《單擺》教學(xué)設(shè)計(jì)

1、 單 擺教學(xué)設(shè)計(jì) 山西省晉城市第三中學(xué)校 牛志剛 設(shè)計(jì)思想探究式教學(xué)是以探索、研究物理規(guī)律為出發(fā)點(diǎn)，以實(shí)驗(yàn)活動(dòng)為中心，以學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展探究能力的培養(yǎng)為根本的一種教學(xué)方式。本節(jié)課，通過探究單擺運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律這一課題，使學(xué)生從發(fā)現(xiàn)者和探索者的角度出發(fā)，主動(dòng)利用已有的物理探究的思想、方法，巧妙設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，通過現(xiàn)代信息技術(shù)手段，整合、分析數(shù)據(jù)，得到客觀規(guī)律。這樣不僅可以使學(xué)生更深入地物理學(xué)現(xiàn)象，而且可以體會(huì)物理學(xué)的精神，即獨(dú)立的探索和研究的精神。教學(xué)目標(biāo)一、知識(shí)與技能目標(biāo)：1、知道什么是單擺，能獨(dú)立組裝單擺；2、理解單擺的小角度振動(dòng)是簡(jiǎn)諧振動(dòng)；3、掌握單擺的周期與哪些因素有關(guān)。二、過程與方法：1、

2、學(xué)會(huì)使用控制變量法研究物理問題；2、學(xué)會(huì)圍繞中心問題，充分利用教學(xué)資源，設(shè)計(jì)探究方案，開展科學(xué)探究；3、學(xué)會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單分析、比較，能提煉出結(jié)論。三、情感態(tài)度與價(jià)值觀：1、學(xué)會(huì)合作，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神；2、體會(huì)獨(dú)立探索和研究的物理學(xué)的精神。教學(xué)重點(diǎn)影響單擺振動(dòng)快慢的因素；實(shí)驗(yàn)方法指導(dǎo)教學(xué)難點(diǎn)影響振動(dòng)快慢因素的尋找；實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法。教學(xué)資源（1）器材和設(shè)備：鐵架臺(tái) 大小相同，材料不同小球 絲線 秒表 刻度尺 游標(biāo)卡尺 計(jì)算機(jī)多媒體 攝像機(jī) （2）教學(xué)軟件：Excel2003數(shù)據(jù)處理軟件 powerpoint軟件教法設(shè)計(jì)展示一些單擺實(shí)例，明確研究的問題單擺通過師生討論，明確研究方向探究影響單擺振動(dòng)

3、周期的因素歷史上前人對(duì)單擺的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用猜想并證明單擺小角度運(yùn)動(dòng)的特征定量探究單擺振動(dòng)的周期公式課堂教學(xué)過程教師引導(dǎo)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖一、提出課題，確定研究方向 【引導(dǎo)】組織學(xué)生查找關(guān)于擺鐘的振動(dòng)、伽利略擺鐘的發(fā)現(xiàn)以及惠更斯對(duì)單擺研究的背景材料。 歸納同學(xué)們最想知哪方面問題？二、成立研究小組，引領(lǐng)課題的實(shí)施 【教師引領(lǐng)】組織引導(dǎo)不同的子課題小組，應(yīng)用不同點(diǎn)探究方式、方法，對(duì)課題展開研究。對(duì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)收集和處理方法進(jìn)行指導(dǎo)。協(xié)調(diào)不同小組間的工作，及時(shí)的實(shí)現(xiàn)小組間信息互通交換。 調(diào)控學(xué)生思維走向，引導(dǎo)課堂有序發(fā)展。四、課題成果匯總， 【教師引領(lǐng)】組織各課題組匯報(bào)展示探究成果，交流探究感受，體會(huì)探

4、究快樂，實(shí)現(xiàn)能力提高。1、學(xué)生以小組為單位，對(duì)材料進(jìn)行閱讀、分析、思考，歸納出對(duì)擺的運(yùn)動(dòng)最想知道的問題。2、學(xué)生最關(guān)心問題的歸納：歷史上對(duì)擺的相關(guān)認(rèn)識(shí)和應(yīng)用單擺運(yùn)動(dòng)有怎樣的規(guī)律影響單擺振動(dòng)周期的因素單擺振動(dòng)的周期公式3、學(xué)生結(jié)合自己感興趣的問題，自主參加不同的課題小組：第一子課題組：循著科學(xué)家探究之路從物理學(xué)史角度來研究單擺振動(dòng)的規(guī)律。第二子課題組：猜想并證明單擺小角度運(yùn)動(dòng)的特征。第三子課題組：實(shí)驗(yàn)探究單擺振動(dòng)周期的影響因素。第四子課題組：定量探究單擺振動(dòng)的周期公式。各課題組在教師組織下，以不同方式展示探究成果，特別是對(duì)探究過程、方案設(shè)計(jì)、實(shí)施困難，以及困難的解決方案的闡述，以此實(shí)現(xiàn)知識(shí)增進(jìn)、

5、能力提高。了解學(xué)生興趣，適時(shí)進(jìn)行引導(dǎo)，引導(dǎo)課堂走向。明確研究方向，為下一步分工合作奠定基礎(chǔ)通過學(xué)生的實(shí)際探究過程，不僅使學(xué)生掌握了相關(guān)知識(shí)，更能培養(yǎng)學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展的探究能力，實(shí)現(xiàn)物理教學(xué)的終極目標(biāo)。通過協(xié)作交流，實(shí)現(xiàn)共同提高探究過程學(xué) 生 探 究 設(shè) 計(jì)教師幫助第一子課題從物理學(xué)史角度來研究單擺振動(dòng)的規(guī)律【探究方式】查閱相關(guān)資料研究伽利略對(duì)單擺的研究及惠更斯關(guān)于單擺周期的研究資料?！境晒A(yù)測(cè)】撰寫一篇科學(xué)家們關(guān)于單擺研究的小論文，供其它成員參考，并制作成PPT，以故事的形式在課堂上講解。第二子課題猜想并證明單擺小角度運(yùn)動(dòng)的特征?！咎骄糠绞健?、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，描述單擺的振動(dòng)圖線，提出猜想，并從理論

6、上給予證明。2、通過物理分析和數(shù)學(xué)推導(dǎo)出單擺的回復(fù)力表達(dá)式符合F=-kx，說明單擺的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。【成果預(yù)測(cè)】明確的提出單擺的理想化模型，能推導(dǎo)出單擺回復(fù)力表達(dá)式，并由一名成員在課堂上講解。第三子課題實(shí)驗(yàn)探究單擺振動(dòng)周期的影響因素【探究方式】應(yīng)用控制變量法和對(duì)比法，通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證單擺振動(dòng)周期與擺長、振幅、擺球的質(zhì)量是否有關(guān)系【成果預(yù)測(cè)】能明確實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想，并以此巧妙的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，選擇需要的器材，通過實(shí)驗(yàn)分析出結(jié)果，在課堂上向同學(xué)們展示其結(jié)果。第四子課題定量探究單擺振動(dòng)的周期公式【探究方式】通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量出不同擺長時(shí)的單擺的周期，通過計(jì)算機(jī)，應(yīng)用Excel程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行定量分析，得出周期與擺長函

7、數(shù)關(guān)系，并從理論上進(jìn)一步證明。 【利用計(jì)算機(jī)，分析數(shù)據(jù)，提出假設(shè)】 將記錄錄入Excel程序，由程序計(jì)算出不同擺長對(duì)應(yīng)的周期 T=，并生成T-L的散點(diǎn)型函數(shù)圖像；借助計(jì)算機(jī)輔助，分析數(shù)據(jù)，提出猜想：執(zhí)行Excel的添加趨勢(shì)線程序，選擇乘冪類型，顯示公式，按確定按鈕，此時(shí)在T-L圖中增加了趨勢(shì)線及趨勢(shì)線方程。根據(jù)得到的趨勢(shì)線方程，提出了T=2的猜想。 【理論分析】結(jié)合一般簡(jiǎn)諧振動(dòng)的周期公式和單擺回復(fù)力表達(dá)式，推導(dǎo)出單擺的周期公式：=k。 其中，k=2，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同。 【成果預(yù)測(cè)】通過教師的指導(dǎo)，能自主的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并且利用現(xiàn)代信息技術(shù)，對(duì)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理，證明單擺振動(dòng)周期與擺長算術(shù)平

8、方根成正比；另一方面，也能從理論上給予證明。在課堂上向同學(xué)們展示對(duì)數(shù)據(jù)的分析、處理過程和理論證明過程。提供相關(guān)資料和計(jì)算機(jī)計(jì)技術(shù)支持。明確學(xué)生的設(shè)計(jì)思路，即：實(shí)驗(yàn)對(duì)比猜想驗(yàn)證。提供實(shí)驗(yàn)器材和計(jì)算機(jī)計(jì)技術(shù)支持完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，提醒注意事項(xiàng)。教學(xué)反思 新課程理念下的探究式教學(xué)，與以往傳統(tǒng)教學(xué)模式不同：它不以定律、公式的灌輸為中心，而是使學(xué)生從發(fā)現(xiàn)者和探索者的角色出發(fā)，在研究和分析問題的過程中，理解物理變化及探究的方法，從物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中，自己得到客觀世界的規(guī)律，教師只是點(diǎn)撥和指導(dǎo)。本節(jié)課，在“探究單擺運(yùn)動(dòng)規(guī)律”這一總課題的框架下，充分利用真實(shí)的情景，讓學(xué)生自主、自由活動(dòng)，這有利于激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，形成學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)；同時(shí)使學(xué)生思維極大活躍、開放，能把當(dāng)前問題和已知的思想、方法、規(guī)律聯(lián)系起來，激發(fā)創(chuàng)新力，形成解決問題的能力。例如在測(cè)量單擺周期時(shí)，就有同學(xué)提出用數(shù)字計(jì)時(shí)器和光電門更精確的測(cè)量周期。事實(shí)證明本方案有更高的精確度。本節(jié)課中，現(xiàn)代信息技術(shù)起了十分突出的作用。不同于簡(jiǎn)單的將其作為課堂教學(xué)的花瓶，而是讓其確實(shí)的服務(wù)于學(xué)生的認(rèn)知過程，成為學(xué)生探究問題的工具和有效手段?，F(xiàn)代信息技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)就是依靠其強(qiáng)大的計(jì)算能力實(shí)現(xiàn)物理過程的重建，其中根據(jù)數(shù)據(jù)，建