課程基本信息課例編號(hào)學(xué)科物理年級(jí)高二學(xué)期上課題單擺教科書書名：普通高中物理教科書物理選修必修第一冊出版社：人民教育出版社出版日期：2019年6月教學(xué)人員姓名單位授課教師張寶池北京市育才學(xué)校指導(dǎo)教師教學(xué)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1、知道單擺是一種理想化模型，理解單擺模型的條件，能將實(shí)際問題中的對象和過程轉(zhuǎn)化為單擺模型。2、能通過理論推導(dǎo)，判定單擺小角度振動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)3、在探究單擺的周期與擺長的定量關(guān)系時(shí)，能分析數(shù)據(jù)、發(fā)現(xiàn)規(guī)律、形成合理的結(jié)論，能用已有的物理知識(shí)解釋相關(guān)現(xiàn)象。4、知道單擺周期與擺長、重力加速度的關(guān)系，能運(yùn)用其解決相關(guān)實(shí)際問題核心素養(yǎng)目標(biāo)1、通過分析單擺運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特征，促使學(xué)生形成經(jīng)典物理相互作用觀。2、通過從定性和定量兩個(gè)方面分析單擺的周期與哪些物理量的關(guān)系進(jìn)行歸納推理，提升了學(xué)生的科學(xué)思維能力。3、通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、制定方案、改進(jìn)方案、應(yīng)用科技手段獲取和處理信息以及基于證據(jù)得到結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。4、通過對單擺周期與擺長定量研究，使學(xué)生逐步形成對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，體會(huì)物理學(xué)是人類有意識(shí)的探究而形成的對自然現(xiàn)象的描述和解釋，是一項(xiàng)建立在觀察和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的創(chuàng)造性工作。通過使學(xué)生應(yīng)用學(xué)到的知識(shí)正確解決生活和社會(huì)的實(shí)際問題，增強(qiáng)學(xué)生的成就感和責(zé)任感。教學(xué)重點(diǎn)通過對單擺運(yùn)動(dòng)規(guī)律和單擺周期公式的探究，單擺簡諧運(yùn)動(dòng)模型的建立，體會(huì)運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念。教學(xué)難點(diǎn)單擺回復(fù)力的判定以及對小角度的近似處理，滲透極限思維。教學(xué)過程時(shí)間教學(xué)環(huán)節(jié)主要師生活動(dòng)1min環(huán)節(jié)一【課堂引入】介紹鐘擺和秋千的擺動(dòng)，引入單擺課題。5min環(huán)節(jié)二【單擺模型的建立】在細(xì)線的一端拴上一個(gè)小球，另一端固定在懸點(diǎn)上，如果細(xì)線長度不變，細(xì)線的質(zhì)量與小球相比可以忽略，球的直徑與線的長度相比可以忽略，這樣的裝置叫單擺培養(yǎng)學(xué)生抽象概括能力，忽略次要因素，建立理想模型。11min環(huán)節(jié)三【探究單擺動(dòng)力學(xué)的特點(diǎn)】通過類比前面彈簧振子的運(yùn)動(dòng)的研究，我們還是從動(dòng)力學(xué)主要從物體的受力特點(diǎn)來研究以及運(yùn)動(dòng)學(xué)了物體的位移和時(shí)間關(guān)系兩個(gè)角度來研究。通過對擺球進(jìn)行受力分析，確定單擺的回復(fù)力，通過數(shù)知識(shí)分析，得到，式中x就是擺球偏離平衡位置的位移，負(fù)號(hào)表示回復(fù)力與位移方向相反，mg和l都是恒定的，mg/l可以用一個(gè)常量k表示，于是上式寫成，因此在擺角很小情況下做簡諧運(yùn)動(dòng)。4min環(huán)節(jié)四【單擺位移時(shí)間圖象定性研究】我們也可以描出單擺運(yùn)動(dòng)的位移-時(shí)間圖象，(視頻演示),單擺在小角度運(yùn)動(dòng)時(shí)，大家可以看單擺運(yùn)動(dòng)的位移-時(shí)間圖象是正弦函數(shù)，所以單擺運(yùn)動(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng)。4min環(huán)節(jié)五【定性探究單擺的周期】物理學(xué)的研究對象真實(shí)生活中情景的抽象，同時(shí)運(yùn)用物理規(guī)律解決實(shí)際問題，那么猜測下周期與哪些因素有關(guān)系？大家觀察單擺這個(gè)裝置，很容易會(huì)猜到可能與擺長（擺長等于擺線長度加擺球的半徑），擺球質(zhì)量，振幅，……，我們討論多個(gè)物理量影響時(shí)，一般采用什么方法呢？保證擺球質(zhì)量m和擺長l不變，周期T與振幅A的關(guān)系？我們再保證擺球振幅A和擺長l不變時(shí)，周期T與擺球質(zhì)量m的關(guān)系？在保證擺球質(zhì)量m和振幅A不變時(shí)，周期T與擺長l的關(guān)系？2min環(huán)節(jié)六【定量討論單擺周期和擺長的關(guān)系】這節(jié)課的學(xué)習(xí)我們了解摩擦力的相關(guān)知識(shí)，這樣我們就學(xué)習(xí)完了三種常見作用力，為我們后續(xù)學(xué)習(xí)受力分析、研究運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)摩擦力產(chǎn)生的機(jī)理目前科學(xué)界仍然沒有弄清楚，期待同學(xué)們能夠投身于此項(xiàng)研究，為我們物理學(xué)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)從上面的實(shí)驗(yàn)我們知道，單擺做簡諧運(yùn)動(dòng)的周期與擺長正相關(guān)，那么我們現(xiàn)在定量研究擺長的周期T與擺長l的關(guān)系呢？下面這張表格數(shù)據(jù)是單擺做簡諧運(yùn)動(dòng)周期和擺長的測量數(shù)據(jù)，從表中數(shù)據(jù)我分們析下，周期和擺長成什么關(guān)系？我們猜測一下，T與L成正比？T與L2成正比？……我們猜測數(shù)數(shù)據(jù)之間的函數(shù)關(guān)系一般從最簡單開始，從正比例函數(shù)，我們通過計(jì)算描點(diǎn)T-L的圖象，我們可以猜測到這個(gè)圖象類似x的a次冪的形式，可能是……也可能是……我們再畫T與L的平方根關(guān)系圖象,實(shí)際上得出這個(gè)規(guī)律探究，探究的過程要比這復(fù)雜的多，我們實(shí)際上只是讓大家體會(huì)探究規(guī)律的過程，由于信息技術(shù)的發(fā)達(dá)我們可以通計(jì)算機(jī)得出T與L的關(guān)系荷蘭物理學(xué)家惠更斯進(jìn)行了詳盡的研究，首先發(fā)現(xiàn)單擺做簡諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)周期T跟擺長L的平方根成正比，跟重力加速度的二次方根成反