选必1.2.4——单摆 教学设计

物理学科 单摆的单元及课时教学设计（2023年版） 第1课时教学设计 课题 单摆 课型 新授课☑ 章/单元复习课□ 专题复习课□ 实验探究课□ 习题/试卷讲评课□ 课题研究课□ 学科实践活动课□ 其他□ 1.教学内容分析 单摆是典型的简谐运动。通过学习受力和运动情况较为复杂的单摆，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念。 通过“问题”启发学生思考与讨论，形成单摆概念，提出分析论证单摆做简谐运动的两种方法，通过对单摆回复力的分析推导，进一步领会F=-kx的意义及实际应用，应充分关注两个方面的内容，并体会其中的物理方法。（1）为什么回复力是重力沿着圆弧切线方向的分力。（2）论证中做了必要的、合理的近似，要注意到这是一种常用的方法，必要的、合理的近似不仅简化数学运算，而且可以忽略次要因素，突出主要矛盾，解释事物的本质。通过“做一做”观察墨汁图样，从墨汁形成的正弦（或余弦）曲线，证明单摆的运动是简谐运动，激发学习兴趣，提升科学素养，丰富学生的学习经历和知识形成过程。 教科书关于构建理想化模型方法的应用是分层次的，包含两个阶段：一是将实际的摆构建成单摆模型，二是将单摆模型归入简谐运动模型，注意引导学生建构模型时的层次性和阶梯性。 通过对较为复杂的单摆相关问题进行分析和推理，促进学生科学思维的发展。探究单摆周期与摆长的关系时，用控制变量法定性研究，再用图像法处理数据获得定量结果，提升学生的科学探究能力。不要求学生对单摆的周期公式进行理论推导。 2.学情分析 ①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。 ②学生的知识基础 在学习单摆之前，学生学习了简谐运动及其图像，简谐运动的振幅、周期、频率以及回复力和能量等内容，本节是简谐运动的应用实例。 ③学生的认知困难 学生初次接触单摆，不善于利用等效摆长解释单摆现象，对于摆长的概念理解得不够透彻。对于近似法处理回复力问题存在困难。由于周期与摆长的二次方根成正比，对于学生而言比较抽象，在猜测上存在一定的思维障碍。 3.学习目标 科学思维：（1）通过观察摆的运动情境，类比弹簧振子模型建构过程，对实际摆的装置——细线和小球、空气进行理想化处理，自主构建出单摆模型； （2）通过讨论分析，说出推理和验证单摆做简谐运动的动力学方法； （3）通过对摆球受力分析，明确回复力是重力沿圆弧切线方向上的分力，对比小角度θ和sinθ的大小，论证得出单摆做简谐运动的动力学条件； 科学探究：（4）通过教师演示实验，定性得出周期与摆长的关系；引导学生作出猜想与假设、合作设计实验、进行实验操作，记录数据、图像法处理数据发现规律，形成结论、解释交流。 4.学习重点难点 教学重点： 对单摆运动规律和单摆周期公式的探究 教学难点： 对单摆回复力的判定以及对小角度的近似处理 5.教学辅助支持 多媒体课件、单摆、装有墨汁的注射器、学生探究器材（米尺、细线、秒表、铁架台、质量不同的摆球、游标卡尺、）等、自制双面实验演示仪、计算机绘图软件 6.教学活动设计 过程 学习内容与教师活动 学生任务/活动设计 设计意图及对应目标达成 环 节 一 课堂引入： 生活中经常可以看到悬挂起来的物体在竖直平面内往复运动。将一小球用细绳悬挂起来，把小球拉离最低点释放后，小球就会来回摆动。小球的摆动是否为简谐运动？ 观察生活中常见的挂起来的物体在竖直平面内往复运动。 疑惑、思考、迫不及待想知道答案 创设真实的生活情境，激发学生主动思考，联系实际，引出新课内容。 紧扣课题，为学习新知识做好充分的准备 思考讨论:： 活动1：什么是单摆？ 定义：一根不可伸长的细线下面悬挂一个小球就构成了单摆。 单摆的主要组成部分 摆长：悬点到球心的距离 摆角：摆到最高点时，摆线与竖直方向的夹角。 活动2：单摆的理想化条件有哪些？ ①细线：不可伸缩，质量不计，长度远大于小球直径。 摆球：体积小，质量大。 ②空气阻力可以忽略 问题1：阅读教材，说出单摆的定义和特点。 问题2：说出单摆的理想化特点。 思考、分析、猜想 期望回答： 摆球质量、振幅、摆长、空气阻力。 以思考讨论的方式引入新课，让学生积极参与课堂，更好的理解深化所学知识，自主建构出单摆模型特点。达成学习目标1. 结合示意图进行猜想，使猜想有理可依。 小结： 单摆的理想化模型 经历建构理想化模型的过程 增强模型建构能力 环节二 思考讨论 如何若判断单摆振动是不是简谐运动？用什么方法判断？ （1）根据回复力的规律F=-kx判断 （2）根据物体的振动图