2024-2025学年新教材高中物理 第二章 机械振动 5 实验：用单摆测量重力加速度教案1 新人教版选择性必修第一册

2024-2025学年新教材高中物理第二章机械振动5实验：用单摆测量重力加速度教案1新人教版选择性必修第一册主备人备课成员课程基本信息1.课程名称：高中物理实验课——用单摆测量重力加速度

2.教学年级和班级：高二年级一班

3.授课时间：2024年10月10日

4.教学时数：45分钟

核心素养目标分析本节课的核心素养目标主要围绕科学探究、物理观念、科学思维和科学态度四个方面展开。

1.科学探究：通过实验，让学生掌握单摆测量重力加速度的基本方法，培养学生的实验操作能力和问题解决能力。

2.物理观念：使学生理解重力加速度的概念，并能运用单摆公式进行简单的计算，建立物理模型。

3.科学思维：培养学生运用控制变量法进行科学实验的能力，训练学生的逻辑思维和数据分析能力。

4.科学态度：在实验过程中，培养学生严谨的科学态度，注重实验数据的准确性，提高学生的实验素养。学情分析高二年级一班的学生整体上物理基础扎实，对物理实验有一定的了解和兴趣。他们在学习过程中表现出良好的思维活跃性和探究精神。但在实验操作、数据处理和物理观念的应用等方面，学生的能力存在一定的差异。

1.知识层面：大部分学生掌握了单摆的基本原理，了解重力加速度的概念。然而，对于单摆实验的细节和注意事项，部分学生可能掌握得不够牢固。

2.能力层面：学生在物理实验方面的操作能力较强，能熟练使用实验仪器。但在数据处理方面，部分学生存在一定的困难，如对误差分析、最小二乘法等统计方法掌握不熟练。

3.素质层面：大部分学生具备良好的逻辑思维和分析问题的能力，能较快地掌握新知识。然而，部分学生在面对复杂问题时，容易产生焦虑情绪，影响解决问题的效率。

4.行为习惯方面：学生们普遍具备较强的学习自觉性，但部分学生在课堂讨论中主动性不足，往往过于依赖老师的引导。此外，部分学生在实验操作过程中，对细节把握不够，容易疏忽。

针对以上学情，教师在教学过程中应注重启发式教学，激发学生的学习兴趣和探究精神。对于实验操作和数据处理等薄弱环节，要加强针对性训练，提高学生的实践能力。同时，鼓励学生在课堂讨论中积极发言，培养他们的自主学习能力和团队协作精神。在实验过程中，教师应注重引导，让学生充分理解实验原理，培养他们严谨的科学态度。学具准备多媒体课型新授课教法学法讲授法课时第一课时师生互动设计二次备课教学资源1.软硬件资源：实验室内的单摆实验仪器、计算机、投影仪、白板等。

2.课程平台：学校提供的教学管理系统，可用于发布课程资料、交流讨论等。

3.信息化资源：多媒体教学课件、实验操作视频、相关学术论文等。

4.教学手段：讲授法、实验操作指导、小组讨论、问题驱动教学等。教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

-发布预习任务：通过在线平台或班级微信群，发布预习资料（如PPT、视频、文档等），明确预习目标和要求。

-设计预习问题：围绕单摆实验原理，设计一系列具有启发性和探究性的问题，引导学生自主思考。

-监控预习进度：利用平台功能或学生反馈，监控学生的预习进度，确保预习效果。

学生活动：

-自主阅读预习资料：按照预习要求，自主阅读预习资料，理解单摆实验的基本原理。

-思考预习问题：针对预习问题，进行独立思考，记录自己的理解和疑问。

-提交预习成果：将预习成果（如笔记、思维导图、问题等）提交至平台或老师处。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：引导学生自主思考，培养自主学习能力。

-信息技术手段：利用在线平台、微信群等，实现预习资源的共享和监控。

作用与目的：

-帮助学生提前了解单摆实验，为课堂学习做好准备。

-培养学生的自主学习能力和独立思考能力。

2.课中强化技能

教师活动：

-导入新课：通过故事、案例或视频等方式，引出单摆实验，激发学生的学习兴趣。

-讲解知识点：详细讲解单摆实验的原理和操作步骤，结合实例帮助学生理解。

-组织课堂活动：设计小组讨论、实验操作等活动，让学生在实践中掌握实验技能。

-解答疑问：针对学生在学习中产生的疑问，进行及时解答和指导。

学生活动：

-听讲并思考：认真听讲，积极思考老师提出的问题。

-参与课堂活动：积极参与小组讨论、实验操作等活动，体验单摆实验的应用。

-提问与讨论：针对不懂的问题或新的想法，勇敢提问并参与讨论。

教学方法/手段/资源：

-讲授法：通过详细讲解，帮助学生理解单摆实验的原理和操作步骤。

-实践活动法：设计实践活动，让学生在实践中掌握实验技能。

-合作学习法：通过小组讨论等活动，培养学生的团队合作意识和沟通能力。

作用与目的：

-帮助学生深入理解单摆实验的原理和操作步骤，掌握实验技能。

-通过实践活动，培养学生的动手能力和解决问题的能力。

-通过合作学习，培养学生的团队合作意识和沟通能力。

3.课后拓展应用

教师活动：

-布置作业：根据单摆实验，布置适量的课后作业，巩固学习效果。

-提供拓展资源：提供与单摆实验相关的拓展资源（如书籍、网站、视频等），供学生进一步学习。

-反馈作业情况：及时批改作业，给予学生反馈和指导。

学生活动：

-完成作业：认真完成老师布置的课后作业，巩固学习效果。

-拓展学习：利用老师提供的拓展资源，进行进一步的学习和思考。

-反思总结：对自己的学习过程和成果进行反思和总结，提出改进建议。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：引导学生自主完成作业和拓展学习。

-反思总结法：引导学生对自己的学习过程和成果进行反思和总结。

作用与目的：

-巩固学生在课堂上学到的单摆实验知识和技能。

-通过拓展学习，拓宽学生的知识视野和思维方式。

-通过反思总结，帮助学生发现自己的不足并提出改进建议，促进自我提升。教学资源拓展1.拓展资源：

（1）科普文章：为学生提供关于重力加速度在现代科技领域应用的科普文章，如航天、地震预测等，帮助学生了解重力加速度在实际生活中的重要性。

（2）物理学史：介绍科学家伽利略、牛顿等对重力加速度的研究成果，以及他们在物理学发展中的贡献，帮助学生了解重力加速度的历史背景。

（3）实验视频：提供其他单摆实验的视频，如复杂单摆、非理想单摆等，让学生了解单摆实验的多样性，提高学生的实验操作能力。

（4）学术研究：为学生提供关于单摆实验的学术论文，让学生了解单摆实验在学术研究中的应用，提高学生的学术素养。

2.拓展建议：

（1）让学生阅读科普文章，了解重力加速度在实际生活中的应用，培养学生的科学素养。

（2）让学生学习物理学史，了解重力加速度的研究历程，培养学生的科学精神。

（3）让学生观看实验视频，学习不同类型的单摆实验，提高学生的实验操作能力。

（4）让学生阅读学术论文，了解单摆实验在学术研究中的应用，提高学生的学术素养。

（5）组织学生进行小研究，让学生自己设计单摆实验，培养学生的创新能力和实践能力。内容逻辑关系①单摆实验原理：详细阐述单摆实验的基本原理，包括单摆的周期公式、重力加速度的计算方法等，让学生理解单摆实验的物理意义。

②实验操作步骤：明确单摆实验的操作步骤，包括摆长测量、周期测量等，以及实验中的注意事项，如摆角控制、空气阻力的影响等。

③数据处理与分析：讲解如何进行单摆实验的数据处理，包括误差的分析、最小二乘法等统计方法的应用，以及对实验结果进行合理分析的方法。课堂小结，当堂检测1.课堂小结

本节课我们学习了用单摆测量重力加速度的实验。通过实验，我们了解了单摆的周期公式，掌握了如何通过测量单摆的周期来计算重力加速度的方法。在实验过程中，我们学习了如何控制摆角、如何减小空气阻力的影响等实验技巧。同时，我们还学习了如何对实验数据进行处理和分析，包括误差的分析和最小二乘法的应用。

2.当堂检测

（1）填空题

①单摆的周期公式为__________。

②用单摆测量重力加速度的实验中，需要控制的变量有__________。

③在实验中，为了减小空气阻力的影响，我们可以__________。

（2）选择题

①在单摆实验中，摆角应控制在__________范围内。

A.0°B.5°C.10°D.20°

②在数据处理中，我们通常采用__________来减小误差。

A.平均值B.中位数C.众数D.最大值和最小值

（3）解答题

请根据以下实验数据，计算重力加速度的大小。

实验数据：

摆长L=1.0m

摆动周期T=2.0s

解答：

__________课后作业1.请根据单摆的周期公式，计算在不同摆长下单摆的周期。

答案：

摆长L=0.5m时，周期T=1.0s

摆长L=1.0m时，周期T=2.0s

摆长L=1.5m时，周期T=2.5s

摆长L=2.0m时，周期T=3.0s

摆长L=2.5m时，周期T=3.5s

2.请根据单摆实验的数据，计算不同摆长下重力加速度的大小。

答案：

摆长L=0.5m时，重力加速度g=9.8m/s²

摆长L=1.0m时，重力加速度g=9.8m/s²

摆长L=1.5m时，重力加速度g=9.8m/s²

摆长L=2.0m时，重力加速度g=9.8m/s²

摆长L=2.5m时，重力加速度g=9.8m/s²

3.请根据实验数据，计算单摆实验的误差。

答案：

摆长L=0.5m时，误差ΔL=±0.005m

摆长L=1.0m时，误差ΔL=±0.005m

摆长L=1.5m时，误差ΔL=±0.005m

摆长L=2.0m时，误差ΔL=±0.005m

摆长L=2.5m时，误差ΔL=±0.005m

4.请根据实验数据，计算单摆实验的相对误差。

答案：

摆长L=0.5m时，相对误差ΔL/L=±0.5%

摆长L=1.0m时，相对误差ΔL/L=±0.5%

摆长L=1.5m时，相对误差ΔL/L=±0.5%

摆长L=2.0m时，相对误差ΔL/L=±0.5%

摆长L