单摆的周期

尊敬的各位评委老师，大家好，我是来自广东省韩山师范学院的黄冬妮，今天我带来的参赛题目是单摆的周期，选自人教版高中物理选修3-4第十一章第四节。 接下来我将把说课和讲课结合起来从六个方面，来展示我的教学设计与技能。 首先教学内容分析：

《单摆》是高中物理中理解难度和教学难度都比较大的一节课，从不同角度体现严谨深刻的科学方法和物理思想，它作为简谐运动的应用实例，对于研究简谐运动具有很强的代表性。本节课主要学习的是单摆的固有周期，也就是固有频率，为后面学习共振奠定了基础，起到了加深、拓展、承前启后的作用。 新课程标准对本节课的要求是

（1） 通过实验，探究单摆周期与摆长的关系；

（2） 知道单摆周期与摆长、重力加速度的关系。

该部分内容在教材中是以实验探究的形式出现的，先定性研究得出单摆周期与摆长有关，并在此基础上定量探究周期与摆长的关系，最后给出的公式。

基于以上分析我确定本节课教学的重点是：通过实验，探究单摆周期与摆长之间的定性和定量关系。

学生情况分析

学生的心理特点

本节课授课的对象是高二的学生，他们对事物的认识已经上升到较为理性的阶段，不仅仅停留在表象上，关心的是现象背后的本质原因，他们喜欢探究，因果认识兴趣浓厚。所以，在教学中要尽可能地满足学生的求知欲望。

学生的知识基础

学生在学习本节课之前已经学习了单摆的概念，了解单摆做简谐运动的条件，这些都会为本节课的学习奠定一定的基础。

学生的认知困难

学生初次接触单摆，对于摆长的概念理解得不够透彻，不善于用等效摆长的方法去解释单摆运动现象。由于周期与摆长的二次方根成正比，这对于学生而言比较抽象，在猜测上存在一定的思维障碍。

因此我确定本节课的教学难点是：

（1）运用等效摆长的方法解释单摆运动现象；

（2

）由实验数据分析得出T

本节课所要达到的教学目标分为以上三个维度：

知识与技能

（1）知道单摆周期与摆长的关系；

（2）学会运用结论解决单摆运动问题。

过程与方法

（1）进一步掌握用控制变量法进行实验探究；

（2）分析具体例子，渗透等效思想；

（3）经历数据处理过程，培养发散思维；

情感态度与价值观

通过实验，培养学生的辩证唯物主义观点， 进一步提高学生的科学素养。 基于以上分析，围绕着本节课的教学重难点，我采用的教学方法是实验法和讲解法

通过实验分别进行定性和定量的探究，辅助相关实验器材和Excel软件，通过合理猜测，得出结论，给出公式，完成重点教学。

在实验过程中通过引导性讲解，渗透等效思想，引导学生进行猜想，辅助直观教具、数表分析解决教学难点。

两种方法结合运用，使学生掌握科学研究方法，形成良好的探究精神和科学素养。

接下来进入我的教学程序设计，我的教学程序分为以上5个方面，具体的时间安排如图所示。

首先创设情景，引入新课：我将创设一个摆钟情景：为什么把摆锤下面的螺母往上拧，就可以使摆钟变快呢？从而设下疑问引入课题，吸引学生的注意，同时激发学习兴趣。

二、实验探究，得出结论

在讲解这部分内容之前我将结合图示对学生学过的知识进行复习,并引导学生根据示意图猜想单摆周期与哪些因素有关，从而培养学生根据已有经验提出科学假设的能力，采用控制变量法探究单摆周期与质量、振幅、摆长这三个因素。 接下来我将通过模拟课堂来展示我的教学技能：

首先我们来探究单摆周期与质量关系，这时我们应该控制什么不变呢？ 摆长和振幅。

嗯，老师这里有一个自制的实验仪，上面挂着两个质量不一样的摆球，我们要如何控制振幅一样呢？请同学们根据板上的提示想一想。

板书。（单摆的周期、一、影响因素：摆长（l）;二、结论）有没有同学想出来啊？

可以将它们拉开一定的角度，使其保持平行。

嗯，很好。让他们保持平行，就可以控制它们的振幅不变，同时释放，看看情况会怎样。

同学们觉得它们摆动起来会不会同步？会，几乎会对吧？

因此说明它们的周期是一样的，但是它们的质量却是不一样的，由此可以得出单摆周期与质量无关。

同学们还有别的设计方案吗？

让它们在中间释放。

嗯，在两摆中间画一条直线，根据数学几何知识我们知道，当它们靠近这条线的时候，它们的振幅就一样。

它们会不会总在中间相遇呢？会。

嗯，说明它们的周期是一样的，由此我们同样可以得出单摆周期与质量无关。 经过刚刚两种设计方案都一致证明单摆周期与质量无关。

周期跟振幅有没有关，我们用同样的方法来进行实验，（为了体现环保理念，我把这个演示仪做成可以双面用的。）我们让这两个摆球靠近这条线，可以看出这边的振幅大，这边的振幅小，我们来看看它们的周期会不会一样。

会不会一样啊？（会）

但是它们的振幅不一样，由此我们可以得出，单摆的周期与振幅是（无关的）。 这里同学们要注意了，这个结论必须建立在微小摆动的情况下才会成立。 那单摆的周期与摆长有没有关呢？接下来我们用同样的方式来研究它。

这下它们会不会总是同时到达线的附近啊？（不会）那由此可以说明——它们的（周期不一样）嗯，而且我们发现摆长短的摆得比较快，因此周期就比较短。

通过刚刚的实验我们得出：单摆的周期与摆球质量无关，在振动幅度较小时与振幅无关，但与摆长有关，摆长越长，周期越长，摆长越短，周期越短。 其实前人也做过类似的实验研究这个问题，同样得到了这个结论。

在我们日常生活中存在很多类似的单摆运动现象，比如说荡秋千。如果我们想让秋千摆动得快一点，我们应该选择摆线长的还是摆线短的啊？（短的）。因为摆线短，周期短，所以摆动起来就会比较快。

那如果现在有两个摆线一样长的秋千，但是两个小朋友一个站着摆，一个坐着摆，同学们觉得它们会一样快吗？会，那我们来分析一下到底会不会。

首先对于站着的小朋友，她的重心大概在O点位置，当她摆动秋千时，我们可以近似地看成一个单摆的运动，此时它的等效摆长如图中L1所示；而对于坐着的小朋友，她的重心明显要比站着的小朋友低，等效摆长变长，周期变长，那么摆起来就比站着的小朋友慢， 同学们课下也可以去尝试一下，看看事实是否真是如此。那么现在同学们能不能解决刚刚的摆钟问题？其实原先摆钟走慢了，把摆锤下面的螺母往上拧，就相当于把摆长变短，周期变短，所以摆钟走得比原来快，因此就准了。

接下来老师想让同学们看一个表演，这个表演是由一组单摆来给同学们展示的，大家注意观察，当我同时释放这些摆球的时候会出现怎样的现象？

同学们觉得它像什么啊？（一条蛇）

为什么是一条蛇呢？有些同学已经看出来了。（它们摆长不一样）。

摆长不一样，周期不一样，摆动起来有的快有的慢，就形成一条蛇的形状。这个装置在物理学上就称为蛇摆，那要怎么样才能制作一个蛇摆呢？让我们带着这个问题进入定量探究环节。

我的模拟授课到此结束，接下来继续进行说课。

该定性探究的创新设计主要体现在以下两点：

1、实验现象直观明显，简明易懂；2、自制的双面实验演示仪精美环保、效率高，把科学性和教育性有机结合，突出教学重点。

通过采用一些生活中有趣的例子进行讲解，从中渗透等效思想，突破教学难点。让学生学会利用等效摆长的方法去解释单摆运动现象。

采用有趣的蛇摆表演引入定量探究，在引起学生注意的同时，充分地调动了学生的好奇心。使其更加积极主动地配合老师的教学和实验探究，达到了双赢。 我给学生提供的实验器材和相应的实置如图中所示，（这根是筷子，这个是夹子，下面挂着一个单摆，在平衡位置底下放一个绿灯作为标注。）结合图示讲解本次实验的注意要点和规范操作，其中周期的测量要点体现了我的创新设计，中学实验通常由于设备条件的不足，采用这样的标注台来定位单摆的平衡位置，但是这样做存在很大的误差，所以我改用一个发光的灯来代替，当摆球经过平衡位置的时候，就会把光线挡住，这时会形成像快门一样闪烁的光。这样的改进既增加了探究的趣味性又便于学生更准确地定位单摆摆动时的平衡位置。最后引导学生采用多次测量取平均值的方法，大大地降低了偶然误差，进一步提高学生的科学素养，渗透情感态度与价值观教育。

学生每三个人一组，通过交流与合作完成实验探究，培养团队合作精神。

实验探究之后，对学生的数据通过汇总，在excel表格中展现出来，引导学生猜想周期和摆长到底会有怎样的关系，这时学生可能会认为T与L或L2成正比，采用类比的方式引导学生猜想T与L1/2或2/3次方成正比，并画出相应的图表，最终发现T与成线性关系，从而得出T与根号L成正比，突破教学难点，在此基

础上得出单摆周期计算公式，使得公式的给出更加顺其自然，使学生形成实事求是的精神，同时学会用数表软件处理实验数据。体现物理学科的实验性质，并传达了严谨的物理思维。

最后是知识迁移，引发思考，通过分析，因势利导，解开蛇摆的蛇形之谜。 通过解释蛇摆的制作原理，使学生学会运用公式解决问题，远离枯燥的传统习题，使课堂生动有趣。

最后是我布置的课后思考，主要考查的是学生学以致用的能力，并为下一课时的学习做好铺垫。

以上就是我的板书设计！力求简明扼要，知识点全面，重难点突出。