2.4单摆 教学设计-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

第 4 节 单摆 教学设计 课程基本信息 学科 物理 年级 高二年级 学期 春季 课题 单摆 教科书 书 名：普通高中教科书物理选择性必修第一册 人教版 课时教材分析 《单摆》是高中物理中理解难度和教学难度都比较大的一节课，其中单摆的回复力、等 时性、单摆周期的定性和定量探究，都体现严谨深刻的科学方法和物理思想（如理想化物理 模型、等效思想、控制变量法、图像拟合、多方论证等）。单摆作为简谐运动的应用实例， 对于研究简谐运动具有很强的代表性，学习单摆的运动规律、运动周期，对进一步掌握简谐 运动具有很大的推动作用。本节课主要学习的是单摆振动的固有周期（频率），为后面学习 共振奠定了基础，起到了加深、拓展、承前启后的作用。 本节课包含理想模型的建立、定性和定量探究两个主要环节，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。 课时学情分析 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简谐运动的基础知识，知道简谐运动的运动特征、动 力学特征及能量转化特点。 学生的认知困难 学生初次接触单摆理想化模型，以及小量近似的首次接触，运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。以及实验数据的 处理：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。 高中新课程新教材物理优质课评比 课时教学目标 物理观念 知道单摆的回复力、单摆周期与摆长、重力加速度的关系，能运用其解决相关实际问 题。 科学思维 1.知道单摆是一种理想化模型，理解单摆模型的条件，能将实际问题中的对象和过程转 化为单摆模型。 2.能通过理论推导，判定单摆小角度振动时的运动特点。 科学探究 在探究单摆的周期与摆长的定量关系时，能分析数据、发现规律、形成合理的结论，能 用已有的物理知识解释相关现象。 科学态度与责任 实验过程中培养学生严谨的态度和数据的科学处理精神；了解人类计时仪器的发展史， 体会物理学科对人类文明进步和科学技术发展的推动作用。 课时教学重点 是对单摆运动规律和单摆周期公式的探究。单摆是简谐运动的典型模型之一，也是丰富 学生运动与相互作用观的重要知识载体。 课时教学难点 在于对单摆回复力的判定以及对小角度的近似处理，虽然教材在必修模块已渗透极限思 维，但大部分学生对小角度的近似处理缺少经验，还会存在学习障碍。 课时教学方法 教法：情景教学法、讲授式教学法、问题探究式、任务驱动法、启发式教学法、直观演示法 等 学法：讨论法、练习法、观察法、参与互动法、自主合作探究学习法、类比法、查阅资料法 等 课时教学策略 学习进阶理论指导下本节课采用：训练与练习策略、演绎策略、归纳策略、问题链启发 式策略、探究策略、教学评一体化教学策略等 课时教学准备 导学案、单摆振动图像演示器、PPT 课件、计算机数表软件 excel、自制多组摆、自制简 易摆钟、自制蛇摆、学生探究器材（长尾夹、已知直径的摆球、直尺、摆线、铁架、秒表共 6 组）等。 教学流程 ( 创设情境 引入新课 理想模型 建构单摆 探究单摆 运动特点 演示实验 定性探究 学生实验 定量探究 知识迁移 学以致用 ) ( 创 设 情 模型建构 小量近似 控制变量 图像拟合 ) 蛇摆演示，引出问题：每个小球运动 有差异， 活动 1： 理想化模型建构 问题链： 1.绳球组合从受力和能量转化的角度分析， 怎样的装置最简单？ 2.忽略了次要因素，突出事物本质，绳球组 合构成的装置需要满足什么条件？ 活动 2： 分组讨论，给出方案 问题链： 1.单摆的运动是否是简谐运动吗？ 2.能否给出自己的观点以证据支撑？ 活动 3： 理论推导证明回复力与位移关系进行证明。 活动 4： 演示实验 问题链： 1.单摆周期与哪些因素有关？ 2.怎样设计方案定性研究？ 活动 5： 学生分组实验 问题链： 1. 怎样设计方案定量研究？ 2.实验数据怎么处理？ 应用： 1.物理之美：蛇摆的运动现象的解释； 2.摆钟的发明。 教学流程 ( 思想方法 ) ( 关键路径 ) 教学过程 ◆ 新课引入 图一 蛇摆演示 蛇摆演示，引出问题：每个小球运动有差异，多个小球又有规律，为什么？ ◆ 讲