5. 学生实验：用单摆测定重力加速度优质课教学设计

学生实验：用单摆测定重力加速度

七中嘉祥物理组

邓宏

一．教学目标：、

1．用提供的器材，得出单摆周期的大小与偏角大小、摆球质量无关。

2．用提供的器材，测出重力加速度g的值，知道减小偶然误差的方法。

3．会作T2~L图像，并会比较L可能出现的其它两种情况。

二．教学设计：

物理课程标准总目标中对学生在科学探究方面提出了要求:学习科学探究方法,发展自主学习能力,养成良好的思维习惯,能运用物理知识和科学探究方法解决一些问题。

在物理课程标准中,测定重力加速度的实验只要求用单摆测重力加速度。但实际上涉及重力加速度的物理模型和物理规律很多，本节课要求学生思考能测出重力加速度的方案，学会分析和鉴别每种方案的优缺点,并根据所选方案进行探究。鉴于本实验的重要性，特安排了一节课在课堂上进行讲解，然后再进实验室进行操作，以探寻实验教学的模式。

三．学情分析：

高二学生普遍思维能力较好, 理解能力较强，有独立思考和判断的能力，也勤于动脑, 思

路开阔。在此之前涉及重力加速度的物理规律的教学内容很多, 学生对这些知识也有基本理解和掌握。特别是在前面学习恒定电流实验的过程中，积累了一些误差分析与处理的一些方法，对正确分析本实验过程中产生的误差会起到一定的促进的作用。

四．三维目标：

知识与技能 :(1)复习与重力加速度g有关的知识,加深学生对物理知识的理解。 (2)能对实验方案进行分析与鉴别,并能根据所设计实验方案进行规范操作。 2.过程与方法:让学生能够根据问题的要求和相关条件,构造有关的实验情景,优选实验原理和方案,确定解决问题的实验程序,得出准确合理的结论。

3.情感、态度与价值观: (1)通过探究和设计活动,培养学生的合作精神以及实事求是、精益求精、锲而不舍的探索精神。 (2)增强学生对科学的好奇心与求知欲,使学生乐于探究自然界奥秘。 五．教学重点：

(1)会用单摆精确的测定重力加速度。

(2)会合作、多角度分析误差

六．教学难点：

( 1) 将学生的学习方式由被动接受转变为主动的探究。

1

( 2) 用单摆测定重力加速度误差的分析与验证。

七．教学方法：启发式、实验法

八．教学过程：

教学环节

新课导入

2’

老师活动

问题1：在许多物理规律中，我们都要用到一个物理量：重力加速度g。我们通常把这个物理量看作已知量，这个物理量的大小我们可以从哪些途径得来的呢？今天要求同学们测定我们学校所在位置的重力加速度。

问题２：要测定地球表面附近的重力加速度，我们就应检索一下我们所学的知识范围内，有哪些内容涉及到重力加速度，它与其他物理量有何定量关系，并能罗列出来。

学生活动

给予学生思考和讨论时间，学生交流、讨论，学生发言，并不断补充和完善。 方案

5’

①在静力学中，静止物体对竖直悬挂绳的拉力或对水平支持物的压力学生分析并能判断大小等于重力大小，即

（或

），若

（或

）和

能测定，则重力加速各自的优缺点

度可测定。

（分析：实验室里现在常用的测力计误差较大）

调动学生积极性，尊重学生自己的判断和创见，引导学生探索解决问题的途径。学生可能设计出多种方案。对学生设计的方案展示给本班同学，以激发同学们把所想表达更好。

②在运动学中，物体从光滑斜面上由静止下滑，若θ

、t、x 可测定，则也可测定重力加速度

g。

（分析：实验室里不易测定且难以保证斜面足够光滑）

③当物体在竖直方向做匀加速运动时，由牛顿第二定律，F-mg=ma，若

F、m 和a 可测出，则重力加速度g可测定。

（分析：实验室里F、m、a 均不易准确测定）

④在自由落体运动中，

h12gt，若h、t能测定，则重力加速度2g可测定。

（分析：实验室里有摩擦和空气阻力等,且t的测定误差相对较大）

⑤单摆做简谐振动时，其周期为T，若T、L 可测，则重力加速度g便可测定。

（分析：操作简便、较精确）

⑥假设一物体在地球表面附近绕地球做圆周运动，由V可测得g。（分析：只是一个思想实验，只可以用于估算）

强调：

1’

选择实验方案的可行性应具备的原则：

①简易性原则 ②安全性原则；

③低成本性原则④科学性原则

聆听

gR

，

2

选择《用单问题3：

摆测定重力加速度》

①组装单摆要注意什么？

5’

②为什么先组装单摆，再量摆长？

③摆长怎么测？注意游标卡尺的读数

④单摆的运动有什么要求？

⑤计时时要注意哪些问题？

⑥秒表的使用要注意哪些问题？

实验、数据记录与处理

20’

总结交流12’

引导、发现不足不闪光点

学生实验

一．在数据处理过程中将摆长算成了L+d和将摆长算成了L，忘加小球半径，通过作图观察到了有什么特点？对测量结果有什么影响？

二．误差分析：

①圆锥摆

②悬点未固定好

③把N次全振动误记为N+1或N-1 测量值与真实值相比，偏大、偏小或不变？

学生回答

课后思考

鼓励学生思考，大胆探索、大胆质疑。

课后思考：若实验器材中给出的不是均匀摆球，是一块形状不规则的小石块，或摆长很长，导致摆长无法测量，能测出重力加速度吗？

课后开展小组讨论。

拓展学生的思维能力。

3

九．板书设计

一．能测出g的方案

42LL二．由T2

得

g

2Tg三．数据处理

四．典型误差分析

①圆锥摆：g测 g真

②悬点未固定好：g测 g真

③把N次全振动误记为N+1或N-1：g测 g真

十．作业布置：

完成学案、黄皮P89-90 十一．教学反思

1．物理实验教学中有“四个注重”：注重理论知识的灵活应用、注重物理模型的合理构建，注重实验过程的因子控制、注重实验数据的科学处理。课堂教学以学生为本，把实施过程具体化、步骤化，只有在这个过程中，才能不断提高学生的能力。

2、在教学过程中，学生充分发挥主观能动性，探究出了许多可行而值得推广的方案，如为了使单摆可以在同一竖直平面内做简谐运动，可以改单摆为双线摆等等。学生也从中享受到了学习的快乐。

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