2024-2025學(xué)年新教材高中物理 第二章 機(jī)械振動(dòng) 5 實(shí)驗(yàn)：用單擺測(cè)量重力加速度說課稿 新人教版選擇性必修第一冊(cè)

2024-2025學(xué)年新教材高中物理第二章機(jī)械振動(dòng)5實(shí)驗(yàn)：用單擺測(cè)量重力加速度說課稿新人教版選擇性必修第一冊(cè)一、教學(xué)內(nèi)容

2024-2025學(xué)年新教材高中物理第二章機(jī)械振動(dòng)5節(jié)內(nèi)容為實(shí)驗(yàn)：用單擺測(cè)量重力加速度。本節(jié)課選自新人教版選擇性必修第一冊(cè)。主要內(nèi)容包括：

1.單擺的基本概念及特點(diǎn)；

2.單擺的周期公式；

3.利用單擺測(cè)量重力加速度的原理和方法；

4.實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)；

5.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及誤差分析。

本節(jié)課旨在讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)掌握用單擺測(cè)量重力加速度的方法，進(jìn)一步理解機(jī)械振動(dòng)的基本概念，提高實(shí)驗(yàn)操作能力和數(shù)據(jù)分析能力。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)

本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標(biāo)主要包括：

1.科學(xué)探究：通過單擺實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生提出問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作、收集數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)的能力。

2.物理觀念：深化學(xué)生對(duì)機(jī)械振動(dòng)和重力加速度的理解，能夠運(yùn)用物理知識(shí)解釋生活中的現(xiàn)象。

3.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，對(duì)待實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)認(rèn)真負(fù)責(zé)，能夠客觀分析實(shí)驗(yàn)誤差，提出改進(jìn)措施。

4.科學(xué)思維：通過實(shí)驗(yàn)探究，發(fā)展學(xué)生的邏輯思維和批判性思維，提高解決問題的能力。三、學(xué)習(xí)者分析

1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識(shí)：

學(xué)生在之前的學(xué)習(xí)中已經(jīng)了解了機(jī)械振動(dòng)的相關(guān)知識(shí)，包括振動(dòng)的周期、頻率等基本概念，以及一些基礎(chǔ)的物理實(shí)驗(yàn)操作技能，如使用計(jì)時(shí)器、米尺等工具進(jìn)行測(cè)量。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：

學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作通常表現(xiàn)出較高的興趣，能夠積極參與實(shí)驗(yàn)過程。他們?cè)谖锢韺W(xué)科上具備一定的邏輯推理和數(shù)學(xué)計(jì)算能力，但學(xué)習(xí)風(fēng)格各有不同，有的學(xué)生擅長(zhǎng)理論分析，有的學(xué)生則更傾向于動(dòng)手實(shí)踐。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：

-在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上，學(xué)生可能會(huì)對(duì)如何準(zhǔn)確測(cè)量單擺長(zhǎng)度和擺動(dòng)周期感到困惑。

-在數(shù)據(jù)處理上，學(xué)生可能對(duì)如何利用公式準(zhǔn)確計(jì)算重力加速度感到困難。

-在實(shí)驗(yàn)誤差分析上，學(xué)生可能難以識(shí)別和分析影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差來源，以及如何減小這些誤差。

-在理論聯(lián)系實(shí)際方面，學(xué)生可能難以理解單擺實(shí)驗(yàn)與測(cè)量重力加速度之間的直接聯(lián)系。四、教學(xué)資源

-硬件資源：?jiǎn)螖[實(shí)驗(yàn)裝置、計(jì)時(shí)器、米尺、游標(biāo)卡尺、天平等。

-軟件資源：數(shù)據(jù)處理軟件（如Excel）。

-課程平臺(tái)：校園網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)。

-信息化資源：物理學(xué)科教學(xué)資源庫、在線教學(xué)視頻。

-教學(xué)手段：小組討論、實(shí)驗(yàn)演示、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與分析。五、教學(xué)過程設(shè)計(jì)

1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

目標(biāo)：引起學(xué)生對(duì)用單擺測(cè)量重力加速度實(shí)驗(yàn)的興趣，激發(fā)其探索欲望。

過程：

-開場(chǎng)提問：“你們知道單擺嗎？它和重力加速度有什么關(guān)系？”

-展示單擺擺動(dòng)的視頻片段，讓學(xué)生初步感受單擺運(yùn)動(dòng)的規(guī)律性。

-簡(jiǎn)短介紹單擺實(shí)驗(yàn)的基本概念和重要性，為接下來的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

2.單擺基礎(chǔ)知識(shí)講解（10分鐘）

目標(biāo)：讓學(xué)生了解單擺的基本概念、組成部分和原理。

過程：

-講解單擺的定義，包括其主要組成元素（擺線、擺球）。

-詳細(xì)介紹單擺的周期公式，使用示意圖幫助學(xué)生理解。

-通過實(shí)例，讓學(xué)生更好地理解單擺在實(shí)際應(yīng)用中的作用。

3.單擺測(cè)量重力加速度案例分析（20分鐘）

目標(biāo)：通過具體案例，讓學(xué)生深入了解單擺測(cè)量重力加速度的原理和實(shí)驗(yàn)過程。

過程：

-選擇幾個(gè)典型的單擺實(shí)驗(yàn)案例進(jìn)行分析。

-詳細(xì)介紹每個(gè)案例的實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)記錄和處理方法。

-引導(dǎo)學(xué)生思考這些案例中可能出現(xiàn)的誤差來源，以及如何減小這些誤差。

-小組討論：讓學(xué)生分組討論單擺實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)方向，并提出創(chuàng)新性的想法或建議。

4.學(xué)生小組討論（10分鐘）

目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的合作能力和解決問題的能力。

過程：

-將學(xué)生分成若干小組，每組選擇一個(gè)與單擺測(cè)量重力加速度相關(guān)的主題進(jìn)行深入討論。

-小組內(nèi)討論該主題的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理以及可能的解決方案。

-每組選出一名代表，準(zhǔn)備向全班展示討論成果。

5.課堂展示與點(diǎn)評(píng)（15分鐘）

目標(biāo)：鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力，同時(shí)加深全班對(duì)單擺測(cè)量重力加速度實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)和理解。

過程：

-各組代表依次上臺(tái)展示討論成果，包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理及解決方案。

-其他學(xué)生和教師對(duì)展示內(nèi)容進(jìn)行提問和點(diǎn)評(píng)，促進(jìn)互動(dòng)交流。

-教師總結(jié)各組的亮點(diǎn)和不足，并提出進(jìn)一步的建議和改進(jìn)方向。

6.課堂小結(jié)（5分鐘）

目標(biāo)：回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)單擺測(cè)量重力加速度實(shí)驗(yàn)的重要性和意義。

過程：

-簡(jiǎn)要回顧本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，包括單擺的基本概念、周期公式、實(shí)驗(yàn)步驟等。

-強(qiáng)調(diào)單擺實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)科中的價(jià)值和作用，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)一步探索和應(yīng)用。

-布置課后作業(yè)：讓學(xué)生撰寫一篇關(guān)于單擺測(cè)量重力加速度實(shí)驗(yàn)的短文或報(bào)告，以鞏固學(xué)習(xí)效果。六、知識(shí)點(diǎn)梳理

1.單擺的基本概念

-單擺的定義：由一根不可伸長(zhǎng)的細(xì)線懸掛重物構(gòu)成的裝置。

-單擺的組成：擺線（不可伸長(zhǎng)的細(xì)線）和擺球（重物）。

2.單擺的周期公式

-周期（T）的定義：完成一次完整擺動(dòng)所需的時(shí)間。

-周期公式：T=2π√(L/g)，其中L為擺長(zhǎng)，g為重力加速度。

3.單擺測(cè)量重力加速度的原理

-利用單擺的周期公式，通過測(cè)量擺長(zhǎng)和周期來計(jì)算重力加速度。

-重力加速度g=(4π2L)/T2。

4.實(shí)驗(yàn)步驟

-準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材：?jiǎn)螖[裝置、計(jì)時(shí)器、米尺、游標(biāo)卡尺等。

-測(cè)量擺長(zhǎng)：使用米尺和游標(biāo)卡尺準(zhǔn)確測(cè)量擺線的長(zhǎng)度。

-測(cè)量周期：?jiǎn)?dòng)計(jì)時(shí)器，記錄單擺完成30次左右擺動(dòng)所需的總時(shí)間，計(jì)算單次周期。

-重復(fù)實(shí)驗(yàn)：重復(fù)上述步驟多次，以減少誤差。

5.數(shù)據(jù)處理

-計(jì)算平均周期：將多次測(cè)量的周期相加，除以測(cè)量次數(shù)得到平均周期。

-計(jì)算重力加速度：將平均周期代入周期公式，計(jì)算得到重力加速度。

-誤差分析：分析實(shí)驗(yàn)中可能產(chǎn)生的誤差，如擺線的伸縮、空氣阻力、計(jì)時(shí)器的準(zhǔn)確性等。

6.實(shí)驗(yàn)誤差分析

-系統(tǒng)誤差：由于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)或設(shè)備缺陷導(dǎo)致的誤差，如擺線質(zhì)量分布不均。

-隨機(jī)誤差：由于實(shí)驗(yàn)操作或環(huán)境因素導(dǎo)致的誤差，如計(jì)時(shí)器的讀數(shù)誤差。

-誤差減小方法：多次測(cè)量取平均值、使用高精度儀器、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)操作等。

7.實(shí)驗(yàn)安全與注意事項(xiàng)

-確保擺球在擺動(dòng)過程中不會(huì)脫落，避免造成人身傷害或設(shè)備損壞。

-避免在擺動(dòng)過程中接觸擺線或擺球，以免影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

-使用計(jì)時(shí)器時(shí)，確保讀數(shù)的準(zhǔn)確性，避免人為操作錯(cuò)誤。

8.單擺實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)中的應(yīng)用

-單擺實(shí)驗(yàn)不僅用于測(cè)量重力加速度，還可以用于研究簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)、驗(yàn)證物理定律等。

-通過單擺實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以加深對(duì)物理概念的理解，提高實(shí)驗(yàn)技能和科學(xué)思維能力。

9.擴(kuò)展知識(shí)

-了解不同類型的擺（如復(fù)擺、物理擺等）及其周期公式。

-探索單擺周期與擺長(zhǎng)、重力加速度之間的關(guān)系，以及這些關(guān)系在不同條件下的變化。

10.科學(xué)探究與創(chuàng)新能力

-鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中提出問題，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，收集和分析數(shù)據(jù)。

-培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，如設(shè)計(jì)新型單擺裝置，探索新的測(cè)量方法等。七、板書設(shè)計(jì)

①單擺測(cè)量重力加速度實(shí)驗(yàn)的核心知識(shí)點(diǎn)

-單擺的定義與組成

-周期公式：T=2π√(L/g)

-重力加速度計(jì)算公式：g