2.4 单摆 教学设计

“教学评”一体化教学设计课时设计课题2.4单摆课型新授课eq\o\ac(□,√)复习课□试卷讲评课□其他课□授课班级授课时间2023年月日教学内容分析《单摆》这节教学内容，是学生在学习了简谐运动及其图像、简谐运动的描述及回复力和能量等内容之后，是简谐运动的典型应用实例，也是高中物理机械振动中的重要内容，具有较强的教学价值。本节从单摆的运动规律、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动。学习者分析前面几节学生学习了简谐运动的受力和运动特点，知道了能量的变化情况，而本节内容是简谐运动的知识应用。高二学生经过高一一年的学习，已有一定的分析和观察能力，自学能力也有一定的提升，所以学生在学习本节知识时应该不太困难，老师应多引导，让学生自主学习。教学目标与核心素养物理观念∶知道单摆是一种理想化模型，理解单摆模型的条件，能将实际问题中的对象和过程转化为单摆模型。科学思维∶能通过理论推导，判定单摆小球小角度振动时的运动特点。科学探究：在探究单摆周期与摆长的定量关系时，能分析数据、发现规律、形成合理的结论，能用已有的物理知识解释相关现象。科学态度与责任∶培育实事求是的精神，弘扬传统文化和民族自信心。教学准备多媒体课件、导学案、视频。活动设计教学内容教师活动学生活动评价任务【创设情景引入课堂】生活实列引入新科：让学生观察图片或视频，引出课题。体验、观察、思考、讨论。引导学生通过情境建模，建立物理概念，形成理性与感性的连接。探索新知：知识点一：受迫振动单摆概念：固定的细线悬挂一个小球的装置就叫做单摆。注意：这条细线不可伸长，并且没有质量，而小球可以被看成一个质点。只有这样的模型才是单摆，显然这样的模型是理想装置，很难实现。但是满足下列这些条件的模型仍然可以被看成单摆。1.摆线的形变量很小，这样摆线可以看成不可伸长。2.摆线的质量比小球质量小很多，这样摆进的质量就可忽略。3.小球的直径比摆线的长度小很多，这样的摆球可看成质点。4.小球的密度比较大，这样空气阻力可忽略。知道了什么可以看成单摆，再来看看下列哪些是单摆呢？引导思考找出单摆的概念和什么时候可以看成单摆！思考、讨论、表达从解决问题的角度探讨物理问题，引导学生从建立物理与实际的联系。探索新知：知识点二：受迫振动的频率（二）单摆的回复力回复力：F=mingsinθ向心力：F向=FT-mingcosθ由几何知识可知，当摆角θ很小时，弧线OP与直线OP近似相等，也与过P点的垂线x近似相等。如果摆长是l，那sinθ，将sinθ代入回复力就而且回复力和位移反向，所以这里要加一个负号，是定值，就设它等于k这个式子就变成了符合简谐运动的动力学特征，看来单摆的确可以看成简谐运动注意：①只有a≤5。，单摆才可以看成是简谐运动。②这个回复力，其实他就是重力的分力，这么看起来，貌似他俩的合力就是回复力。这么想就错了，不在平衡位置时他们的合力既提供了回复力，又提供了向心力。单摆在平衡位置的回复力是零，但是合力不是零，而是有向心力。也就是说简谐运动的回复力不等同于合外力。引导学生观察观察图像和找出方法计算出单摆的回复力：阅读课本做一做：找出规律观察、思考、找规律学生通过观察和分析图形，找到解决回复力的方法并找出表达式。（三）单摆的周期一条短绳系一个小球，它的振动周期较短。悬绳较长的秋千，周期较长。动图展示摆长不同的单摆运动。演示：影响单摆周期的因素：学生实验找出单摆的周期与摆长、振幅和质量的关系。实验表明：单摆做简谐运动的周期与摆长有关，摆长越长，周期越大；单摆的周期与摆球质量和振幅无关。实验：探究单摆周期与摆长之间的关系经过长时间的探索，总结出了单摆的周期公式：单摆做简谐运动的周期T与摆长l的二次方根成正比，与重力加速度g的二次方根成反比，而与振幅、摆球质量无关。虽然实际过程中单摆的振幅会随着时间越来越小，但是周期会保持不变，这就是单摆的等时性。摆钟就是依据这个原理做出来的。引导学生完成实验，找出相应表达式。作图、思考、讨论引导学生在操作实验之前先制定方案，理解实验原理，培养学生的探究素养。课堂练习例2：一个加满水的塑料桶用绳子悬挂在固定点上摆动，如果水桶是漏的，那随着水的流失，其周期会变化吗？解析：摆长是选点到物体重心的距离，随着水的流失，桶和水的整体重心就会发生变化，摆长度就会跟着变化。科学漫步：从日晷到原子钟了解我国古代的计时工具——日晷，弘扬民族传统文化。了解我国制造的空间冷原子钟，增强民族自信心。课堂练习例3：如图两个单摆的振动图像。（1）甲、乙两个摆的摆长之比是多少？（2）以向右的方向作为摆球偏离平衡位置的位移的正方向，从t＝0起，乙第一次到达右方最大位移时，甲摆动到了什么位置？向什么方向运动？解析：（1）由图像可以看出，单摆乙的周期是单摆家的周期的2倍，及2T甲=T乙。由单摆的周期公式可知得（2）由图像可以看出，当乙第一次达到右方最大位移处时经过了周期，而此时甲振动到周期，因此甲处于平衡位置，此时正向左运动。课堂小结利用思维导图引导学生完成主板书设计2