí)，周期T=1.0s

擺長(zhǎng)L=1.0m時(shí)，周期T=2.0s

擺長(zhǎng)L=1.5m時(shí)，周期T=2.5s

擺長(zhǎng)L=2.0m時(shí)，周期T=3.0s

擺長(zhǎng)L=2.5m時(shí)，周期T=3.5s

2.請(qǐng)根據(jù)單擺實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，計(jì)算不同擺長(zhǎng)下重力加速度的大小。

答案：

擺長(zhǎng)L=0.5m時(shí)，重力加速度g=9.8m/s2

擺長(zhǎng)L=1.0m時(shí)，重力加速度g=9.8m/s2

擺長(zhǎng)L=1.5m時(shí)，重力加速度g=9.8m/s2

擺長(zhǎng)L=2.0m時(shí)，重力加速度g=9.8m/s2

擺長(zhǎng)L=2.5m時(shí)，重力加速度g=9.8m/s2

3.請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算單擺實(shí)驗(yàn)的誤差。

答案：

擺長(zhǎng)L=0.5m時(shí)，誤差ΔL=±0.005m

擺長(zhǎng)L=1.0m時(shí)，誤差ΔL=±0.005m

擺長(zhǎng)L=1.5m時(shí)，誤差ΔL=±0.005m

擺長(zhǎng)L=2.0m時(shí)，誤差ΔL=±0.005m

擺長(zhǎng)L=2.5m時(shí)，誤差ΔL=±0.005m

4.請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算單擺實(shí)驗(yàn)的相對(duì)誤差。

答案：

擺長(zhǎng)L=0.5m時(shí)，相對(duì)誤差ΔL/L=±0.5%

擺長(zhǎng)L=1.0m時(shí)，相對(duì)誤差ΔL/L=±0.5%

擺長(zhǎng)L=1.5m時(shí)，相對(duì)誤差ΔL/L=±0.5%

擺長(zhǎng)L=2.0m時(shí)，相對(duì)誤差ΔL/L=±0.5%

擺長(zhǎng)L