2024-2025学年新教材高中物理第二章机械振动4单摆教案新人教版选择性必修第一册

PAGE1-试验：探究单摆周期的规律一、教学目标1、学问与技能：（1）探究摆长对单摆周期的影响及其定量关系（2）理解单摆周期与摆长的定量关系（3）学会借助计算机处理试验数据2、过程和方法：体验用计算机协助系统进行科学探究的过程，学会科学探究的基本思想和基本方法；3、情感、看法和价值观：科学探讨的深厚爱好，培育科学探究实力，培育团队合作精神二、教学重点与难点重点：单摆周期的规律难点：试验操作和周期与摆长定量关系的探究三、教学结构物体的摇摆是生活中常见的运动,但是学生们没有去想它的运动规律,也不知道如何着手探究,这节课的目的就让学生学习分析探究的科学方法,激发学生探究问题的爱好。提出问题：单摆的周期可能和哪些物理量有关？用各种不同摆长，不同质量，不同振幅的单摆作演示，提出问题。视察试验并依据视察到的现象作出揣测探讨方案探讨引导学生先着重探讨摆长对周期的影响试验方案设计（限制变量法）学生通过试验探讨：单摆的周期和摆长有怎么样的关系试验：测量多组摆长和周期数据试验数据分析：曲线拟合用拟合方法处理试验数据用变更参量方法处理数据得出结论：单摆的周期与摆长的平方根成正比总结探究的思路和方法探讨单摆周期与其他物理量之间关系提出问题：如何探讨小球质量、振幅、摆角等因素对单摆周期的影响？设计试验方案：周期与小球质量，周期与振幅之间关系学生通过试验探讨周期与质量和振幅关系指导试验学生分成三大组，分组试验总结试验结论：周期与小球质量和振幅无关总结试验结论，提出单摆等时性四、教学过程（一）情景导入，提出问题上帝给我们一双眼睛，我们要用它来找寻光明，发觉科学的真理。科学的使命在于发觉，科学发觉的成果变更了我们的生活、变更了我们的世界，驾驭探究发觉的科学方法是我们能够保持接着发展的必要条件。今日这节课我们就来视察并探究我们生活中一种常见现象的规律。（二）视察试验，做出揣测1.两摆的振幅不同2.两摆的质量不同3.两摆的摆长不同用限制变量法，通过试验得出周期与振幅无关、与质量无关；只与摆长有关，并且摆长越长，周期越大。（三）设计方案与探讨1：利用米尺和游标卡尺分别测量出细线长度和小球的半径，算出摆长。2；让单摆做简谐运动，用秒表测出振动周期。（课件出示留意事项）留意事项1.为减小误差，测量时间时从摆球经过平衡位置计时，此处摆球速度最大，计时误差相对较小。2.为提高测量精确度，实行叠加测量，即测量30个周期时间，再除以次数，也可减小测量误差。（四）学生试验，老师辅导每个小组变更摆长测量10组摆长和周期的数据。（干脆记录到电脑的Excel表格中）学生进行试验，老师辅导，约10分钟（五）试验总结，数据分析1、原始数据定性分析大致规律学生视察采集到的原始数据，依据数据定性分析。学生视察采集的数据，可以从数据中看到：随着摆长渐渐减小，单摆的周期也在渐渐减小。2、作图并拟合曲线分析定量关系从数据的变更我们已经可以看出，摆长的确是影响单摆周期的因素之一，而且他们的大致关系是摆长越小周期也越小。excell中，供应了对表格数据的绘图功能，利用这个功能，可以用计算机快捷地把原始数据绘制成图象。学生活动:在计算机上画出图象，用各种函数进行拟合一次函数、二次函数、三次函数、平方根函数、三次方根函数等，视察哪条函数图线拟合得最好。学生视察结果：平方根函数拟合得最好。3、转化参量提高定量分析精度师：曲线的拟合程度凹凸看起来还不是特别直观，最好能把图线转化成直线，这样更能说明问题。可以把周期的数据平方，当然也可以选择把摆长的数据开平方根，都可以更加精确地证明我们的猜想。而且利用软件供应的功能，可以特别快捷地完成这个过程。学生活动，分两大组分别用两种方法处理数据，重新绘制图线。4、找到规律总结思想方法学生分析：从重新绘制的拟合图线中可以看出，将周期平方或者将摆长开平方根以后得到的拟合图线与正比例函数拟合得特别好，从而表示出了周期与摆长的定量关系，那就是，或。（六）探讨摆长与其他因素的关系1、设计试验探讨细微环节提出问题：变更单摆的振幅时，单摆振幅的可取范围比较小，因为单摆作简谐振动的条件是摆角小于五度，大家有没有对这个限制条件产生过怀疑？假如摆角大于五度会发生什么事情呢？2、学生分组试验学生探讨摆角大于五度时单摆的周期，老师作指导，时间大约5分钟。3、沟通试验结果当摆长肯定，振幅肯定的状况下，摆球质量不同的单摆，周期相同，因此，单摆的周期应当与摆球质量无关。当摆长肯定，摆球质量肯定时，小于5度状况下，振幅发生变更，单摆的周期不变。数据显示摆角大于五度时，只要摆角在30度以内，不同摆角时单摆周期的变更不超过0.1秒，我们认为在大多数对精度要求不是特别高的状况下我们还是可以近似认为单摆的周期是不变的，摆角超过30度以后，单摆的周期变更就特别大了，可以从数据中看出摆角越大，周期越大。4、结论：单摆的周期公式