选必1.2.5实验用单摆测量重力加速度教学设计

物理学科实验：用单摆测量重力加速度课时教学设计第1课时教学设计课题实验：用单摆测量重力加速度课型新授课☑章/单元复习课□专题复习课□实验探究课☑习题/试卷讲评课□课题研究课□学科实践活动课□其他□1.教学内容分析用单摆测量重力加速度是高中阶段精度比较高的实验。教材按照实验设计及操作的一般步骤，先介绍实验思路，依据周期公式让学生“想一想，要根据上式测量重力加速度，需要测量哪些物理量？应该如何设计实验装置、选择实验器材？怎样才能减小实验误差？”在学生思考和讨论的基础上，进而描述实验装置和物理量的测量方法，提出常用的数据分析方法。为了保证实验的精度，本节教材对减小实验误差非常重视，在实验装置设计上引导学生思考如何减小实验误差；在“思考与讨论”中要求学生讨论如何选择摆线、摆球，以及摆线的悬挂方式；在摆长、周期的测量环节，分别提供两种测量方式进行对比，引导学生讨论后根据测量需要进行选择；在数据分析时引导学生采用图像法减小实验误差。2.学情分析“重力加速度”同学们在高一的力学部分已经有了一定的感性认识，积累了相关的物理观念和科学思维。本节课是在前置概念的基础之上，进一步深入探究如何测量出重力加速度，通过上一节课《单摆》中惠更斯确定的单摆周期公式，启发同学们利用运动和相互作用观念、科学探究等来设计实验方案开展测量实验。本节课侧重于引导学生发散思维，亲自动手开展探究实验，通过自主实验测量出本地重力加速度，学生在经历科学探究的过程中，培养科学态度与责任，体验成功的喜悦。学生虽已经具备利用单摆周期公式求重力加速度的能力，但在通过测量和数据处理来提高实验精度方面存在不足。学生知道“平均值法”能减小偶然误差，但对用图像法处理实验数据还不够熟练。3.学习目标科学思维：（1）通过回顾单摆周期公式，小组讨论确定实验思路科学探究：（2）通过自主设计实验方案，小组合作安装实验装置并进行实验操作（3）能正确使用刻度尺测量摆长，能正确使用停表测量单摆的振动周期科学态度与责任：（4）能正确处理数据，测量当地的重力加速度（5）能从多个角度进行实验误差分析4.学习重点难点教学重点：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5.教学辅助支持单摆，米尺，停表（或数字毫秒计，），游标卡尺，重锤、、电脑excel软件6.教学活动设计过程学习内容与教师活动学生任务/活动设计设计意图及对应目标达成环节一【引入新课】活动1：活动2：即便是在同一纬度上，不同的高度与深度g的值也会有不同。航空航天技术航空航天技术航空航天技术航空航天技术航空航天技术航空航天技术大地测量大地测量活动3：同学们讨论，有哪些测量重力加速度的方法。说出重力加速度随纬度的变化关系，了解地球表面重力加速度的分布对地球物理学、航空航天技术及大地测量等领域有十分重要的意义讨论交流：与该处的内部物质成分有关系，我们根据这个特点，可以探测地面下的矿产物质等，除此以外，了解地球表面重力加速度的分布，对地球物理学、航空航天技术及大地测量等领域有十分重要的意义。为此，就需要了解测量重力加速度的方法。平衡法、自由落体法、单摆法使学生认识到重力加速度对生产生活的应用价值，增强物理联系实际的能力环节二实验思路，讨论分析：当摆角较小时，单摆做简谐运动，根据其周期公式可得想一想，要根据上式测量重力加速度，需要测量哪些物理量？应该如何设计实验装置、选择实验器材？怎样才能减小实验误差？小组合作，讨论分析，说出待测物理量及其测量方法，选择实验仪器，画出实验装置图，并说明误差来源并给出减小误差的办法通过合作讨论，发挥学生主观能动性，进一步发展学生的自主探究能力，达成目标（1）环节三活动1：单摆装置的安装1．将细线的一端穿过小球的小孔，然后打一个比孔径稍大一些的结，把细线的另外一端固定在铁架台上面，制成一个单摆。2．把线的上端用铁夹固定在铁架台上并把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自由下垂，在单摆平衡位置处放上一支笔作标记。3．将小球拉起一个很小的摆角，由静止释放小球，该小球将做简谐运动，这便是一个单摆装置。活动2：思考与讨论：1.线有粗细、长短的不同，伸缩性也有区别。不同的小球，质量和体积有差异。想一想，应如何选择摆线和摆球？为什么？2.右图画出了细线上端的两种不同的悬挂方式。应该选用哪种方式？为什么？细线上端的两种悬挂方式细线上端的两种悬挂方式学生自主动手操作，完成实验装置的组装学生自主分析：说出对单摆的装置要求，并通过实验确定悬挂方式通过组装仪器发展学生的动手操作能力，达成目标（2）环节四活动1:测摆长活动2:测周期活动3：思考与讨论:（1）为什么不是测量一次全振动的时间作为周期，而是要测量多次全振动的时间？（2）测50次全振动会比测30次误差更小（3）还有其他方法可以测周期吗？、秒表、光电计时器等学生使用刻度尺和游标卡尺测量摆长，用微小量累积法测量周期获得数据，并自主设计实验记录表格学生自主设计表格记录数据，经历完整的测量过程，发展学生的动手操作能力，达成目标3环节五数据处理及误差分析活动1：平均值法活动2：图像法学生利用表格中的多组数据进行数据求得重力加速度，领会多次测量求平均值减少误差的办法学生对公式进行变形，分析周期与摆长的关系，经历化曲为直的过程，再通过息率求得重力加速度实验数据的处理对减少误差有着重要的意义，学生通过平均值法和图像法领会体会减少误差的方法以及优劣关系。达成目标4,5环节六活动：合作讨论误差分析1.测摆长l时，应该是测量出悬挂点到球心的距离；2.测单摆周期时，应测多次全振动的时间来计算周期，以减小误差，建议50次以上；3．实验时，摆角要尽可能小，这样单摆的运动才可以看做是简谐运动，建议小于5°；4．处理数据时，多次改变摆长测量多组数据，利用T2－l图像来算出重力加速度，以减小误差。课堂小结7.板书设计一、探究如何测定包头的重力加速度二、实验：用单摆测定包头的重力加速度注意点：1、小球的质量要大，体积要小，细线要长；2、细线一端应用铁夹固定；3、应在小球自然挂时测量线长；4、实验操作时要让小球在一个平面内做单摆运动，而不能做圆锥摆运动。三、探究测定重力加速度的其他方法单摆法、传感器等8.作业与拓展学习设计1.某同学用单摆测重力加速度。实验时改变摆长，测出几组摆长l和对应的周期T的数据，作出lT2图像，如图所示。（1）利用A、B两点的坐标可求得重力加速度g，请写出重力加速度的表达式。（2）本实验用lT2图像计算重力加速度，是否可以消除因摆球质量分布不均匀而造成的测量误差？请说明道理。2.请同学们用在官方网站物理工坊（phyphox）APP软件，安装好后，按照今天学习的内容，在家里利用智能测出本地重力加速度，并与其他同学交流结果。9.特色学习资源分析、技术手段应用说明一、创设真实问题情境，激发学生学习兴趣。创设真实的问题情境，补充学习的知识背景，使物理内容形象化，使学生对所要学习的课题产生深厚的兴趣，激发学生的学习欲望，效果显著地进入教师创设的学习情境之中。二、通过实验探究，突破教学重点难点。突破教学难点，解决一些很抽象的问题，花费大量的时间和精力，而学生"启而不发，思维受阻"时，还易产生疲劳感甚至厌烦情绪，教师可用演示实验以活化课文内容情境，变抽象为具体，激活学生思维，帮助其充分感知体验。促进学生对物理概念和规律的理解。三、运用现代教育技术，发挥学生主体作用。利用计算机处理实验数据。现代技术教育手段，能为学生提供多样化的教育形式，创造更好的学习情境，从而给学生更多的时间与空间去探索、去发现、去研究。10.教学反思与改进附件二：学习任务单模板学科：物理年级：高二【学习目标】科学探究：（1）通过回顾单摆周期公式，小组讨论确定实验思路（2）通过自主设计实验方案，小组合作安装实验装置并进行实验操作（3）能正确使用刻度尺测量摆长，能正确使用停表测量单摆的振动周期（4）能正确处理数据，测量当地的重力加速度（5）能从多个角度进行实验误差分析【重点难点】教学重点：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【学习过程】子任务情境创设学习方式时间控制环节一不同纬度的重力加速度表观察总结2min环节二问题探索：实验思路的确定语言说明3min环节三实验装置安装动手操作5min环节四物理量的测量与记录动手操作6min环节五数据分析动手操作20min环节六如何降低误差？语言说明4min【达标检测】1.某同学用单摆测重力加速度。实验时改变摆长，测出几组摆长l和对应的周期T的数据，作出lT2图像，如图所示。（1）利用A、B两点的坐标可求得重力加速度g，请写出重力加速度的表达式。（2）