2.4 实验：用单摆测量重力加速度 教学设计-2025-2026学年高二上学期物理教科版选择性必修第一册

《实验：用单摆测量重力加速度》教学设计 一、教材分析 本节选自教科版高中物理选择性必修一，第二章第4小节，主要内容是用单摆测量重力加速度，通过对摆长、周期的精细化操作，强化“物理观念”中对公式意义的理解；本节课的实验有利于巩固和加深对简谐运动、单摆周期公式的理解，也为后面学习共振、机械波做铺垫，起到承上启下的作用，是高中物理的一个重点内容，高考的必考点。 近五年高考考卷（全国卷乙或全国甲卷）的考查情况 近五年 真题统计 年份 考题 考查角度 2022 全国甲卷，3题 法拉第电磁感应定律的应用 2024 全国甲卷，15题 法拉第电磁感应定律的应用 2022 全国乙卷，24题 法拉第电磁感应定律应用 2021 全国卷Ⅰ，25题 法拉第电磁感应定律的应用 2021 山东卷，12题 法拉第电磁感应定律的应用 二、学情分析 学生的知识储备： 学生已掌握单摆的简谐运动条件及周期公式（​），了解摆长、周期与重力加速度的定量关系；具备利用图像法（如绘制 T2T2-LL 图）或公式计算处理数据的基本能力；经过初中及高中前期的实验训练，学生能独立使用刻度尺、停表等基础仪器，但对精细化操作（如摆长包含摆球半径、计时起止点的同步性）仍存在疏漏。 学生的兴趣： 对动手操作类任务（如组装单摆、测量周期）兴趣较高，但易忽略实验设计的严谨性；对通过实验解决实际问题（如测量本地重力加速度）有较强参与感，但对误差分析与改进方案的开放性讨论仍需引导。 学生的认知： 1. 能通过理论公式推导实验思路，并能结合已有经验完成基础操作； 2. 难以将抽象的周期公式转化为具体测量参数（如摆长需包含摆球半径）3.易将实验误差简单归咎于操作失误，缺乏对系统误差（如空气阻力、摆角影响）的理性分析。 三、核心素养目标 物理观念： 能结合单摆周期公式​，理解摆长、周期与重力加速度的物理关系，建立理论模型与实验测量的联系。 科学思维： 能基于单摆周期公式设计实验方案，通过逻辑推理明确摆长、周期的测量逻辑，形成完整的实验思路；通过逻辑推理明确摆长、周期的测量逻辑，形成完整的实验思路；建立物理模型解决实际测量问题，培养学生的科学思维。 科学探究： 在探究单摆测重力加速度实验过程中，让学生学会设计实验方案、选择实验器材、规范操作实验、分析处理数据；在探究中提高发现问题、提出猜想、验证假设的能力，体会科学探究的方法和乐趣。 科学态度与责任： 让学生在实验探究中养成严谨、实事求是的科学态度；认识到科学知识对技术发展 的推动作用，增强将科学服务于社会的责任感。 四、教学重难点 教学重点： 实验方案的设计，单摆摆长和周期的测量及实验误差分析。 教学难点： 实验数据处理和误差分析。 五、教学方法和手段 教法： 循环递进式教学法、实验探究法、问题导向法、小组合作探究法、归纳总结法。 学法： 思考、讨论、合作探究、分享交流。 教学手段： 计算机多媒体教学、PPT课件、视频 六、教学过程 环节 教师活动 学生活动 设计意图 环节一 （3分钟） 导入 新课 温故： 前面我们学习了电磁感应现象，楞次定律，怎么判断感应电流方向。问题1：那么什么是电磁感应？问题2：产生感应电流的条件是什么吗？ 学生回答问题：利用磁场产生产生感应电流的现象。 学生回答问题：①闭合回路；②磁通量发生变化。 通过学生对电磁感应现象、产生感应电流的条件回顾达到温故引新知的目的。 环节二 （9分钟）基于 新课 内容 设置 问题 驱动 任务 展示物理情景：问题3：分析甲、乙两电路产生电流的原因，演示实验。 问题4：试从本质上比甲、乙两电路的异同。 既然闭合回路中有感应电流，这个电路中就一定有电动势。 问题5：这两种情况下，如果电路不闭合会怎么样？ ①甲乙两图，开关断开，电流中有电流吗？ ②甲乙两图，如果电路不是闭合的，电路中就没有电流，电源的电动势是否还存在呢？③乙图中电路没有闭合，这时虽然没有感应电流，但电动势仍然存在。 产生感应电动势的条件：穿过电路的磁通量发生变化。 问题6：感应电动势的大小跟哪些因素有关呢？ 学生思考，尝试回答。 学生思考，尝试回答。 学生回答：肯定有电源电动势。 学生思考，尝试回答；总结出产生感应电动势的条件：穿过电路的磁通量发生变化。 学生猜想 通过学生们熟悉的电路甲，对比产生感应电流的电路乙，引导学生直观得出：产生电动势的那一部分导体（或线圈）就相当于电源。 学生体会探究过程的乐趣，感受成功的喜悦，突出本节课的重点。 环节三 （12分钟）探究 感应 电动 势的 大小 的影 响因 素 1、要求学生按照课本37页的实验活动分小组进行实验活动。 2、教师巡视并加以提示。 3、将小组合作验证的过程结果进行分享，并进行点评。 4.跟学生一起学习法拉第电磁感应定律的内容及表达式。 5.物理学中我们把这一定律称为法拉第电磁感应定律。（讲解相关物理学史） 6.学生讨论辨析磁通量的变化率（△φ/△t）与△φ、φ三者的区别。 1.学生分小组进行验证，并将过程与结果以书面形式展现。 2.总结并学习法拉第电磁感应定律的内容。 学生倾听 学生思考，尝试回答。 通过学生分小组进行实验，并归纳总结结论，培养学生的实验探究和观察能力 ；2.让学生明白法拉第电磁感应定律不是法拉第提出来的；突出本节课的重点。 3.老师引导补充 环节四 （5分钟） 对法 拉第 电磁 感应 定律 公式 的理 解和 应用 1、PPT展示：使用公式求E的三种常见情况。 2.PPT展示： 例1.有一个50匝的线圈，如果穿过它的磁通量的变化率为0.5Wb/s，求感应电动势。 例2.穿过某线圈的磁通量随时间变化的关系，如图所示，在下列几段时间内，线圈中感应电动势最小的是（）A.0~2 B.2s~4s C.4s~5s D.5 s~10 s 1.对3个公式、、、的辨析。 2.学生进行题目训练，并归纳总结解题方法、技巧。 题目一：用公式求解 题目二：通过△φ-t图像知道斜率代表公式中磁通量的变化率。 1、通过比较求E的三种常见情况有助于学生理解法拉第电磁感应定律的公式；让学生体会应用法拉第电磁感应定律处理问题，加深学生对公式的记忆，突破本节课的难点。 环节五 （8分钟）导线切 割磁感 线时的 感应电 动势 1.要求学生自主推导PPT展示的感应电动势的大小：如图所示闭合线框一部分导体ab长L,处于匀强磁场中，磁感应强度是B，ab以速度V 匀速切割磁感线，求产生的感应电动势。 2.要求学生自主探究完成课本P39例题示范，教师指导示范。 学生进行分组活动，确定使用公式求E，推导出导体棒切割磁感线时的感应电动势E=BLv。 学生自主探究完成答题。 通过自主演绎推导导体棒切割磁感线时的感应电动势，增强学生的演绎推导能力。 通过练习方式巩固知识。 环节六 （3分钟）课堂小 结、布 置作业 在教师的引导下进行小结，并形成框架图，利于记忆 1、引导学生对本节课进行课堂小结。 2、布置作业：课后自我评价：第1、2小题。 强化本节课的重难点，促使学生的知识条理化、系统化。 七、板书设计 第四节 法拉第电磁感应定律 1、 感应电动势 1、定义：2、条件：3、影响因素： 二、法拉第电磁感应定律 1、内容： 2、表达式：E=nΔΦ/Δt 3、单位： 导体切割磁感线的感应电动势 表达式：E=BLv E=BLvsinθ 主板书 E=nΔΦ/Δt E=BLv E=BLvsinθ 学生板书 八、教学设计反思 本节课的教学设计是基于学生具备较好的辨析、逻辑思维和物理建模能力。但由于学生的基础知识参差不齐，在课堂上不能主动积极参与到课堂问题探究、组内合作探究，不能充分发挥其主观能动性，因此，需要教师发挥调控作用，通过优化问题设计以激发学生深层思考，让学生参与讨论，深入到学生当中，随时观察随时调整。 学科网（北京）股份有限公司 $$