5. 学生实验：用单摆测定重力加速度教学设计

顺义二中教学设计

课题：《用单摆测定重力加速度》

教师姓名：王洋

单位：北京市顺义区第二中学

授课时间：2019.3.28

联系方式：15911073022

学段：

选修3-4

课时：1

是否属于地方课程或校本课程：

否

年级：

高二

科目：物理

教材：《物理

3-4》

出版社：教育科学出版社

出版日期：2005年11月

一、指导思想和理论依据

本节课以物理核心素养为主导，突出实验探究。通过设置层次分明的问题，引发学生的深度思考，进而培养学生的探究意识；学生通过分组实验，提高学生的科学探究能力；基于实验数据的处理，提升学生分析论证能力；进而在整个的实验过程中向学生渗透合作与交流的思想。同时在培养学生的实验探究能力的同时注重学生物理观念、科学思维和科学态度与责任的培养。

二、教学背景分析

1、教材内容分析

《单摆》位于教科版教材选修3-4第一章第二节。本节内容是单摆实验应用，利用单摆的周期公式来求重力加速度，此实验也是高考的必考实验。本实验对于学生理解单摆运动的特点有基础性作用；对于实验探究所采用的方法有普遍意义。

2、学情分析

学生已经基本掌握单摆的运动规律，知道单摆的周期公式，并已初步具备观察、分析、探究等能力，对科学探究环节及物理研究方法已不陌生，但对于实验设计探究能力尚有欠缺。

3、教学方式及主要探究内容

本节课采用启发式与探究性教学相结合的教学方式，进行实验，组织学生用用单摆测定重力加速度。

三、教学目标

1.掌握用单摆测定重力加速度的原理和方法

2.能设计实验方案，并能根据实验方案规范的进行实验操作

3.通过实验探究过程，体会单摆做简谐运动的条件

4.通过分组实验，激发学生学习物理的好奇心与求知欲，提升学生与他人合作的

意愿与能力

四、教学重点和难点

教学重点：

探究思想、探究过程、实验原理的渗透

教学难点：

1.用单摆测定重力加速度方案的设计

2.实验数据的处理。

五、教学资源

铁架台（带铁夹），金属柱，约1m长的细线，米尺，秒表，传感器

六、教学过程

教学

环节

课前检

测

教师活动

我们知道重力加速度g=9.8m/s2,通过我们学过的物理知识，有没有办法可以测量重力加速度呢？

今天我们就利用单摆的周期公式来测量重力加速度，大家来看学案上的课前检测，先来复习单摆的相关知识

现在大家在学案上推导出重力加速度g的表达式

【提问】

根据g的表达式我们可以测量出我们教室的重力加速度，现在大家小组讨论，设计一个实验方案利用单摆来求教室的重力加速度

找一位同学向大家展示一下他们组的实验方案

学生思考，讨论求g的方案

完成学案上的课前检测

学生展示

学生推导重力加速度g的表达式

学生分组讨论，设计实验方案

学生汇报实验方案

学生活动

教学

资源

学案

设计

意图

发散学生思维

复习上一节课知

识

引出课

题

学生讨论设计实验

学

案

引导学生推导公式

培养学生的探究意识

培养学生

方

案

学生介绍测量方

法

分组实

验

【追问】

我们用什么仪器测量单摆的摆长和单摆的周期呢？

摆长和周期又是如何测量的呢？

【追问】

为什么要从平衡位置开始计时呢？

巡视指导

接下来大家把所需的实验仪器记录在学案上，并按照刚才的实验方案进行实验，测量完摆长和周期之后带入到g的表达式中，算一算g等于多少。

【追问】

如何保证你开始计时和结束计时的时刻就是单摆经过平衡位置的时刻？

有没有更加精确测量单摆周期的方式呢？

引出传感器

介绍光电门传感器的工作原理

当物体通过光电门时光被挡住，计时器开始计时，当物体离开时停止计时，单摆完成一次全振动需要通过传感器3次，通过软

刻度尺和秒表

学生汇报摆长测量方法

当单摆自然下垂时，让刻度尺的0刻线对齐悬点，记录金属柱上端的刻度l1和下端的刻度l2，则摆长l=

(l1+ l2)/2

学生汇报周期测量方法

把单摆从平衡位置处拉开一个很小的角度，释放金属柱，让其摆动，金属柱经过平衡位置时开始计时，测出单摆完成30～50次全振动所用的时间t，并记录完成全振动的次数N,计算出金属小球完成一次全振动所用时t间，即周期T＝

N

学生思考，阐述：因为不能保证单摆每次到达的最高点都相同

学生将选择实验仪器记录在学案上

学生测量摆长和周期并记录数据，计算g

学生展示实验成果

了解传感器的工作原理

铁架台，金属柱，约1m长的细线，米尺

传感器

的表达能力

培养学生的科学思维

培养学生的动手实验能力

将传感器引入到传统实验中，让学生了解先进的

介绍传感器工作原理

数据处

理

件的设置，可以让单摆第一次进入时计时，第三次进入时结束计时，这样就可以准确的测量单摆的周期了

下面大家继续按照刚才的实验方案应用传感器进行实验

【提问】

大家将获得的周期平方与摆长输入在Excel表格里做出图像，看看能不能用分析图像的方法求出g呢？

找位同学给大家展示一下他们绘制的图像

大家整理好桌上的实验仪器

学生分组实验，记录数据

学生思考

学生利用pad制作图表

展示图像并介绍方法

学生整理实验仪器

Pad 课堂从知识和方法层面进小结

行总结

板书设计

学生总结陈述

ppt

科学手段

培养学生的动手实验能力

渗透科学的处理数据的方

法

培养良好的实验习惯

提升总结

实验：用单摆测重力加速度

一、原理

三、数据处理

1.公式法

2. 图像法

二、测量方法

1.l＝（l1＋l2）/2

2. T＝N

t