参考资料《单摆的周期》教学设计广东韩山师院 黄冬妮.docx
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参考资料《单摆的周期》教学设计广东韩山师院黄冬妮
《牛顿第一定律》教学设计
广东省韩山师范学院黄冬妮
【课题】牛顿第一定律
【教学时间】45分钟
【教学对象】高中高一年级学生
【教材】人教版物理必修一
【教学内容分析】
◆教材的地位和作用
牛顿第一定律是经典力学三大定律之一。
是整个力学的基础。
因为它把最基本的匀速运动和是否受力联系起来。
确立了力和运动之间的关系,是前面力的作用效果的延伸。
又为后面学习二力平衡知识,起着承前启后的作用效果。
因此可以说牛顿第一定律是本章的重点。
新课程标准对本节课的要求是:
(1)通过实验,探究单摆周期与摆长的关系;
(2)知道单摆周期与摆长、重力加速度的关系。
◆教材处理
该部分内容在教材中是以实验探究的形式出现的,先定性探究单摆周期与质量、振幅、摆长之间的关系,得出结论,并在此基础上定量探究单摆周期与摆长的关系,通过数据分析和处理后得出T∝,最后因势利导直接给出单摆周期的计算公式。
◆教材的特点
本节课包含定性和定量探究两个环节,给学生经历数据分析和处理过程提供了很好的途径,是高中物理学中不可多得的提高学生数据分析处理能力的实例之一,是培养学生发散思维、进一步提高学生科学素养的好素材。
【学生学情分析】
◆学生的心理特征
本节课授课的对象是高二的学生,它们对事物的认识已经上升到较为理性的阶段,不仅仅停留在表象上,更加关心的是现象背后的本质原因,喜欢探究,因果认识兴趣浓厚,分析问题的能力有所提升。
◆学生的知识基础
学生在学习本节课之前已经掌握了单摆的基础知识,知道什么是单摆、振幅、摆长、周期,以及单摆做简谐运动的条件。
◆学生的认知困难
学生初次接触单摆,不善于利用等效摆长的方法解释单摆运动现象,对于摆长的概念(悬点到摆球重心的距离)理解得不够透彻。
由于周期与摆长的二次方根成正比,这对于学生而言比较抽象,在猜测上存在一定的思维障碍。
【教学目标】
◆知识与技能
(1)知道单摆周期与摆长、重力加速度的关系;
(2)学会运用结论解决单摆运动问题。
◆过程与方法
(1)进一步掌握用控制变量法进行实验探究;
(2)分析生活中的单摆现象,渗透等效思想;
(3)经历数据处理过程,培养发散思维;
◆情感态度与价值观
通过实验,培养学生的辩证唯物主义观点,进一步提高学生的科学素养。
【教学重点】
通过实验,探究单摆周期与摆长的定性和定量关系。
【教学难点】
(1)运用等效摆长的方法解释单摆运动现象;
(2)由实验数据分析得出单摆周期。
【教学方法】
◆教法
实验法:
本节主要学习的内容是探究单摆周期与摆长的关系,先定性研究单摆周期与质量、振幅、摆长之间的定性关系,在此基础上结合计算机excel软件技术研究单摆周期与摆长的定量关系。
通过采用教师演示实验和学生操作实验相结合的方法进行教学,使学生从不同感官上获取新知识,加深印象,突出本节课教学的重点,体现以学生为主体的教学理念。
讲解法:
采用引导性的讲解方式,结合实验现象、直观教具、数表分析,启发学生的发散思维,使学生逐步从感性认识上升到理性认识,并从中学会利用计算机的数表软件excel处理数据,进而突破本节课教学的难点,体现以教师为主导的教学理念。
◆学法
在教师的指导下培养学生观察、分析、探究的能力、从实验中掌握科学研究方法;从直观现象中体会学习的乐趣,加强对学生发散思维的训练;经历定量探究过程,并从中形成良好的探究精神和科学素养。
【教学用具】
多媒体课件、计算机数表软件excel、自制单摆周期实验仪、自制蛇摆、直尺、学生探究器材(筷子、夹子、已知直径的摆球、摆线、标注灯、秒表)等。
【教学流程图】
【教学过程设计】
时间
教学环节和教学内容
教师活动
学生活动
教学设计意图
00
【创设情景,引入新课】
钟摆走慢了,只要将摆锤下面的螺母往上拧几下,摆钟走起来就准了。
提出疑问:
到底摆锤来回摆动的时间是由什么决定的呢?
疑惑、思考、迫不及待想知道答案
1创设情景,设下疑问引入课题,既吸引学生的注意又激发学生的学习兴趣。
②紧扣课题,为学习新知识做好充分的准备;
01
【实验探究,得出结论】
知识回顾:
1.单摆的概念
2.单摆摆长的概念
3.单摆振幅的概念
4.单摆周期的概念
实验探究:
Ø提出问题
单摆的周期可能与哪些因素有关?
Ø猜想与假设
结合示意图作合理的猜想,提出用控制变量法进行实验。
Ø设计实验与进行实验
让学生根据提示自主设计实验方案。
1
2
3
4
5①探究单摆周期与质量的关系
实验方案一:
实验方案二:
6②探究单摆周期与振幅的关系(在振幅较小情况下)
7
提问:
根据示意图猜想单摆的周期可能会和哪些因素有关?
强调:
采用质量大、体积小的摆球减小空气阻力的影响。
提问:
可以用什么方法来设计实验?
演示实验
引导学生观察、分析实验现象。
得出结论:
单摆周期与质量无关。
演示实验
引导学生观察、分析实验现象。
得出结论:
在振幅较小情况下单摆周期与振幅无关。
思考、分析、猜想
期望回答:
摆球质量、振幅、摆长、空气阻力。
期望回答1:
控制振幅不变,让两摆球偏离一定角度并保持平行后同时释放,如果摆动同步就说明周期一样。
期望回答2:
两个球靠近中线位置,同时释放,如果在摆动过程中它们总能在中间相遇,说明周期一样。
观察、思考
复习相关知识,为实验探究作好准备。
结合示意图进行猜想,使猜想有理可依。
让学生自主设计实验方案,注重培养学生分析问题、解决问题的能力。
采用自制双面实验演示仪,实验现象直观明显,
有助于学生更好地理解知识;
把实验演示仪做成可以双面用,体现环保理念、效率高,把科学性和教育性有机结合,贯彻教学原则,突出教学重点。
③探究单摆周期与摆长的关系
Ø得出结论
单摆振动的周期与摆球质量无关,在振动幅度较小时与振幅无关,但与摆长有关,摆长越长,周期也越长。
演示实验
引导学生观察、分析实验现象。
得出结论:
单摆周期与摆长有关。
摆长越长,周期越长,摆长越短,周期越短。
观察、思考
09
【应用结论,解释问题】
Ø利用等效思想分析单摆运动。
提问:
如果想让秋千摆动快一点,要选择摆线长的还是摆线短的?
提问:
这两种情况下,谁会摆动得更快?
分析、渗透等效思想。
期望回答:
摆线短的。
由于摆线短周期短,因此摆起来就更快了。
疑惑、思考
采用这些有趣的生活实例,渗透等效的思想,使学生学会运用结论解释问题,加深对新知识的理解,增强课堂趣味性,提高学生运用物理知识解决实际问题的能力。
分析,渗透等效思想
恍然大悟
12
【学生实验,定量探究】
Ø引入:
蛇摆表演
Ø探究
①介绍实验装置
(1)②实验操作要点
(2)③学生进行实验并记录数据
4excel数据汇总,寻找线性关系
5给出公式,结束定量探究
展示蛇摆表演,引入定量探究环节。
提供实验器材,结合图示讲解具体实验操作。
结合图示简要说明实验目的和实验操作要点。
A:
当摆球经过平衡位置时,形成像快门一样闪烁的光,从而确定平衡位置。
B:
多次测量求平均值减少误差。
检查、指导、提供帮助。
数据汇总,引导学生猜想单摆周期与摆长到底有怎样的关系。
总结得出惠更斯研究得出的单摆周期公式。
觉得新奇、有趣,学习积极性被调动。
做好记录,为实验探究做充分的准备,尽量减少偶然误差,提高探究效率。
觉得新奇有趣,迫不及待想做实验。
学生之间进行合作与交流,设计表格、进行实验并记录数据。
猜想1:
猜想2:
猜想3:
猜想4:
……
通过有趣的蛇摆表演引入定量探究,在引起学生注意的同时,充分调动了学生的好奇心。
使学生更加积极主动地配合老师的教学和进行定量研究,达到了双赢。
实验器材生活化,操作简单,体现生活当中处处有物理。
利用图形的直观性特点,使教学内容更容易被学生接受,深化学生对知识的理解,同时也使教学效率大大提高。
这部分体现了我的创新设计,这样的改进既增加了实验的趣味性又便于学生更准确地定位单摆摆动时的平衡位置。
采用多次测量求平均值的方式,大大地降低了偶然误差,进一步提高学生的科学素养,渗透情感态度与价值观教育。
引导操作,确保实验过程的规范性。
采用分组的形式,使学生通过交流与合作完成实验探究,培养学生的团队精神。
由于周期与摆长的二次方根成正比,这对于学生而言比较抽象,在猜测上存在一定的思维障碍,通过引导学生猜想、这两种可能,再引导猜想、。
最后利用excel软件对数据进行处理,使结果直观明了,让学生在形成实事求是的精神的同时,学会用excel软件分析和处理实验数据。
在实验基础上,总结得出公式,显得更加顺其自然,体现物理学科的实验性质,激发学习兴趣并传达了严谨的物理思维。
42
【知识迁移,引发思考】
Ø应用公式,揭开蛇摆蛇形之谜;
Ø课后思考,知识迁移。
分析、引导,结合视频动画揭开蛇摆蛇形之谜。
布置课后思考。
意识到物理的趣味性。
想自己去尝试。
思考、预习。
分析蛇摆的制作原理,一方面,起到了前后呼应和释疑的作用;
另一方面使学生学会运用公式解决问题,远离枯燥的传统习题,使课堂生动有趣。
主要考查的是学生学以致用的能力,并为下一课时的学习做好铺垫。
【板书设计】
附录一:
教学设计的创新体现
一、原创素材新颖,自制教具精美;
本节课的教学设计十分合理,循序渐进,符合学生的认知规律,原创素材新颖,自制教具精美环保,寓科学性和教育性于整个教学过程中,体现新课标的要求。
自制实验装置的特点:
Ø自制双面实验演示仪;
1.
双面可用,一面是探究单摆周期与质量的关系;另一面是探究单摆周期与振幅、摆长的关系。
体现环保理念,给学生渗透环保思想,寓教育性于教学过程中。
2.画板清晰,直观易懂,可以让学生根据画板的提示设计实验方案,体现了以教师为主导,学生为主体的教学理念,使学生进一步掌握用控制变量法进行实验。
Ø自制蛇摆装置
1.提高艺术性,提高课堂活力:
蛇形明显,使课堂的艺术性大大提高,在引起学生注意的同时,充分调动学生的兴趣,使枯燥的定量探究有了活力。
2.超越传统,远离枯燥:
制作蛇摆最基本的原理是单摆周期的计算公式,在课堂的最后分析如何利用公式制作蛇摆,远离枯燥的传统习题,使课堂生动有趣。
二、创造性地改进实验装置,使现象明显,增加实验趣味性。
Ø闪灯装置
这是该教学设计的亮点之一。
由于一般的高中学校实验设备并不齐全,要在课堂上用传感器进行学生实验比较困难,而且中学生使用这些设备不够熟练,在操作上需要耗时较多,教学效率不高。
把传统的标注台改成灯,当摆球经过平衡位置时,形成像快门一样闪烁的光,从而确定计时的最佳时刻。
这样一来既提高了课堂的趣味性,学生操作起来得心应手,同时实验现象明显,大大地减少了误差。
附录二:
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
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- 单摆的周期 参考资料单摆的周期教学设计广东韩山师院 黄冬妮 参考资料 单摆 周期 教学 设计 广东 师院