2.4 用单摆测量重力加速度 教学设计 -2025-2026学年高二下学期物理粤教版选择性必修第一册

《用单摆测量重力加速度》教学设计

【课题】用单摆测量重力加速度

【教学时间】40分钟

【教学对象】高二（下）

【教材】高中物理选择性必修一第二章第四节

【教学内容分析】

1．本节在教材中的地位和作用

用单摆测量重力加速度是本章的重点实验，是第三节单摆相关知识的应用．教材通过几个问题的思考，引导学生设计出用单摆测量重力加速度的实验方案．整个设计过程让学生经历提出问题、制定计划与设计实验、操作实验与收集数据、处理实验数据、分析实验误差、评估实验结果等一系列探究过程，领会物理学的研究方法，提高实验探究能力，认识到物理研究是建立在观察和实验基础上的一项创造性工作，渗透科学·技术·社会·环境（STSE）教育．本节实验探究过程不仅让学生学习到知识，更着力于让学生去主动发现问题，探究和解决问题，掌握知识形成和实验设计过程，培养学生的创新思维和实践能力．

2．课程标准对本节的要求

内容要求∶通过实验，会用单摆测量重力加速度的大小．

教学提示∶通过实验，提高建模能力．

学业要求∶会做“用单摆测量重力加速度”的实验．能恰当选用基本的实验器材进行实验，会设计实验方案，能对实验器材进行规范操作，获得实验数据．认识实验误差是不可避免的，具有尽量减小实验误差的意识．能通过不同方式分析数据，获得结论，并尝试作出解释．能用科学的语言撰写实验报告．

3．教材内容安排

本节要求学生用单摆测量重力加速度，并撰写实验探究报告．教材通过问题思考、原理引导、实验数据记录表和图像法（T2-L图）处理数据等环节的指导，通过教师的引导，学生逐步设计出用单摆测量重力加速度大小的实验设计方案，并要求学生在实验完成后进行汇报与交流，体验发现、创造和分享的乐趣．

4．教材的特点

（1）重视引导过程中的问题链设置．

（2）重视实验探究过程．

（3）强调学生的自主合作学习．

（4）鼓励学生加强对数据处理和误差分析的思考与交流．

5．对教材的处理

用单摆测量重力加速度的实验教学，应使学生明白，用理论指导实践才是实验探究过程中的主要方式，更深刻地体会到学习科学理论的重要性．本节内容是在学生学完第三节单摆相关知识的基础上拓展出来的应用性实验课，应用单摆的周期公式T＝2π，可求出单摆所在地的重力加速度．考虑到设计性实验的难度较大，对学生的能力要求较高，本设计通过细化的问题链一步步引导学生，从实验原理、实验装置、仪器选择与注意事项、实验步骤，到实验数据的处理、误差的分析、评估实验，帮助学生完成整个实验方案的设计．注重体现学生的自主性、合作精神，提升学生的知识迁移能力、实践能力、创新意识，培养学生善于思考、勇于探索、积极合作、不怕失败等精神．

本节的教学重点是实验数据的分析与处理，即根据单摆的周期公式，分别应用计算法和图像法处理实验数据，得到本地的重力加速度g，比较这两种数据处理方法的优缺点．本节的教学难点是为什么要选取L为横坐标，T2为纵坐标来作图线，而不是作T-L图线或者T-L2图线．为了减少误差，教材要求学生画出一条最佳拟合直线，选取容易读数的两个点（L1，T12）和（L2，T22），求出摆长的差值ΔL＝L2－L1、周期平方的差值ΔT2＝T22－T12、斜率k＝，进而求得本地的重力加速度g＝．实验结束后，教师还可以引导学生思考，还有哪些方法可以测量重力加速度．

【学情分析】

1．学生的知识基础

本节实验是单摆的周期公式的重要应用，是体会物理知识在实际生活中应用的重要机会，是学习科学探究方法和实验操作技能的重要实验．通过前面对简谐运动的特征及单摆周期公式的学习，学生在理论层面应不存在问题.

2．学生的心理特点

对于自主设计性实验，学生有较强的好奇心与动手欲望．但当实验过程中遇到预料不到的问题，如实验误差较大时，会不知如何处理和改进．

3．学生的认知特点与困难

学生能较好地按照已经制定好的实验方案进行实验操作、观察测量及简单地处理实验数据．学习困难主要体现在实验操作、数据处理、误差分析等方面.学生学习本节的困难主要在以下几点∶

（1）选用基本的实验器材．在计时仪器、长度测量仪器等的选择与使用上，学生可能存在一定困难．

（2）实验操作．细绳上端的悬挂、摆长的测量、摆的振幅把握等，学生要准确操作有一定难度．为何取摆球到达最低点位置的时刻作为计时开始与停止的时刻，学生在理解上有一定困难．

（3）实验数据的分析处理．根据单摆的周期公式，分别应用计算法、图像法分析处理实验数据，得到当地的重力加速度g，学生在应用上有一定困难．

（4）科学态度与责任的培养，实验具体操作并不复杂，学生能够很快完成，但学生不一定能认真规范地完成实验操作，准确记录实验数据，尊重原始测量数据，需要教师帮助他们养成良好的实验素质和科学精神．

【教学目标】

1．物理观念

通过经历设计实验方案的过程，加深学生对实验的原理及单摆周期公式适用条件的认识与理解，促进学生形成清晰的物质观和运动观．

2．科学思维

通过设计用单摆测量重力加速度的实验，培养学生用理论指导实验的能力、使用科学证据的意识和评估科学证据的能力，能运用证据对研究的问题进行描述、解释和预测，培养学生的科学推理、科学论证、质疑创新等素养．

3．科学探究

通过用单摆测量重力加速度的实验，学生能在教师指导下经历实验原理、实验装置、仪器选择与注意事项、实验步骤、实验数据的处理、误差的分析、评估实验等推理或设计过程，能撰写实验报告，用学过的物理术语、图表等交流科学探究过程和结果，领悟物理实验探究过程中的思想和方法，提高科学探究能力．

4．科学态度与责任

通过用单摆测量重力加速度的实验，培养学生学习物理、应用物理探索自然的兴趣和实

		始计数，“3，2，1，0，1，2，3…”数“0”时开始计时，不能多记或漏记振动次数．为了减小偶然误差，应进行多次测量后取平均值． （3）本实验中进行长度（摆线长、摆球的直径）测量时，读数读到毫米位即可．时间的测量中，秒表读数的有效数字的末位在“秒”的十分位即可．
【回顾理顺，课堂小结】	根据板书引导学生回顾，理顺整堂实验课内容框架，提炼核心知识和方法．		通过回顾用单摆测量重力加速度的实验设计过程，培养使用科学证据的意识和评估科学证据的能力．

 

 

【板书设计】