2.4 单摆 实践类作业 -江西省吉安市吉水县2026-2027学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

江西省吉安市吉水县高二物理上学期实践类作业 人教版选择性必修第一册第二章 用单摆测量重力加速度 应用场景：2026—2027学年高二上学期单摆相关课堂学习后的校内分组实验；不要求学生自行购置器材或在家搭建装置。 一、作品基础信息 项目 内容 设计者 肖遥 适用对象 江西省吉安市吉水县高二学生；基础薄弱、差异较大 教材与内容 人教版选择性必修第一册第二章；单摆模型、周期测量、数据处理与误差分析 作业类型 实践类作业 预计用时 校内操作约25分钟，整理与反思约15分钟；均未实测 二、设计背景与意图 任务主线：会测量—有记录—能解释。实验围绕“为什么同样一个摆会测出不同结果”展开：先确定摆长，再用多周期计时减小起停误差的相对影响，最后用数据与公式解释偏差。重点是测量依据和记录质量，不以测得值接近某个标准数值作为唯一评价。 学情依据：基础薄弱、差异较大。采用明确的测量清单和角色分工，允许使用提示；对未能动手的学生提供教师演示记录或明确标注的示例数据，评价其分析能力，但不据此认定完成了操作技能。 三、作业目标 A 建模：说明小角近似与摆长定义。 B 操作：按同方向经过平衡位置计时完整振动，记录原始读数。 C 处理：计算平均周期及重力加速度，用数据判断一致性。 D 反思：说明一项误差的方向或限制，并提出可实施的改进。 四、任务与评价 环节 分值 可观察证据 目标A 准备与方案 8分 摆长定义、小角条件、控制变量、安全检查 目标B 测量与记录 12分 计数方法、三次计时、原始记录、角色交接 目标C 数据处理 12分 平均时间、周期、g及单位 目标D 解释与反思 8分 偏差方向、误差区分、改进与证据 自愿拓展 独立记录 不同摆长的T²与L比例 满分40分。评价重过程，不要求“漂亮的数据”。提示使用不扣分。不能完成操作时，处理与反思可评分，操作部分标“未观察”，不与完成全部实验的40分总成绩直接比较。 五、实施与器材 每组3—4人，使用校内支架、细线、体积小、质量适当且表面光滑的摆球（优先使用校内实验用金属小球）、刻度尺及秒表。记录员、计时员、计数员轮换；先演练一次同方向计数，再测量。尺具和计时工具的分度值分别记录。 安全：支架放稳并夹紧，摆球连接可靠；摆动区域不伸手、不站人，避免撞击眼部。不得攀爬、悬挂重物或使用玻璃等易碎摆球。没有合适支架时改用教师演示或示例数据分析，不在家临时搭建。 出现的问题 即时补救 再检查 只量线长 重画支点至球心的线段 记录线长与球半径 半个周期计为一次 同方向经过平衡位置作计数基准 从0数到20 抄算后数值当原始读数 保留时间原值并注明更正 另一同学复核 只说“人为误差” 区分摆长与计时偏差 至少解释一项偏差方向 证据要求：原始测量单、计算过程、一次反思记录。教师首次使用后记录实际用时；未实施前不填写成功率或效果数据。 六、学生实验记录单 班级____ 小组____ 日期____ 数据来源：□本组测量 □教师演示记录 □示例数据 任务1 准备与方案 8分 （实践题）①画简图，标出支点、球心和摆长。②写出为什么使用约5°以内的小摆角。③确定计时与计数基准，并写出至少两个保持不变的条件。④勾选安全检查，并写出一项检查的理由：□支架稳定 □连接牢固 □摆球表面光滑且无尖锐棱角 □摆区无遮挡。 简图区：标出支点、球心和摆长。 线长____ m；球半径____ m；摆长L＝____ m。尺分度值____；计时工具分度值____。 文字回答区：小角条件的理由、计时与计数基准、保持不变的条件、安全检查理由。 任务2 测量与记录 12分 选摆长约0.60—0.80 m，小角度由静止释放。以一次经过平衡位置并向指定方向运动为计时起点，记0；此后每次同方向经过再计数，数到20时停止计时。每次测量20个完整周期，做三次，保留原始读数。测量后由组员交叉核对周期数与原始读数，发现疑问先保留记录再复测。 次数 摆长L/m 20个周期的时间t/s 计时员／计数员 异常与处理 1 2 3 复核人____；复核结果：□一致 □有疑问，处理说明____。 观察清单：□释放时未推球 □同方向计数 □起点0终点20 □三次使用同一摆长 □原始数据未改成理论值 任务3 数据处理 12分 平均时间____ s；周期____ s；计算g＝____ m/s²。写出代入过程。计时平均值可保留比原始读数多一位作为中间值，最终结果结合测量精度合理取舍。 七、解释与自愿拓展 任务4 偏差从哪里来 8分 （探究题）①保持测得周期不变，如果误把摆长记得偏大，计算g会偏大还是偏小？②保持摆长不变，如果计时偏大，g怎样变化？③多次测量取平均是否能消除所有偏差？④结合自己的记录提出一项改进，写明它针对什么问题、下一次如何检查。 提示卡（按需使用，不扣分） □摆长：量支点到球心；□计数：同方向经过平衡位置，起点记0，终点记20；□计算：先取平均时间，再除以20，最后求g。 提示使用记录：□未使用 □摆长 □计数 □计算；对应任务____。 示例数据练习 下列数据专供计算与比较练习，是人为设定的示例，不是本组、当地或学校的实测数据。不方便动手时可以使用，但必须勾选“示例数据”，不能补写操作完成记录。取π≈3.14。 摆长L/m 第一次t/s 第二次t/s 第三次t/s 平均周期T/s 计算g/(m/s²) 0.400 25.3 25.4 25.5 0.600 31.0 31.1 31.2 0.800 35.8 35.9 36.0 至少完成一组计算；学有余力者比较三组T²/L是否近似相同。不同示例摆长不等于三次重复测量，请区别“同一摆长重复计时”与“改变摆长的比较”。 自愿拓展 用比例关系检验模型 （探究题）在有校内条件和教师指导时，改变摆长并保持地点、小角条件和测量方法不变，比较T²与L的比例关系。无额外操作条件时使用上面的示例数据。写出支持或不支持比例关系的证据，说明三组数据不能证明模型在所有条件下都成立。 原判断或疑问 修正依据 下一次改进 复核结果 八、参考答案与评价要点 任务1 8分 摆长从支点到球心，简图端点与线段各1分，共2分。小角时摆的切向回复作用近似与沿弧位移成正比，能使用单摆周期关系，2分。按同方向经过平衡位置计数1分；同时保持同一摆长与小角条件1分，共2分。完成安全检查并指出摆区或支架要求，2分。摆球在平衡位置仍可能有径向加速度，不能写“平衡位置合力为零”。 任务2 12分 起点0、终点20，保证20个完整周期，2分；同方向基准2分；三次原始时间各1分，共3分；记录实际摆长及尺具、计时工具分度值，共2分；记录异常、明确无异常或如实写出未完成情况，1分；小组复核与角色记录2分。异常较大时先核查计数和起停，可重测，但保留旧记录并说明原因，不以接近理论值为由删除数据。没有操作观察证据的项目标“未观察”，不能按猜测给分。 任务3 12分 同一摆长的三次时间取算术平均，公式与计算各2分，共4分；平均时间除以20，关系和周期数值各2分，共4分；使用g＝4π²L/T²，代入关系2分、计算与单位2分，共4分。真实数据不设唯一数值答案。依π≈3.14计算，三组示例平均周期约1.270 s、1.555 s、1.795 s，g约9.78、9.79、9.79 m/s²；允许合理舍入。不得将示例值解释为吉水县实测重力加速度。 任务4 8分 ①L偏大，g偏大，结论与比例依据各1分。②计时偏大则T偏大，g偏小，结论与平方反比依据各1分。③平均可减小部分随机波动的影响，不能消除摆长测量等系统性偏差，2分。④给出与本人记录对应、可操作且有检查方法的改进，2分。例如重新测支点至球心距离，或先演练同向计数再交叉复核；只写“多做几次”“减小人为误差”而无对应问题，不得满分。 拓展与教师反馈 示例T²/L约为4.03 s²/m，三组近似一致，支持给定小角模型的比例关系。只有三组示例数据，不能证明实际装置达到该精度，也不能推广到大摆角等未检验条件。教师分别记录模型理解、操作证据、处理与反思的完成情况；不把不能动手的学生标为缺乏科学态度。 内容依据：人民教育出版社《普通高中教科书 物理 选择性必修第一册》第二章。单摆模型与测量重力加速度的实验方法参考第4节、第5节；记录单、示例数值及评价方式按本作业目标设计。示例数据用于计算练习，不是实测记录。 第 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $