单摆设计
单摆教学设计
学习内容单摆（1）学习类型新课学习学习目标1.理解单摆振动的特点及它做简谐运动的条件；掌握单摆振动的周期公式。
2．观察演示实验，概括出周期的影响因素，培养学生由实验现象得出物理结论的能力。
3．在做演示实验之前，可先提出疑问，引起学生对实验的兴趣，让学生先猜想实验结果，由教师实验验证，使学生能更好的有目的去观察实验。
学习重点掌握好单摆的周期公式及其成立条件学习难点单摆回复力的分析学习方法与学具三个单摆：两个摆长相同，质量不同；两个摆长不同实验法知识点梳理学习过程一、复习与回忆：1．问题：什么是简谐运动？2．（演示单摆实验）这一小球作什么运动？二、单摆：1．结构：2．问题：物理量 B C O D A回复力位移速度加速度3．作几个有效的近似：(1)sinα≈α；(2)在小角度下AO直线与AO弧线近似相等。
这两个近似成立的条件是摆角很小，α＜5°。
由投影片我们可知α在5°之内，并且以弧度为角度单位，sinα≈α。
4．推导回复力：α＜5°的情况下：5．单摆振动是简谐运动：特征：条件：6．单摆的周期：实验研究目的：单摆的周期与什么因素有关？思路：将不同类型的单摆进行演示实验，其中有长度不同、小球质量不同、角度不同等，根据实验的初步结论确定假说。
实验假说：实验方法：[演示1] 将摆长相同，质量不同的摆球拉到同一高度释放。
现象：结论：[演示2] 摆角小于 5°的情况下，把两个摆球从不同高度释放。
现象：结论：[演示3] 取摆长不同，两个摆球从某一高度同时释放，注意要α＜5°。
现象：结论：经过一系列的理论推导和证明得到：周期的公式：条件：文字描述：7．从单摆周期的这种与振幅无关的性质，叫做等时性。
从这种性质中我们可以得到什么结论？8．等时性的还会受到哪些因素的影响？巩固练习：1.已知在单摆a完成10次全振动的时间内，单摆b完成6次全振动，两摆长之差为1.6 m，则两单摆摆长L a与L b分别为（)A.L a=2.5 m，L b=0.9 mB.L a=0.9 m，L b=2.5 mC.L a=2.4 m，L b=4.0 mD.L a=4.0 m，L b=2.4 m思路解析：单摆完成一次全振动所需的时间叫单摆振动周期，据题设可知a、b两摆的周期之比为：，由单摆周期公式T=2π得：，据题设L b-L a=1.6 m，联立解得L a=0.9 m，L b=2.5 m.答案：B2.在一个单摆装置中，摆动物体是个装满水的空心小球，球的正下方有一小孔，当摆开始以小角度摆动时，让水从球中连续流出，直到流完为止，由此摆球的周期将（)A.逐渐增大B.逐渐减小C.先增大后减小D.先减小后增大思路解析：单摆小角度摆动，做简谐运动的周期为T=2π，式中l为摆长，其值为悬点到摆动物体重心之间的距离，当小球装满水时，重心在球心，水流完后，重心也在球心，但水刚流出过程中重心要降低，因此，在水的整个流出过程中，重心位置先下降后上升，即摆长l先增大后减小，所以摆动周期将先增大后减小.答案：C3.若单摆的摆长不变，摆球质量变为原来的2倍，摆球经过平衡位置的速度减为原来的1/2，则该单摆振动的（)A.频率变大，振幅变小B.频率变小，振幅变大C.频率不变，振幅变小D.频率不变，振幅变大思路解析：当摆球质量变为原来的2倍，经过平衡位置的速度减为原来的时，动能变成原来的，所以振幅变小.单摆的振动周期与摆球质量及振幅无关，所以周期不变，频率也就不变.答案：C4.如图11-4-3所示，MN 为半径较大的光滑圆弧轨道一部分，把小球A 放在MN 的圆心处，再把另一小球B 放在MN 上离最低点C 很近的B 处.今使两球同时释放，则在不计空气阻力时有（ )图11-4-3A.A 球先到达C 点B.B 球先到达C 点C.两球同时到达C 点D.无法确定哪一个球先到达C 点思路解析：A 球做自由落体运动，很容易求出到达C 点的时间，而B 球在MN 上摆动，在振的半径，MN 为l ，其中π2T=幅很小的情况下，做简谐运动，周期与单摆周期类似，为所以B 球从B →C 的时间为T/4，从而比较A 、B 两球到达C 点时间的长短.答案：A5.如图11-4-4所示，两根长度均为L 的细线下端拴一质量为m 的小球，两线间夹角为α.今使摆球在垂直于纸面的平面内做小幅度振动，求其振动周期.图11-4-4此双线摆，故=Lcosl 当双线摆在垂直于纸面内做小幅度振动时，其等效摆长为思路解析：.π2T=的振动周期为： T=答案：三、课堂小结：完成作业。
高中物理单摆教学设计
高中物理单摆教学设计一、教学任务及对象1、教学任务本节课的教学任务是围绕高中物理中的单摆运动进行深入的探究与学习。
单摆是经典物理学中的一个基本模型，通过对其运动规律的探讨，使学生理解并掌握简谐运动的基本概念、周期公式及其在实际问题中的应用。
同时，通过实验与理论相结合的方法，培养学生观察、分析、解决实际物理问题的能力。
2、教学对象本节课的教学对象为高中二年级的学生，他们已经具备了一定的物理基础知识，如力的作用、牛顿运动定律等，但单摆这一部分内容对学生来说还是相对较新，需要从基本概念入手，逐步引导学生理解并掌握单摆的运动规律。
此外，学生在这个阶段正处于好奇心强、求知欲旺盛的阶段，教师应充分利用这一点，激发学生的学习兴趣和积极性。
二、教学目标1、知识与技能（1）理解单摆的定义，掌握单摆的运动特点，如简谐运动、周期性等。
（2）掌握单摆的周期公式，并能运用公式解决实际问题，如计算摆长、重力加速度等。
（3）学会使用实验方法研究单摆运动，包括实验器材的安装、数据的收集与处理。
（4）能够运用所学的单摆知识解释生活中的相关现象，提高理论联系实际的能力。
2、过程与方法（1）通过观察、实验、分析等过程，培养学生发现问题、解决问题的能力。
（2）采用小组合作、讨论交流等形式，提高学生的团队协作能力和沟通能力。
（3）运用数学方法，如公式推导、计算等，解决物理问题，提高学生的逻辑思维能力和数学应用能力。
（4）结合现代教育技术，如计算机、传感器等，进行实验数据的采集与处理，培养学生的信息技术素养。
3、情感，态度与价值观（1）培养学生对物理学科的兴趣和热情，激发他们探索自然规律的欲望。
（2）通过单摆实验，使学生认识到科学研究的严谨性和客观性，培养他们尊重事实、敢于质疑的精神。
（3）教育学生珍惜团队合作的过程，学会倾听他人意见，尊重他人成果，形成良好的集体荣誉感。
（4）培养学生勇于面对困难，敢于挑战自我的精神，使他们具备克服挫折、不断进步的意志品质。
单摆模型教学设计
单摆模型教学设计单摆模型是经典力学中一个非常重要的物理实验模型，它可以帮助学生理解起伏运动、周期性、重力加速度等物理概念。
在教学设计中，可以通过实际操纵单摆进行观察和测量，以及结合理论公式进行分析和计算，帮助学生深入理解单摆的运动规律和相关物理原理。
以下是一个针对单摆模型的教学设计，旨在帮助学生全面理解单摆的运动和物理原理。
教学目标：1. 理解单摆的运动规律和周期性。
2. 掌握使用单摆的物理量进行实验测量和计算的方法。
3. 培养学生观察、实验和分析问题的能力。
教学准备：1. 单摆装置：包括摆线、摆球、摆锤等材料。
2. 实验器材：计时器、测量尺、天平等。
3. 实验模型：理论公式、图表等。
教学过程：第一步：观察和测量1. 学生观察并了解单摆的结构和工作原理，讨论单摆的用途和应用。
2. 学生使用测量尺和天平等实验器材，测量单摆的长度、质量等物理量，记录数据。
第二步：理论分析1. 学生通过观察单摆的运动，了解单摆的周期性和起伏运动规律。
2. 学生根据实验数据，计算单摆的周期和频率，并与理论公式进行比较分析。
3. 学生通过计算，掌握单摆运动和物理原理的数学表示和计算方法。
第三步：实验设计1. 学生根据所学的单摆知识，设计一个实验，验证单摆长度对周期的影响。
2. 学生确定变量、控制变量，并进行实验操作和数据记录。
3. 学生对实验数据进行分析和加工，得出结论并讨论单摆长度和周期的关系。
第四步：应用拓展1. 学生根据单摆的物理原理，思考并设计一个实际应用场景的问题，如钟摆的设计等。
2. 学生在讨论和团队合作的形式下，完成实验设计和数据分析。
3. 学生通过实践，将单摆的知识应用到实际问题中，培养解决实际问题的能力。
第五步：总结归纳1. 学生在课堂上总结单摆的运动规律、周期性和物理原理，并与实验数据进行比较分析。
2. 学生通过讨论和交流，归纳和总结单摆模型的应用和意义。
3. 学生通过展示和汇报，将学习成果展示给全班同学，共同分享和学习。
教学设计7：11.4 单摆
11.4 单摆教学目标：（一）物理观念1、知道什么是单摆.2、理解摆角很小时单摆的振动是简谐运动.3、知道单摆的周期跟什么因素有关，了解单摆的周期公式，并能用来进行有关的计算.4、知道用单摆可测定重力加速度.（二）科学思维、科学探究1、通过单摆的教学，知道单摆是一种理想化的系统，学会用理想化的方法建立物理模型.2、通过单摆做简谐运动条件的教学，体会用近似处理方法来解决物理问题.3、通过研究单摆的周期，掌握用控制变量的方法来研究物理问题.4、培养学生的观察实验能力、思维能力.（三）科学态度与责任1、单摆在小角度情况下做简谐运动，它既有简谐运动的共性，又有其特殊性，理解共性和个性的概念.2、当单摆的摆角大小变化时，单摆的振动也将不同，理解量变和质变的变化规律.教学重点：1、了解单摆的构成2、知道单摆的回复力的形成.3、知道单摆的周期公式.教学难点：1、单摆做简谐运动的条件——摆角小于或等于５°时的振动.2、单摆振动的回复力是由什么力提供的.3、单摆振动的周期与什么有关.教学方法：分析归纳法、讲授法、推理法、实验验证法.教学用具：投影仪、投影片、纸漏斗、细线、硬纸板、支架、沙子、单摆、秒表、米尺、条形磁铁、多媒体教学设备.教学过程：（一）复习提问用投影片出示下列问题：（1）什么样的运动叫简谐运动?学生回答：物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置的回复力作用下的振动，叫简谐运动.（2）简谐运动的位移——时间图象具有什么特点?学生回答：所有简谐运动的位移时间图象都是正弦或余弦曲线.（3）什么是简谐运动的周期?学生回答：做简谐运动的物体完成一次全振动所用的时间，叫做振动的周期.（二）引入新课（1）讲述故事（提前随即安排学生做好准备时间1分钟）1862年，18岁的伽利略离开神学院进入比萨大学学习医学，他的心中充满着奇妙的幻想和对自然科学的无穷疑问，一次他在比萨大学忘掉了向上帝祈祷，双眼注视着天花板上悬垂下来摇摆不定的挂灯，右手按着左手的脉搏，口中默默地数着数字，在一般人熟视无睹的现象中，他却第一个明白了挂灯每摆动一次的时间是相等的，于是制作了单摆的模型，潜心研究了单摆的运动规律，给人类奉献了最初的能准确计时的仪器.（2）引入新课：本节课我们就来学习这一理想化模型——单摆（三）新课教学一、单摆1．单摆：一根上端固定的细线，下系一个小球就构成了单摆.要求细线的质量、弹性可以忽略，线的长度比小球的直径大得多.2．单摆的回复力：是摆球重力的切向分力，而不是重力与绳拉力的合力.在偏角很小的情况下，不考虑阻力时，单摆做简谐运动.l3．单摆的周期公式：T=2πg二、单摆实验：4．器材与装置：长约1m的轻质无弹性细线，体积小、密度大的小球，带有铁夹的铁架台，长毫米刻度尺，秒表，螺旋测微器.一定要固定悬点，实验时摆角约为10°.要使单摆在同一竖直平面内摆动，不能形成圆锥摆，应将摆球拉到一定位置后，由静止开始释放.5．测量：摆长是悬点到球心的距离.在单摆稳定摆动时，将摆球的平衡位置作为计时参考点.若测出时间t内通过平衡位置的次数是N，则所测周期应为t/2N .6．探究周期与摆长的关系（1）猜想：影响单摆周期的可能有：振幅、摆长、摆球质量等因素.（2）研究方法：为了减小对实验的干扰，每次实验中我们只改变一个物理量，这种研究问题的方法就是控制变量法.（3）实验探究（两个单摆，振动相位相同）：摆长和振幅相同，摆球质量不同，研究摆球的质量对单摆周期的影响.结论：单摆的周期与摆球质量无关.摆长和摆球质量相同，振幅不同，研究摆球的振幅对单摆周期的影响.结论：单摆的周期与摆球振幅无关.振幅和摆球质量相同，摆长不同，研究摆长对单摆周期的影响.结论：单摆的周期与摆长有关，且摆长越长，周期越大.（4）数据处理：能过实验发现，单摆的摆长越长，振动周期越大.（1）猜想：周期(T) 与摆长(l)的关系可能是①T与l成正比；②T与l2成正比；③T与l成正比；④T与3l成正比.（2）验证方法：利用函数图象.7．测重力加速度l（1）原理：利用单摆周期公式T=2πg（2）数据处理：多次测量，求重力加速度的平均值.典例分析例1．如图是甲、乙两个单摆做简谐运动的图象，则下列说法中正确的是（）A．甲、乙两摆的振幅之比为2:1B．t=2s时，甲摆的重力势能达到最大，乙摆的动能达到最大C．甲、乙两摆的摆长之比为1：4D．甲、乙两摆摆球在最低点时的向心加速度大小一定相等解析：（1）从简谐运动的图象中可直接读出甲、乙的振幅和周期.（2）运用单摆的周期公式求解摆长.（3）根据竖直平面的圆周运动模型，研究摆球在最低点时的向心加速度.答案：AC例2．如图所示，一向右运动的车厢顶上悬挂着两个单摆M、N，它们只能在图示平面内摆动.某一时刻出现图示情景.由此可知车厢的运动及两单摆相对车厢的运动情况可能是（）A、车厢做匀速直线运动，M在摆动，N静止B、车厢做匀速直线运动，M在摆动，N也在摆动C 、车厢做匀速直线运动，M 静止，N 也静止D 、车厢做匀加速直线运动，M 在摆动，N 也在摆动解析：（1）这是某一时刻出现的振动情景，应该考虑到振动的相位问题.（2）车厢做匀速直线运动时，单摆的平衡位置在最低点，故M 一定在摆动，而N 可能在摆动，也可能静止，所以A 、B 选项均正确，而C 选项错误.（3）若车厢向右做匀加速直线运动，则单摆的平衡位置在最低点的左侧，N 不在平衡位置上，故M 可能在摆动也可能静止，而N 一定在摆动，所以D 选项正确.答案：ABD.例3．某学生利用单摆测定重力加速度实验，在以下各个实验步骤中是否有错误，如果有，请将错误的地方加以改正.1．取一根丝线,一端穿过摆球的小孔,然后打一个结，另一端缠绕在固定在铁架台上的细铁棒上2．用米尺量得的丝线长80cm 作为摆长3．将摆球向一侧偏离150后放开摆球4．在放开摆球的同时开始计时5．记下摆球完成一次全振动的时间作为周期T6．把所得数据代入公式224l g Tπ=即可 答案：1中：悬点应该固定；2中：悬点到球心间的距离才是摆长；3中：最大偏角不能超过100；4中：应在摆球经过平衡位置时计时；5中：应该测量多次全振动，再求周期；6中：应该多测量几组数据，用各组的L 、T 求出各组的g 后，再取平均.当堂检测1．下列有关单摆运动过程中受力的说法中，正确的是（ ）A 、回复力是重力和摆线拉力的合力B 、回复力是重力沿圆弧方向的一个分力C 、单摆过平衡位置时合力为零D 、回复力是摆线拉力的一个分力答案：B2．将秒摆（周期为2 s ）的周期变为1 s ，下列措施可行的是（ ）A 、将摆球的质量减半B 、振幅减半C 、摆长减半D 、摆长减为原来的14答案：D3．一个打磨得很精细的小凹镜，其曲率很小可视为接近平面．将镜面水平放置如图所示．一个小球从镜边缘开始释放，小球在镜面上将会往复运动，以下说法中正确的是（ ）A ．小球质量越大，往复运动的周期越长B ．释放点离最低点距离越大，周期越短C ．凹镜曲率半径越大，周期越长D ．周期应由小球质量、释放点离平衡位置的距离，以及曲率半径共同决定答案：C4．细长轻绳下端拴一小球构成单摆，在悬挂点正下方21摆长处有一个能挡住摆线的钉子A ，现将单摆拉开一个小角度，然后无初速地释放，对于以后的运动，下列说法中正确的是（ ）A.摆球往返运动一次的周期比无钉子时的单摆周期小B.摆球在左、右两侧上升的最大高度一样C.摆球在平衡位置左右两侧走过的最大弧长相等D.摆线在平衡位置右侧的最大摆角是左侧的两倍答案：AB5．一只单摆在第一行星表面上的周期为T 1，在第二行星表面上的周期为T 2，若这两个行星的质量之比M 1∶M 2=4∶1，半径之比R 1∶R 2=2∶1，则（ ）A.T 1∶T 2=1∶1B.T 1∶T 2=4∶1C.T 1∶T 2=2∶1D.T 1∶T 2=22∶1 答案：A6．利用单摆测定重力加速度的实验中, 若测得的g 值偏小，可能的原因是（ ）A ．摆球在水平面上做圆周运动B ．测摆长时, 仅测了线长未加小球半径C ．测周期时, 把n 次全振动误记为（n +1）次D ．摆球上端未固定牢固，振动中出现松动答案：BD。
单摆教学设计方案
一、教学目标1. 知识与技能：了解单摆的基本原理，掌握单摆的周期公式，能够运用周期公式进行简单的计算。
2. 过程与方法：通过实验探究，培养学生的观察、分析、归纳和总结能力，提高学生的科学探究能力。
3. 情感态度与价值观：激发学生对物理学的兴趣，培养学生的科学精神和严谨态度。
二、教学重点与难点1. 教学重点：掌握单摆的周期公式，能够运用公式进行计算。
2. 教学难点：理解单摆周期公式的推导过程，分析影响单摆周期的因素。
三、教学过程1. 导入新课（1）教师通过展示单摆实验装置，引导学生观察并思考单摆的运动特点。
（2）提出问题：单摆的运动周期与哪些因素有关？2. 实验探究（1）学生分组进行实验，观察不同摆长、摆角的单摆运动周期。
（2）教师引导学生分析实验数据，归纳出单摆周期与摆长、摆角的关系。
（3）教师引导学生进行理论推导，得出单摆周期公式。
3. 讲解与应用（1）教师讲解单摆周期公式的推导过程，解释公式的物理意义。
（2）学生运用单摆周期公式进行计算，解决实际问题。
4. 总结与反思（1）教师引导学生回顾本节课所学内容，总结单摆周期公式及其应用。
（2）学生反思自己在实验探究过程中的收获与不足。
5. 课后作业（1）完成课后练习题，巩固所学知识。
（2）思考单摆周期公式在实际生活中的应用。
四、教学评价1. 课堂表现：观察学生在实验探究、讲解与应用等环节的表现，评价学生的参与度和学习效果。
2. 作业完成情况：检查学生课后作业的完成情况，了解学生对知识的掌握程度。
3. 实验报告：评价学生实验报告的撰写质量，考察学生的实验探究能力和总结归纳能力。
五、教学资源1. 单摆实验装置2. 单摆周期公式推导过程的相关资料3. 课后练习题4. 单摆周期公式在实际生活中的应用案例通过本节课的教学，旨在帮助学生掌握单摆的基本原理和周期公式，提高学生的科学探究能力和应用能力。
同时，激发学生对物理学的兴趣，培养学生的科学精神和严谨态度。
《第二章 4 单摆》教学设计
《单摆》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 理解单摆的原理，知道单摆是一种周期性运动的物理模型。
2. 掌握单摆的周期公式，并能进行简单的计算。
3. 学会应用秒表和卷尺等工具测量单摆的周期。
二、教学重难点1. 教学重点：理解单摆的原理，掌握单摆的周期公式。
2. 教学难点：正确应用工具测量单摆的周期，以及在实际应用中运用单摆模型。
三、教学准备1. 准备教学PPT和相关图片。
2. 准备秒表和卷尺等测量工具。
3. 准备一些小钢球或轻质细绳作为实验材料。
4. 准备一些相关应用案例，以便于学生理解和应用。
四、教学过程：1. 引入新课：通过简单的例子引导学生了解单摆的基本观点。
比如：摇篮的运动轨迹就类似于单摆。
可以问学生摇篮的摆动有没有什么规律，以及这个规律能不能用物理学的知识来诠释。
设计意图：通过简单的例子让学生对单摆有初步的认识，激发他们的学习兴趣和探索欲望。
2. 实验演示：准备一些简单的实验器械，如细线、小球和支架，让学生观察并记录单摆的运动轨迹和周期。
可以引导学生通过实验数据来验证单摆的周期公式。
设计意图：通过实验演示让学生直观地了解单摆的运动规律，增强他们的感性认识。
3. 讲解单摆的原理：向学生诠释单摆的原理，即单摆受到的重力加速度是恒定的，所以其周期只与摆长有关，与摆球的材质、大小、重量等因素无关。
可以给学生一些简单的数学推导来证明这个结论。
设计意图：让学生明白单摆的基本原理，帮助他们更好地理解后续的课程内容。
4. 探究问题：让学生思考一些与单摆相关的实际问题，如如何用单摆测定重力加速度、如何用单摆测定楼层的高度等。
可以让学生分组讨论并给出解决方案，然后教师给予评判和指导。
设计意图：通过探究问题，锻炼学生的思维能力，培养他们的团队合作精神和创新认识。
5. 教室小结：对本节课的内容进行总结，强调单摆的基本观点、原理和应用。
鼓励学生回顾本节课学到的知识和技能，并提出一些问题以检验学生对知识的掌握水平。
《单摆》教设计
人教版2022 年4 月第3 版《普通高中课程标准实验教科书·物理选修3—4》第十一章《机械振动》中第 4 节"单摆".单摆的振动是简谐运动的重要特例,教材中安排这节内容,不仅使学生了解一种典型的简谐运动,而且也对前面所学的简谐运动概念起到加深理解和巩固的作用.本节教材首先给出一个理想模型——单摆,结合生活经验与之前学习的知识, 引导学生体验、判断单摆的运动是不是简谐运动,然后通过演示实验与其理论的分析得出单摆在摆角很小时的振动属于简谐运动；后又要求用实验方法定性分析单摆的周期与用单摆测量重力加速度.教学中涉与到了较多的物理思想方法,如理想模型法、近似法、图象法、控制变量法等,是高中物理的重要内容之一.这样使教材的容量变大,研究方法增多,对教师驾驭教材的能力提出了较高要求.本节教材的重点是引导学生通过实验,研究和探索物理规律,使学生在理解和掌握物理规律的同时,充分认识物理学是一门实验科学,提高实验操作和研究能力.〔1〕思维基础学生已经初步有了探索事物的普通方法, 即"是什么？── 怎么样？──为什么？"的思维方法. 根据新课程重视"过程与方法"的教学理念和高二学生由直观认识向逻辑推理、实验推理过渡阶段的认识特点,本设计中就通过创设问题情景,激励学生自己提出想要研究的问题.〔2〕心理特点依据高中生求异思维很活跃的特点,通过实验和多媒体手段满足学生渴望获取新知识的需求学生在强烈兴趣〔名人事迹引入〕的驱使下,利用已有知识进行新规律的探索, 既有挑战性, 也有成就感.〔3〕已有知识学生对机械振动的初步了解.在上这节课之前,通过前几节内容的学习,学生知道了简谐振动的特点,通过生活中一种常见的模型——单摆,探索它的运动情况如何,从而萌发了学生继续探索的兴趣.〔4〕学生学习本课可能遇到的艰难和问题正确的理论分析单摆的振动是否满足简谐运动的条件,通过实验定性定量分析单摆周期与摆长的关系, 以与用单摆测量重力加速度时的实验方法和操作所带来的问题.本节设计的内容有四：一是认识物理模型——单摆,二是判断单摆的振动是不是简谐振动,三是探索单摆的周期于什么因素有关, 四是学会运用单摆测定重力加速度的方法.现代教育理论认为,学生的学习过程实际上是一个以学生为认知主体, 以学习内容为对象与周围环境相互作用,学生在原有知识基础上建构新知识从而达到学习目的的过程.依据新课程" 以人为本"的理念和本节教学目标要求,在整个教学过程中突出学生体验探索的主体地位.教学中遵循教师的启示、引导、总结和学生的自主探索的体验实践, 由易到难、由特殊到普通的分层推进的认知规律,让学生比较容易接受,从而突破难点内容和突出重点内容.教学中的创设物理情景,创设物理气氛,可使学生有身临其境之感以增强学生的感性认识；总结归纳与严格的数学推导以体现物理的严谨；以规律的运用体现物理的实用性. 同时利于培养学生的观察、分析、归纳问题的能力和利用数学进行演绎推理的能力.1、知道单摆的构造以与单摆是一种理想模型.2、掌握单摆的回复力是重力沿切线方向的分力.3、理解单摆在偏角很小时可以近似地做简谐运动.4、知道单摆振动的特点与周期公式.5、学会运用单摆测重力加速度.1、通过观察演示实验,从注射器所画出的图象判断单摆振动情况.2、通过对摆球的受力分析,掌握力按作用效果分的方法.3、通过理论分析,单摆所受力满足简谐运动所受回复力特点.4、采用控制变量研究问题的方法.1、培养学生发现和提出问题,并利用已有知识探索学习新知识的能力.2、通过教学过程中各个教学环节的设计,如：观察、实验等,充分调动学生的积极性,激发学生的学习兴趣.3、对学生进行实事求是的科学思想熏陶.1、单摆振动的回复力.2、单摆的偏解很小时满足简谐运动的条件3、通过定性分析、实验、数据分析得出单摆周期公式1、单摆振动的回复力2、用单摆测重力加速度通过生活中的一些摆动事例,使学生弄清晰单摆的摆动是一种什么样的运动,这种运动有什么特点.将教师的讲解与学生的活动相结合,将演示实验定性探索与理论分析推理相结合, 自主探索与交流讨论相结合,体现教学和学习方式的多样化.自制PPT 课件、小球、细线以与支架、秒表、注射器、白纸、米尺等.〔1〕本章中我们学习了机械振动,什么是机械振动？什么是简谐振动？〔2〕简谐振动的条件是什么？〔3〕简谐振动的图象是什么？〔为单摆的探索学习打下一个坚实的基础.〕.问询学生认识这个人吗？他是意大利著名的物理学家伽利略,一次在教堂中偶然地观察到摇摆不定的灯,伽利略沉浸在思索中……伽利略观察到什么现象呢？〔为了激发学生的学习兴趣,为本节课埋下伏笔.〕1 、单摆模型解说〔图1 所示〕〔1〕由学生讨论后总结出单摆的构造：一根不可伸长的细线下面悬挂一个密度大的小球就组成为了单摆.〔2〕拿出单摆,请学生仔〔通过学生学生经历一个感性认识图1细观察并总结单摆的特点.自己阅读理解的单摆与实验中的单摆对照,是过程,从而更好的去认识单摆.〕,那末单摆振动是不是简谐运动呢？.,确定设计思想,制定计划：P13,细线下悬挂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.沿着摆动方向匀速拖动一种白纸,白纸上的墨迹便画出振动图像.实验所绘制的图象为正弦函数图象,从而可判断单摆的振动属于简谐振动.〔一是培养学生动手能力； 二是提高学生学习兴趣； 三是借助实验所绘图象来判断单摆振动情况.〕取小球振动中的任意一个位置,此时偏角为 θ小球受哪几个力作用？画小球的受力分析图引导学生思量：两力不在一条直线上,应该怎么处理呢？θmg图 2=F 回方向与 x 方向相反,F 即为回复力满足简谐运动条件.表 1、多媒体展示正弦与角度弧度制的大小关系角度 1 2 3 4 5 Sina0.01745 0.0349 0.0532 0.0698 0.0872 A0.017450.03490.05320.06990.0873当 θ≤5°时,单摆的振动可近似为简谐运动其中用到了两个近似： <1>sin θ≈θ；<2>在小角度下位移直线与弧线近似相等.这两个近似成立的条件是摆角很小,θ≤5° .我们知道了单摆振动时简谐振动,那末单摆振动的周期与什么因素有关呢？引导学生猜想：单摆的质量、振幅、摆长对周期各有什么影响？切向： F =回==教材P15 图11.4-4.单摆的振幅、质量、摆长对周期各有什么影响？在铁架台上固定两个单摆,按照以下几种情况,把它们拉起一定角度后同时释放,观察两摆的振动周期.①两摆的振幅不同〔都在小偏角下〕②两摆的质量不同③两摆的摆长不同,可以得出什么结论？,在振幅较小时与振幅无关,但与摆长有关,摆长越长,周期也越长.通过演示实验比较两个单摆在不同的条件下的周期大小,学生通过观察进而得出实验结论.培养学生的观察能力和总结能力.〕P15,细线上端固定在铁架台上,下端系一个小钢球,于是做成为了一个单摆.测量摆长和摆的周期,得到一组数据.改变摆长,再得到几组数据.将实验数据输入计算机,运用"几何画板"软件描点作图.表2：探索单摆周期与摆长的关系实验表格摆长l/m 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5周期T/s,将学生分成多组,让其中一组到讲台上去做,让讲台上的同学和下面同学构成实验竞赛.〔一是为营造学生自我探索的环境,激发学生的探究兴趣；二是这样在课堂中恰当运用竞赛与激励评价,可以大大激发学生学习热情.〕,根据所制的图调整函数,发现周期T 与T 的图线完全拟合.表面单摆的周期T 与成正比.期T 与成正比,与成反比,而与摆球质量、振幅无关.指导学生通过实验进行科学探索, 学会"实验采集数据",并借助计算机当堂处理实验中得到的数据,"分析验证".再通过了解物理学史——单摆周期的发现过程,拓展学生知识面.〕,介绍测量方法.1 米长的线绳穿过带孔的小钢球,并打一个比小孔大一些的结,然后拴在桌边的支架上.②用米尺量出摆线长,准确到毫米,用游标卡尺测摆球直径.③把单摆从平衡位置拉开一个角度放开它,使之在同一竖直平面内做简谐运动,用秒表测量单摆完成〔30~50 次〕全振动所用时间.④把测得的物理量的数值代入测量式,求出重力加速度的值.⑤变更摆长,重做几次实验,最后求出重力加速度的平均值.,这个实验可以用哪些方法处理？怎么处理？哪种方法好些？〔突出图象法的优点.〕鼓励学生进一步思量,要求学生操作规范、精确.掌握实验数据处理的方法和思路.突出图象法的优点.〕1、一个理想的单摆, 已知其周期为T.如果重力加速度变为原来的1/2,振幅变为原来的1/3,摆长变为原来的1/4,摆球质量变为原来的1/5,它的周期变为多少？：能对单摆周期公式熟练掌握和应用.〔1〕认识了单摆模型,知道它是一种理想模型.〔2〕知道单摆回复力的来源.〔3〕知道单摆是一种简谐振动.〔4〕单摆周期的公式.〔5〕会运用单摆测定重力加速度的方法第四节单摆一、单摆模型〔理想模型〕1 、悬线应长、轻,且为刚性2、小球应小而重二、单摆的振动特征1、振动图象为正弦函数：2、单摆回复力F = 满足F=-kx三、单摆的周期四、用单摆测重力加速度1、操场上学生荡秋千的运动是简谐运动吗？2、教材P17 思量与练习1、3 题.P17 思量与练习"2、4 题.1、本节课充分尊重学生自主学习的过程,即以归纳、概括为主的思维过程.它不是机械地重复历史中的"原始创造",而是根据学生自己的体验,用他们自己的思维方式,重新建构有关物理知识,即学生的"再创造"过程.这对学习物理来说是非常故意义的.2、本节课充分重视演示实验和学生的自我探索, 以加强学生的自我体验,从而匡助学生自主建构知识.虽然学生的探索过程看上去不如教师讲解来得快捷和省时,但对学生深刻理解大有裨益.此外,通过本节学习,学生收获的不仅仅是学习了单摆的有关知识,更主要的是学习了探究规律的一种方法.3、本节课充分理顺知识逻辑关系,为学生的学习铺设台阶.要做到"知识序、教学序、认知序"三序合一,理顺知识序是前提.本节课的教学认识单摆,到单摆的振动情况分析,再到影响单摆振动周期的因素的探索,逐次开展.最后将知识运用——测重力加速度.此外,教师演示实验是学生实验的基础,教师在做演示实验时对实验原理和实验操作的讲解,其实都是对学生接下来的实验的指导. 因此,这就易使学生在教学中得以拾阶而上,收获知识、获得成功体验.在学习了简谐振动之后,我们紧接着又学习了简谐振动的一个特例——单摆.在这一节的教学中,首先让学生能够准确认识单摆构造,再通过实验〔单摆的振动图象〕和理论分析〔回复力特点〕两方面进行论证单摆在偏角很小时属于简谐振动.最后用实验探索的方法研究了单摆的周期与什么因素有关,得出周期公式.最后在教学基础上拓展,用单摆测定重力加速度方法. 将所学知识运用到生活中.在单摆的探索实验中,运用了解决实际问题的一种方法：提出问题→进行猜想→设计实验→实验探索→得出结论.1、物理实验教学中有"四个注重"：注重理论知识的灵便应用、注重物理模型的合理构建,注重实验过程的因子控制、注重实验数据的科学处理.课堂教学以学生为本,把实施过程具体化、步骤化,惟独在这个过程中,才干不断提高学生的能力.2、在教学过程中,学生充分发挥主观能动性,探索出了许多可行而值得推广的方案,如为了使单摆可以在同一竖直平面内做简谐运动,可以改单摆为双线摆等等.学生也从中享受到了学习的快乐.。
2.4单摆教学设计高二上学期物理人教版选择性
《普通高中物理课程标准》（2017 版2020 年修订）对单摆的内容要求是：“通过实验，探究单摆的周期与摆长的定量关系。
知道单摆周期与摆长、重力加速度的关系。
会用单摆测量重力加速度的大小。
”以大单元的视角来看，本章内容主要包括简谐运动模型的建构、简谐运动规律和本质的研究、单摆的研究、外力作用下的振动四个部分。
单摆作为简谐运动的典型应用实例，在单摆教学之前，教材已经研究了简谐运动及其图像、周期、回复力和能量等内容。
本节内容通过学生学习受力和运动情况均较为复杂的单摆，促进学生对简谐运动规律的进一步理解和应用，丰富学生的运动与相互作用观点，提高学生科学探究的方法。
1.观察单摆与弹簧振子的振动特点单摆和弹簧振子都是小球在某一个位置附近做往复运动。
弹簧振子是在做简谐运动。
提出问题：单摆的振动是否也为简谐运动？用什么方法探究单摆的振动是否为简谐运动？2.活动：理论推导单摆的回复力特点分析单摆的回复力与摆球的位移是否成正比并且方向相反，即:F=−kx。
问题链：问题1：单摆摆动的平衡位置在哪里？问题2：小球在P 点受到几个力？问题3：迫使小球回到平衡位置的回复力是什么力？问题4：回复力与位移是否满足F= kx？提出问题：是不是在某种特定的条件下，回复力会满足F = kx？理论推理：在摆角θ很小的情况下，有两个近似：位移x≈弧长Sinθ ≈ θ（弧度值）在θ很小时: 回复力F 指向平衡位置O，与位移x 反向。
故回复力可表示为：因为mg、l 是定值，得：F= kx结论：单摆在摆角很小的情况下做简谐运动。
3.实验探究单摆的振动图像实验1：将紫光灯做单摆运动照射在荧光幕布上留下振动图像通过实验，得到单摆振动图像，观察发现与正弦函数图像近似，但是否确定，需要更为精确地验证。
实验2：用Tracker 软件研究单摆振动图像分析单摆位移与时间的关系是否满足正弦关系，即：x=Asin(ωt+φ)。
（1）用平板相机录制单摆小球的运动视频，导入电脑。
高中物理单摆教案
高中物理单摆教案
一、教学目标：
1. 掌握单摆的基本原理及运动规律；
2. 了解单摆的周期、频率和振幅的相关概念；
3. 能够利用单摆进行简单的实验并进行数据分析。
二、教学内容：
1. 单摆的定义及基本构造；
2. 单摆的运动规律；
3. 单摆的周期、频率和振幅；
4. 单摆实验的设计及数据分析。
三、教学步骤：
1. 引入：通过展示单摆的示意图，引导学生了解单摆的构造及运动规律。
2. 理论讲解：介绍单摆的定义、基本原理及运动规律，引导学生理解单摆周期、频率和振幅的概念。
3. 实验设计：设计单摆实验，让学生通过改变摆长、质量等因素，观察单摆的运动变化，并记录数据。
4. 实验分析：根据实验数据，让学生计算单摆的周期、频率和振幅，并分析实验结果。
5. 总结：总结单摆实验的过程及结果，强调单摆的运动规律及相关概念。
四、教学资源：
1. 单摆模型或示意图；
2. 实验器材：单摆、测量工具等；
3. 实验记录表及数据处理软件。
五、教学评估：
1. 实验数据记录及分析报告；
2. 单摆运动规律的理论测试；
3. 实验结果的展示及讨论。
“单摆”教学设计
“单摆”教案董召倩【教学目标】（一）知识与技能1、知道单摆模型。
2、知道将单摆看作简谐运动的条件。
3、理解单摆的振动图像。
4、能用单摆的周期公式进行简单的计算。
（二）过程与方法1、通过对摆球的受力分析，掌握力按作用效果分解的方法。
2、通过理论分析，知道证明单摆在一定条件下满足简谐运动的方法。
3、通过对影响单摆周期因素的研究掌握控制变量研究问题的方法。
（三）情感、态度与价值观1、养成学生发现和提出问题，并利用已有知识探索学习新知识的能力。
2、通过观察、实验等，激发学习兴趣。
3、在实验过程中体验实事求是的科学思想【教学重点】1、单摆振动的回复力。
2、单摆的偏角很小时满足简谐运动的条件。
3、通过定性分析、实验、数据分析得出单摆周期公式。
【教学难点】单摆振动的回复力。
【教学过程】一、新课导入师：同学们请看这里，这是两个相同的摆，如果我把小球拉到一定高度释放，小球将会做周期性的往复摆动。
如果从不同高度释放小球，同学们认为两球的振动周期会怎样呢？生：师：好，我现在从不同高度释放小球，请同学们注意观察生：发现两球每次摆动的时间都差不多。
师：刚才的实验现象就是物理学家伽利略发现的摆的等时性，今天我们一起来学习有关单摆的知识。
二、单摆模型师：摆动是常见的一种机械振动，像挂钟，秋千等等，都是围绕着某一中心位置做周期性运动。
单摆就是这类运动的一个物理模型，那满足哪些条件的模型才是单摆呢？一根轻质的不可伸缩的长绳一端2固定，另一端拴着一个小球，小球的质量比绳大的多，但直径比绳长小的多，当球的大小和绳的质量忽略不计时，把这样的摆叫做单摆。
显然，单摆是一个理想化的模型。
（板书1、单摆理想化模型）下面请同学们判断一下下列摆是否是单摆？生：三、单摆的振动过程1、理论分析单摆振动特征师：现在我们认识了单摆，知道摆球围绕着最低点做周期性的机械振动，那么单摆的振动是不是简谐振动呢？下面我们一起从理论上分析一下单摆的振动特征。
取小球振动中的任意一个位置，此时偏角为θ，先请同学们来分析一下小球的受力。
实验1单摆的设计与研究
【实验简介】单摆实验是个经典实验，许多著名的物理学家都对单摆实验进行过细致的研究。
本实验 的目的是学习进行简单设计性实验的基本方法，根据已知条件和测量精度的要求，学会应用 误差均分原则选用适当的仪器和测量方法，学习累积放大法的原理和应用，分析基本误差的 来源及进行修正的方法。
【设计任务与要求】1、用误差均分原理设计一单摆装置，测量重力加速度，测量精度要求g2% g2、 对重力加速度g 的测量结果进行误差分析和数据处理，检验实验结果是否达到设计要 求。
3、 自拟实验步骤研究单摆周期与质量、空气阻力等因素的关系，试分析各项误差的大小。
【设计的原理思想】一根不可伸长的细线，上端悬挂一个小球。
当细线质量比小 球的质量小很多，而且小球的直径又比细线的长度小很多时， 此 种装置称为单摆，如图1所示。
如果把小球稍微拉开一定距离， 小球在重力作用下可在铅直平面内做往复运动，一个完整的往复 运动所用的时间称为一个周期。
当单摆的摆角很小（一般B <5。
） 时，可以证明单摆的周期T 满足下面公式T 2 L（1）■ gg 4 2寺 （2）式中L 为单摆长度。
单摆长度是指上端悬挂点到球心之间的距离； g 为重力加速度。
如果测量得出周期T 、单摆长度L ,利用上面式子可计算出当地的重力加速度 g 。
从上面公式知2T 2和L 具有线性关系，即T 2 —L 。
对不同的单摆长度L 测量得出相对应的周期，可由T 2〜 L 图线的斜率求出g 值。
【测量方案的制定和仪器的选择】 本实验测量结果的相对误差要求 2 % ,由误差理论可知，g 的相对误差为 」、（L）2 （2 52从式子可以看出，在△ L >A t 大体一定的情况下，增大L 和t 对测量g . L t单摆的设计与研究（设计性实验）mg cos 0 mg图1g有利。
由误差均分原理的要求，各独立因素的测量引入的测量误差应相等，则（占）2（1%）2，本实验中单摆的摆长约为100cm,可以计算出摆长的测量误差要求为A Lvlcm,故选择米尺测量一次就足以满足测量要求；同理（2^）2（1%）2，当摆长约为1m时，单摆摆动周期约为2 秒,可以计算出周期的测量误差要求为A t 0.01s,要作到单次测量误差小于0.01s相当不容易，停表的误差主要是由判断计时开始和终止时的不准确以及动作反应快慢所产生的，因而可以采用连续测量多个周期来减小每个周期的误差，若每次测量引入约四分之一周期的误差，即0.5s贝堆续72次的周期测量即可满足测量误差的要求。
单摆的-教学设计
全省中学物理教师教学大赛教学设计参赛作品课题名称：单摆《单摆》第1课时的教学设计一、教材分析与设计（一）教材的地位与作用《单摆》是高中物理人教版选修3-4第11章第4节内容。
本节内容安排在《简谐运动的回复力和能量》之后，属于简谐运动的应用实例，起到了承上的作用。
在学习“单摆”之前，学生们学习了简谐运动及其图象，简谐运动的振幅、周期、频率以及回复力和能量等内容。
这里作为简谐运动的应用实例，来学习单摆的运动规律、受力情况和图像特点，以加强对单摆内容的理解，深化、突出了单摆这种简谐运。
(二)教材处理本节课内容多、理论性强、探究过程复杂，所以用两课时完成：第1课时认识单摆这一理想化模型，用图象和公式证明单摆的运动属于简谐运动。
第2课时着重探究单摆周期与摆长的关系。
此教学设计是针对第1课时设计的。
（二）学情分析高二学生已经适应了高中物理学习，已经掌握了学习物理的基本方法，具有了一定的思维能力和接受能力。
但是由于本节课结合了数学知识，涉及到小角度的近似处理，这在高中物理学习中是第一次出现。
学生对这样的处理感觉很困难。
二、课前准备本节课属于简谐运动的应用实例，主要解决两个问题1、认识单摆 2、用图象法和公式法证明单摆的振动属于简谐振动，基于这个目标，实现课堂教学的有效性，教师可以针对这个目标可布置以下预习作业。
1、指导学生自制单摆，画出单摆的x-t图象，对单摆的运动特点有一定的认识2、在证明了竖直方向弹簧振子的运动属于简谐运动的基础上，要求学上阅读教材、分析教材自行证明单摆的运动是不是简谐运动。
3、.单摆一个，小球一个，细线两根，白纸三张，用墨水稀释的水一瓶，注射器管一支。
三、教学目标1、知识与技能目标：（1）知道什么是单摆，了解单摆的运动特点（2）知道在摆角很小时单摆做简谐运动2、过程与方法：经历证明单摆运动是简谐运动的过程，学生体会数学方法在物理中的应用3、情感态度和价值观：通过证明过程，培养学生学习科学的兴趣和自觉性。
单摆的设计和研究(中国科学技术大学大物实验)
实验题目：单摆的设计和研究实验目的：利用经典的单摆公式、给出的器材和对重力加速度g 的测量精度的要求，进行简单的设计性实验基本方法的训练，学会应用误差均分原理选用适当的仪器和测量方法，学习积累放大法的原理及应用，分析误差的来源，提出进行修正和估算的方法。
实验器材：提供的器材及参数：游标卡尺、米尺、千分尺、电子秒表、支架、细线、钢球、摆幅测量标尺、天平摆长l ≈70.00cm ，摆球直径D ≈2.00cm ，摆动周期T ≈1.700s ，米尺精度Δ米≈0.05cm ，卡尺精度Δ卡≈0.002cm ，千分尺精度Δ千≈0.001cm ，秒表精度Δ秒≈0.01s ，人开、停秒表总反应时间Δ人≈0.2s实验原理：在本实验中，实验精度Δg/g<1%，故摆球的几何形状、摆的质量、空气浮力、摆角等因素对测量造成的修正项均是高阶小量，可忽略。
那么近似的周期测量公式为gLT π2=，故可通过误差均分原理，在一定的精度范围内测量T 、L ，从而求得重力加速度g 。
实验设计：由gL T π2=，得：224T L g π=。
两边取对数处理，有：Δg/g=2ΔT/T+ΔL/L 。
若要求Δg/g<1%，由误差均分原理，就应该有2ΔT/t<0.5%且ΔL/L<0.5%，其中t=nT ，n=1、2、……，L=l+D/2，l 表示摆线长，D 表示摆球直径，ΔT=Δ秒+Δ人≈0.01s+0.2s=0.21s 。
那么ΔL<0.5%≈0.5%(70.00cm+2.00cm/2)=0.355cm ，故选用米尺测量摆线长，用游标卡尺测量摆球的直径，ΔL 可满足条件。
由于t>ΔT/0.5%≈84s ，即nT>84s ，将T ≈1.700s 代入，知一次测量若需达到要求的精度，需测量n=50(nT ≈85s>84s)个周期的时间。
除上述分析中提到的实验仪器外，还需要选择电子秒表、支架、细线、钢球。
单摆的设计与研究(实验报告)
肇 庆 学 院电子信息与机电工程 学院 普通物理实验 课 实验报告级 班 组 实验合作者 实验日期姓名: 学号 老师评定 实验题目： 单 摆 的 设 计 与 研 究 (设计性实验)【实验简介】单摆实验是个经典实验，许多著名的物理学家都对单摆实验进行过细致的研究。
本实验的目的是学习进行简单设计性实验的基本方法，根据已知条件和测量精度的要求，学会应用误差均分原则选用适当的仪器和测量方法，学习累积放大法的原理和应用，分析基本误差的来源及进行修正的方法。
【设计任务与要求】1、用误差均分原理设计一单摆装置，测量重力加速度，测量精度要求%2〈∆gg。
2、 对重力加速度g 的测量结果进行误差分析和数据处理，检验实验结果是否达到设计要求。
3、自拟实验步骤研究单摆周期与质量、空气阻力等因素的关系，试分析各项误差的大小。
【设计的原理思想】一根不可伸长的细线，上端悬挂一个小球。
当细线质量比小球的质量小很多，而且小球的直径又比细线的长度小很多时，此种装置称为单摆，如图1所示。
如果把小球稍微拉开一定距离，小球在重力作用下可在铅直平面内做往复运动，一个完整的往复运动所用的时间称为一个周期。
当单摆的摆角很小（一般θ<5°）时，可以证明单摆的周期T 满足下面公式gL T π2= （1） 224TL g π= （2） 式中L 为单摆长度。
单摆长度是指上端悬挂点到球心之间的距离；g 为重力加速度。
如果测量得出周期T 、单摆长度L ，利用上面式子可计算出当地的重力加速度g 。
从上面公式知T 2和L 具有线性关系，即L gT 224π=。
对不同的单摆长度L 测量得出相对应的周期，可由T 2～L 图线的斜率求出g 值。
【测量方案的制定和仪器的选择】本实验测量结果的相对误差要求≤2℅，由误差理论可知，g 的相对误差为22)2()(ttL L g g ∆+∆=∆从式子可以看出，在ΔL 、Δt 大体一定的情况下，增大L 和t 对测量g 有利。
《单摆》教学设计新部编版
教师学科教案[ 20 – 20 学年度第__学期]任教学科：_____________任教年级：_____________任教老师：_____________xx市实验学校《单摆》教学设计（人教版，选修3-4）一、教学目标（一）知识与技能1.认识单摆模型；2.懂得作单摆的受力分析，并能推导回复力公式；3.掌握显示单摆图像的沙漏实验；4.了解单摆的周期跟什么因素有关，掌握单摆周期公式；5.了解单摆在实际中的应用，运用单摆周期公式解决实际问题。
（二）过程与方法1.理论与实践相结合；2.培养化抽象为具体的能力及逻辑推理能力；3.学会用近似法推导公式。
（三）情感态度与价值观1.逐步养成学会质疑、思考的习惯；2.培养学生合作学习的意识。
二、重难点（一）难点：证明单摆来回摆动是简谐运动。
（二）重点：单摆周期公式及其应用。
三、教学设计过程（一）趣味实验引入1．给学生看一段课前录制好的视频。
视频中，水杯先是来回运动（几乎在一水平线上做来回运动）；让学生猜想，水杯的运动是怎样实现的。
再把水杯运动的“真相”告诉学生：水杯被一根长绳所系，在来回摆动。
2.游戏课前，在教室门口吊着水杯，让一学生站着不能动，手拉起水杯紧贴鼻子处，并释放。
（释放前，强调改学生不能动，营造紧张氛围，让全班学生猜想后果）试验后，让亲身经历的学生说一两句感受。
3.教师引导学生进入本节课的教学要点在视频中，水杯的摆动幅度越来越小，在游戏中，水杯撞不到鼻子，也就是摆动的幅度也越来越小，这是为什么呢？预计学生会回答，这是阻力影响的结果。
（二）单摆模型1.教师：在生活中，我们经常看到悬挂起来的物体在竖直面内来回摆动，我们这节课的任务，就是研究这类模型的运动。
我们用细绳悬挂着一个小球来代替它们，如果线的质量和球的质量相比可以忽略，球的直径和线的长度相比可以忽略，球所受的空气阻力和球的重力相比可以忽略，就可以把这样的装置叫做单摆。
2.引导学生总结单摆的特点：（1）线的质量和球的质量相比可以忽略；（2）球的直径和线的长度相比可以忽略；（3）球所受的空气阻力和球的重力相比可以忽略。
单摆课程设计
单摆课程设计一、教学目标本节课的学习目标包括以下三个方面：1.知识目标：学生需要掌握单摆的基本概念、运动规律和周期计算公式。
2.技能目标：学生能够运用单摆模型解决实际问题，如测定重力加速度。
3.情感态度价值观目标：培养学生对物理学科的兴趣，提高学生科学思维和创新能力。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分：1.单摆的基本概念：介绍单摆的定义、组成及特点。
2.单摆的运动规律：讲解单摆的周期、频率与摆长、重力加速度的关系。
3.单摆的周期计算公式：推导并应用单摆的周期计算公式。
4.单摆实验：介绍单摆实验的原理、方法及其在测定重力加速度中的应用。
三、教学方法为了提高教学效果，本节课采用以下几种教学方法：1.讲授法：讲解单摆的基本概念、运动规律和周期计算公式。
2.讨论法：引导学生探讨单摆实验的原理和方法。
3.案例分析法：分析实际问题，让学生学会运用单摆模型解决问题。
4.实验法：学生进行单摆实验，培养学生的实践操作能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本节课准备以下教学资源：1.教材：提供相关章节，为学生提供学习参考。
2.参考书：为学生提供丰富的课外阅读材料。
3.多媒体资料：制作PPT、视频等，生动展示单摆的运动规律和实验过程。
4.实验设备：准备单摆实验器材，让学生亲身体验实验过程。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本节课采用以下几种评估方式：1.平时表现：关注学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，给予及时的反馈和鼓励。
2.作业：布置相关的练习题，检查学生对单摆知识的理解和应用能力。
3.实验报告：评估学生在单摆实验中的操作技能和问题解决能力。
4.考试：安排一次期中考试，测试学生对单摆知识的掌握程度。
六、教学安排本节课的教学安排如下：1.教学进度：按照教材的章节顺序，合理安排每个章节的教学内容。
2.教学时间：充分利用课堂时间，保证教学内容的充分讲解和实践操作。
3.教学地点：选择适合进行物理实验的教室，确保实验教学的顺利进行。
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实验步骤
观察测量 结果 分析结果
实验结果定性分析
实验表明：
１．单摆振动的周期与振幅无关。 （等时性 伽利略发现）
２．单摆振动的周期与摆球质量无关。 ３．单摆振动的周期与摆长和重力加速度有关。
（摆长越长，周期越大．重力加速度越大，周期越 小。）
定量分析周期与摆长的关系
• 分析方法——图像法（建立L---T2坐标） 应用数据采集器处理。 结果： L---T2 是一条通过原点的直线。
l T 2 g
巩固和练习
1、单摆的周期原来是2s，下列那种情 况下，周期将发生变化？ A. 摆长变为原来的1/4 B. 摆球的质量变为原来的1/4 C. 振幅变为原来的1/4 D.重力加速度变为原来的1/4
2、电视正在直播飞船登月，一名教授发现飞 船登月舱外的一个与航天员等高的悬挂物 正在轻微摆动，他看着电视屏幕上的时间 显示，大致得出了月球表面的重力加速度， 你能说出其中的道理吗？
一、提出问题： 影响单摆摆动的周期的可能因素有哪些? 二、猜测问题： 单摆摆动的周期可能与振幅、小球的质 量、摆长、重力加速度有关。 三、探究问题：控制变量法
进行实验和数据收集
T与θ之间的关系 T与M之间的关系 T与L之间的关系
控制变量 M与 L相同，θ不同 θ与 L相同，M不同 θ 与 M相同，L不同
提出周期公式
• 荷兰物理学家惠更斯（1629---1695）首先发 现： 单摆做简谐运动的周期跟摆长的平方根成正 比，跟重力加速度的平方根成反比，跟振幅、 摆球的质量无关．
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小结
1.在细线的一端拴上一个小球，另一端固 定在悬点上，如果线的伸缩和质量可以忽略不 计，线长比球的直径比大的多，这样的装置叫 单摆． 2.摆角较小时（＜100）单摆的摆动周期 跟摆长的平方根成正比，跟重力加速度的平方 根成反比，跟振幅、摆球的质量无关．
要求： 悬点：固定 摆球：体积小、质量大 细线：不可伸缩、质量不计、较长
问题思考
• ① 请观察： 将小球拉离平衡位置一个小角 度（＜100 ）后释放，摆球作什么形式的 运动? • 等时？（通 过时间传感器来体验）
问题探究
前言 科学是人类进步的阶梯 其动力在于好奇 其乐趣在于探究
知识背景 --------你见过吊钟吗？ 吊钟为什么可以计时？
历史回顾
意大利物理学家伽利略发现了摆的 -------等时性
课题呈现
探究单摆的摆动周期
单摆的结构
结构： 在细线的一端系一个小球，另 一端固定在悬点上，如果线的伸缩和质量 可以忽略不计，线长比球的直径大得多， 这样的装置叫单摆．