单摆的-教学设计

单摆的教学设计单摆的教学设计单摆的教学设计全省中学物理教师教学大赛教学设计参赛作品课题名称：单摆《单摆》第1课时的教学设计一、教材分析与设计（一）教材的地位与作用《单摆》是高中物理人教版选修3-4第11章第4节内容。本节内容安排在《简谐运动的回复力和能量》之后，属于简谐运动的应用实例，起到了承上的作用。在学习“单摆”之前，学生们学习了简谐运动及其图象，简谐运动的振幅、周期、频率以及回复力和能量等内容。这里作为简谐运动的应用实例，来学习单摆的运动规律、受力情况和图像特点，以加强对单摆内容的理解，深化、突出了单摆这种简谐运。(二)教材处理本节课内容多、理论性强、探究过程复杂，所以用两课时完成：第1课时认识单摆这一理想化模型，用图象和公式证明单摆的运动属于简谐运动。第2课时着重探究单摆周期与摆长的关系。此教学设计是针对第1课时设计的。（二）学情分析高二学生已经适应了高中物理学习，已经掌握了学习物理的基本方法，具有了一定的思维能力和接受能力。但是由于本节课结合了数学知识，涉及到小角度的近似处理，这在高中物理学习中是第一次出现。学生对这样的处理感觉很困难。二、课前准备本节课属于简谐运动的应用实例，主要解决两个问题1、认识单摆2、用图象法和公式法证明单摆的振动属于简谐振动，基于这个目标，实现课堂教学的有效性，教师可以针对这个目标可布置以下预习作业。1、指导学生自制单摆，画出单摆的x-t图象，对单摆的运动特点有一定的认识2、在证明了竖直方向弹簧振子的运动属于简谐运动的基础上，要求学上阅读教材、分析教材自行证明单摆的运动是不是简谐运动。3、.单摆一个，小球一个，细线两根，白纸三张，用墨水稀释的水一瓶，注射器管一支。三、教学目标1、知识与技能目标：（1）知道什么是单摆，了解单摆的运动特点（2）知道在摆角很小时单摆做简谐运动2、过程与方法：经历证明单摆运动是简谐运动的过程，学生体会数学方法在物理中的应用3、情感态度和价值观：通过证明过程，培养学生学习科学的兴趣和自觉性。并在学习证明的过程中，学会运用科学态度、科学价值观去克服困难、探究解决类似的问题四、教学重点重点：单摆振动的特点依据：单摆振动是具体的简谐运动的应用实例，分析简谐运动也就是分析质点在运动过程中的振幅、周期、位移、频率、能量等一些物理量的特点，通过对单摆运动特点的分析、理解，学生对简谐运动的特点理解会更加深刻五、教学难点难点：单摆的回复力以及对小角度的近似处理。依据：在分析具体的简谐运动时学生往不能正确的分析出回复力的来源，有的学生即使能够分析出回复力的来源，也不知如何导出的形式，给解决问题带来了困难，因此将这个问题设置为难点。六、教学过程（一）引入新课前面我们学习了弹簧振子，知道了简谐运动的特点。在日常生活中，我们还常常看见摆钟、荡船、秋千都在竖直平面内做摆动，这些摆动是属于一种什么样的运动呢？今天我们来学习最简单的摆动——单摆的运动。本堂课主要解决两个问题1、知道什么是单摆。2、证明单摆的运动是不是简谐运动设计意图：交代清楚本节的任务，使学生心中有数。（二）进行新课1、单摆（1）单摆：一根不可伸长的细绳，一端固定，另一端与小球相连，如果细线的质量与小球相比可以忽略，求的直径与线的长度相比可以忽略，忽略空气阻力的影响，这样的装置叫单摆。教师活动：由学生阅读教材，得出单摆的定义。教师对定义进行补充说明。设计意图：培养学生自学能力，加深对单摆概念的理解教师活动：这样的装置在生活中存在吗？设计意图：使学生意识到这样的装置在现实生活中不存在，是一种理想化模型。（2）单摆是实际摆的理想化模型（3）判断下列模型是否属于单摆模型教师活动：画出几幅图片，有学生判断是否属于单摆模型设计意图：使学生更加明确什么是单摆2、单摆的运动教师活动：单摆在做振动，这种振动是不是简谐运动呢？需要我们证明，有几种方法学生：回答两种，图象法和公式法设计意图：针对两种证明方法展开教学画单摆的x-t图象学生演示实验，画出单摆的x-t图象，与正弦曲线十分相似教师活动，虽然图象与正弦曲线十分相似，但是我们还不能确定单摆的运动就是简谐运动，因为我们还需要用理论去证明这个图象到底是不是正弦曲线，尽管如此我们还是对单摆的运动有了大致的了解，接下来我们用公式法去证明单摆的振动是不是简谐运动。教师活动：凡是振动都需要回复力，那单摆的回复力是什么力呢？设计意图：学生明确，接下来要寻找回复力（2）单摆的回复力分析实验演示单摆的振动回复力分析教师活动：（问）单摆在振动过程中受到哪些力作用？生：答F GF GF1F2PO教师活动：单摆振动的回复力是谁？学生讨论后让学生回答。（可能有重力和拉力的合力，拉力水平方向的分力，重力沿切线方向的分力等）教师活动：单摆振动时在竖直平面内做变速圆周运动，重力和拉力的合力产生两种效果：使小球做圆周运动，速度大小发生变化。从匀速圆周运动知识知道，向心力只改变物体运动的速度方向，因而单摆做变速圆周运动的圆复力就是合力在切线方向的分力，这个分力也是重力沿切线方向的分力。教师活动：板书教师活动：由单摆的回复力的表达式能否看出单摆的振动是简谐运动？学生：不能，因为不符合教师活动：书上已给出了具体的推导过程，其中用到了两个近似：(1)sinα≈α；(2)在小角度下OP直线与OP弧线近似相等。这两个近似成立的条件是摆角很小，α＜10°。(见附表，打印在投影片上。)由投影片我们可知α在5°之内，并且以弧度为角度单位，sinα≈α。教师活动：在这个基础上，接下来由你们按照教材上的提示，导出回复力与位移的关系。（3）关于单摆做简谐运动的条件①推导：在摆角很小时，sinθ＝又回复力Ｆ＝mgsinθＦ＝mg·（ｘ表示摆球偏离平衡位置的位移，ｌ表示单摆的摆长）②师生分析得到：在摆角θ很小时，回复力的方向与摆球偏离平衡位置的位移方向相反，大小成正比，单摆做简谐运动.④教师讲：我们知道简谐运动的图象是正弦(或余弦曲线)，那么在摆角很小的情况下，既然单摆做的是简谐运动，它振动的图象也是正弦或余弦曲线.⑤总结：从实际得到的图象和理论上中均可看出：在摆角很小的情况下，时，单摆做简谐运。（4）用量角器画出角设计意图：学生感受角，到底有多大七、课堂训练练习题：教材12页底题第2问。光滑圆弧面上有一个小球，把它从最低点移开一小段距离，放手后，小球以最低点为