2024-2025學(xué)年新教材高中物理第二章機(jī)械振動4單擺教案新人教版選擇性必修第一冊

PAGE1-試驗：探究單擺周期的規(guī)律一、教學(xué)目標(biāo)1、學(xué)問與技能：（1）探究擺長對單擺周期的影響及其定量關(guān)系（2）理解單擺周期與擺長的定量關(guān)系（3）學(xué)會借助計算機(jī)處理試驗數(shù)據(jù)2、過程和方法：體驗用計算機(jī)協(xié)助系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)探究的過程，學(xué)會科學(xué)探究的基本思想和基本方法；3、情感、看法和價值觀：科學(xué)探討的深厚愛好，培育科學(xué)探究實(shí)力，培育團(tuán)隊合作精神二、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：單擺周期的規(guī)律難點(diǎn)：試驗操作和周期與擺長定量關(guān)系的探究三、教學(xué)結(jié)構(gòu)物體的搖擺是生活中常見的運(yùn)動,但是學(xué)生們沒有去想它的運(yùn)動規(guī)律,也不知道如何著手探究,這節(jié)課的目的就讓學(xué)生學(xué)習(xí)分析探究的科學(xué)方法,激發(fā)學(xué)生探究問題的愛好。提出問題：單擺的周期可能和哪些物理量有關(guān)？用各種不同擺長，不同質(zhì)量，不同振幅的單擺作演示，提出問題。視察試驗并依據(jù)視察到的現(xiàn)象作出揣測探討方案探討引導(dǎo)學(xué)生先著重探討擺長對周期的影響試驗方案設(shè)計（限制變量法）學(xué)生通過試驗探討：單擺的周期和擺長有怎么樣的關(guān)系試驗：測量多組擺長和周期數(shù)據(jù)試驗數(shù)據(jù)分析：曲線擬合用擬合方法處理試驗數(shù)據(jù)用變更參量方法處理數(shù)據(jù)得出結(jié)論：單擺的周期與擺長的平方根成正比總結(jié)探究的思路和方法探討單擺周期與其他物理量之間關(guān)系提出問題：如何探討小球質(zhì)量、振幅、擺角等因素對單擺周期的影響？設(shè)計試驗方案：周期與小球質(zhì)量，周期與振幅之間關(guān)系學(xué)生通過試驗探討周期與質(zhì)量和振幅關(guān)系指導(dǎo)試驗學(xué)生分成三大組，分組試驗總結(jié)試驗結(jié)論：周期與小球質(zhì)量和振幅無關(guān)總結(jié)試驗結(jié)論，提出單擺等時性四、教學(xué)過程（一）情景導(dǎo)入，提出問題上帝給我們一雙眼睛，我們要用它來找尋光明，發(fā)覺科學(xué)的真理?？茖W(xué)的使命在于發(fā)覺，科學(xué)發(fā)覺的成果變更了我們的生活、變更了我們的世界，駕馭探究發(fā)覺的科學(xué)方法是我們能夠保持接著發(fā)展的必要條件。今日這節(jié)課我們就來視察并探究我們生活中一種常見現(xiàn)象的規(guī)律。（二）視察試驗，做出揣測1.兩擺的振幅不同2.兩擺的質(zhì)量不同3.兩擺的擺長不同用限制變量法，通過試驗得出周期與振幅無關(guān)、與質(zhì)量無關(guān)；只與擺長有關(guān)，并且擺長越長，周期越大。（三）設(shè)計方案與探討1：利用米尺和游標(biāo)卡尺分別測量出細(xì)線長度和小球的半徑，算出擺長。2；讓單擺做簡諧運(yùn)動，用秒表測出振動周期。（課件出示留意事項）留意事項1.為減小誤差，測量時間時從擺球經(jīng)過平衡位置計時，此處擺球速度最大，計時誤差相對較小。2.為提高測量精確度，實(shí)行疊加測量，即測量30個周期時間，再除以次數(shù)，也可減小測量誤差。（四）學(xué)生試驗，老師輔導(dǎo)每個小組變更擺長測量10組擺長和周期的數(shù)據(jù)。（干脆記錄到電腦的Excel表格中）學(xué)生進(jìn)行試驗，老師輔導(dǎo)，約10分鐘（五）試驗總結(jié)，數(shù)據(jù)分析1、原始數(shù)據(jù)定性分析大致規(guī)律學(xué)生視察采集到的原始數(shù)據(jù)，依據(jù)數(shù)據(jù)定性分析。學(xué)生視察采集的數(shù)據(jù)，可以從數(shù)據(jù)中看到：隨著擺長漸漸減小，單擺的周期也在漸漸減小。2、作圖并擬合曲線分析定量關(guān)系從數(shù)據(jù)的變更我們已經(jīng)可以看出，擺長的確是影響單擺周期的因素之一，而且他們的大致關(guān)系是擺長越小周期也越小。excell中，供應(yīng)了對表格數(shù)據(jù)的繪圖功能，利用這個功能，可以用計算機(jī)快捷地把原始數(shù)據(jù)繪制成圖象。學(xué)生活動:在計算機(jī)上畫出圖象，用各種函數(shù)進(jìn)行擬合一次函數(shù)、二次函數(shù)、三次函數(shù)、平方根函數(shù)、三次方根函數(shù)等，視察哪條函數(shù)圖線擬合得最好。學(xué)生視察結(jié)果：平方根函數(shù)擬合得最好。3、轉(zhuǎn)化參量提高定量分析精度師：曲線的擬合程度凹凸看起來還不是特別直觀，最好能把圖線轉(zhuǎn)化成直線，這樣更能說明問題?？梢园阎芷诘臄?shù)據(jù)平方，當(dāng)然也可以選擇把擺長的數(shù)據(jù)開平方根，都可以更加精確地證明我們的猜想。而且利用軟件供應(yīng)的功能，可以特別快捷地完成這個過程。學(xué)生活動，分兩大組分別用兩種方法處理數(shù)據(jù)，重新繪制圖線。4、找到規(guī)律總結(jié)思想方法學(xué)生分析：從重新繪制的擬合圖線中可以看出，將周期平方或者將擺長開平方根以后得到的擬合圖線與正比例函數(shù)擬合得特別好，從而表示出了周期與擺長的定量關(guān)系，那就是，或。（六）探討擺長與其他因素的關(guān)系1、設(shè)計試驗探討細(xì)微環(huán)節(jié)提出問題：變更單擺的振幅時，單擺振幅的可取范圍比較小，因為單擺作簡諧振動的條件是擺角小于五度，大家有沒有對這個限制條件產(chǎn)生過懷疑？假如擺角大于五度會發(fā)生什么事情呢？2、學(xué)生分組試驗學(xué)生探討擺角大于五度時單擺的周期，老師作指導(dǎo)，時間大約5分鐘。3、溝通試驗結(jié)果當(dāng)擺長肯定，振幅肯定的狀況下，擺球質(zhì)量不同的單擺，周期相同，因此，單擺的周期應(yīng)當(dāng)與擺球質(zhì)量無關(guān)。當(dāng)擺長肯定，擺球質(zhì)量肯定時，小于5度狀況下，振幅發(fā)生變更，單擺的周期不變。數(shù)據(jù)顯示擺角大于五度時，只要擺角在30度以內(nèi)，不同擺角時單擺周期的變更不超過0.1秒，我們認(rèn)為在大多數(shù)對精度要求不是特別高的狀況下我們還是可以近似認(rèn)為單擺的周期是不變的，擺角超過30度以后，單擺的周期變更就特別大了，可以從數(shù)據(jù)中看出擺角越大，周期越大。4、結(jié)論：單擺的周期公式