“單擺”教學(xué)設(shè)計(jì)《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》對(duì)于物理教學(xué)提出了四個(gè)建議：基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)確定教學(xué)的目標(biāo)和內(nèi)容；在教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施過程中重視情境的創(chuàng)設(shè)；重視科學(xué)探究能力的培養(yǎng)和信息技術(shù)的應(yīng)用；通過問題解決促進(jìn)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的達(dá)成。基于以上四點(diǎn)建議，結(jié)合學(xué)生特點(diǎn)，本節(jié)課教學(xué)設(shè)計(jì)以擺鐘計(jì)時(shí)儀器為主線，基于生活和已有的知識(shí)，創(chuàng)設(shè)經(jīng)驗(yàn)情境，忽略次要因素，抽象事物的本質(zhì)特征，構(gòu)建物理模型，建構(gòu)物理觀念，通過演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)探究并總結(jié)物理規(guī)律，應(yīng)用物理知識(shí)結(jié)合具體的實(shí)際情景，解決具體問題，通過問題解決，強(qiáng)化物理學(xué)跟生活、社會(huì)的聯(lián)系，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。教材分析“單擺”是魯科版高中物理選擇性必修一第二章第3節(jié)，單擺是機(jī)械振動(dòng)的重要內(nèi)容之一，簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)的描述為研究本節(jié)內(nèi)容提供了基本模式和理論基礎(chǔ)，和2007年版教材的不同，新教材將“單擺”分成了兩個(gè)課時(shí)，第一課時(shí)為“單擺”，第二課時(shí)為“科學(xué)測(cè)量：用單擺測(cè)量重力加速度”，強(qiáng)調(diào)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)在物理學(xué)科教學(xué)中的重要作用。“單擺”一節(jié)主要分為兩大部分，第一部分從擺鐘入手，建立單擺模型，讓學(xué)生經(jīng)歷建構(gòu)模型的過程，發(fā)展學(xué)生的建模能力，教會(huì)學(xué)生如何證明在擺角很小的情況下，單擺的振動(dòng)為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，除了理論推導(dǎo)之外，在物理聊吧中，教材點(diǎn)明了簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)可用振動(dòng)圖像描述，而單擺簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的證明也可以用圖像法。第二部分為單擺的周期，這一部分主要是要求學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)收集手機(jī)單擺的周期和擺長(zhǎng)關(guān)系的數(shù)據(jù)，嘗試用不同的曲線擬合實(shí)驗(yàn)曲線，得出周期與擺長(zhǎng)的二次方跟成正比的關(guān)系，適當(dāng)讓學(xué)生練習(xí)用計(jì)算機(jī)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)展學(xué)生分析和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力，進(jìn)而發(fā)展科學(xué)探究能力，探究完之后給出單擺的周期公式，以及在計(jì)時(shí)、測(cè)量重力加速度方面的應(yīng)用，突出單擺在科學(xué)技術(shù)和日常生活中的廣泛應(yīng)用。學(xué)習(xí)目標(biāo)（1）能在熟悉的問題情境中運(yùn)用單擺物理模型解決機(jī)械振動(dòng)的問題；（2）能分析與單擺相關(guān)的問題，解釋生產(chǎn)生活中的機(jī)械振動(dòng)現(xiàn)象；（3）通過實(shí)驗(yàn)，探究單擺的周期與擺長(zhǎng)的定量關(guān)系。（4）知道單擺的周期與擺長(zhǎng)、重力加速度的關(guān)系。3.學(xué)習(xí)重點(diǎn)（1）單擺模型的建構(gòu)（2）單擺作為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的理論推導(dǎo)（3）探究單擺的周期和擺長(zhǎng)之間的關(guān)系學(xué)習(xí)難點(diǎn)理論推導(dǎo)單擺是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)方法自主學(xué)習(xí)法，合作學(xué)習(xí)法，探究學(xué)習(xí)法6.教學(xué)過程6.1新課引入（3min），具體過程如表1所示。表1教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖教師：人類文明的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展的歷史長(zhǎng)河中，始終離不開時(shí)間的測(cè)量。從中國(guó)古代的日晷，這是我們校園中的模型，到漏刻，再到1656年惠更斯發(fā)明了第一個(gè)擺鐘，時(shí)間才開始能夠準(zhǔn)確測(cè)量，現(xiàn)如今，手表、手機(jī)成為了主流的計(jì)時(shí)工具，甚至還有每三千萬年才有一秒誤差的原子鐘。今天我們將學(xué)習(xí)單擺，學(xué)習(xí)擺鐘是如何計(jì)時(shí)的。學(xué)生：觀看圖片以校園日晷引入計(jì)時(shí)器，進(jìn)而引入擺鐘，引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，集中同學(xué)們的注意力，激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在動(dòng)機(jī)。6.2新課授課(40min,具體過程如表2所示。)表2教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖教師：同學(xué)們?cè)谌粘Ｉ钪羞€見過類似的擺動(dòng)裝置嗎？教師：非常好，這些擺動(dòng)裝置都可以看作是單擺嗎？仔細(xì)閱讀課本上對(duì)于單擺的定義，完成學(xué)案上的填空。（教師找學(xué)生回答問題，并進(jìn)行補(bǔ)充）教師：根據(jù)單擺的定義，判斷我制作的單擺能否理想化成單擺模型。探究一：?jiǎn)螖[的振動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)嗎？教師：?jiǎn)螖[作為一種往復(fù)性運(yùn)動(dòng)，我們很容易跟之前學(xué)習(xí)過的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來，單擺是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)嗎？如果是的話需要滿足什么條件？教師：接下來我們一起來證明單擺的振動(dòng)為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，建構(gòu)一個(gè)單擺模型，質(zhì)量為m，擺長(zhǎng)為l，將小球拉離平衡位置O點(diǎn)由靜止釋放，小球沿圓弧做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小球到某一位置P點(diǎn)時(shí)，對(duì)小球受力分析，小球受到重力和拉力的作用，誰來提供回復(fù)力呢？教師：擺線和豎直方向的夾角為θ，所以回復(fù)力的大小是多少？教師：回復(fù)力與O到P的位移大小并不成反比，方向也并不相反，但是當(dāng)θ很小時(shí)，圓弧可以看成直線，回復(fù)力指向平衡位置，和位移方向相反，而sinθ近似等于θ，就可以把sinθ變形為弧長(zhǎng)比擺長(zhǎng)，也是等于移比擺長(zhǎng)。最終，對(duì)于一個(gè)確定的單擺，重力和擺長(zhǎng)為定值，所以在擺角很小的情況下，單擺的振動(dòng)可以看成是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。教師：除了理論證明之外，還有沒有別的方法來證明單擺的振動(dòng)為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。教師：v-t圖像呢？v是x-t圖像中的斜率，通過求導(dǎo)可得v-t圖像為什么圖像？教師：也可以看成是正弦函數(shù)，同樣a-t圖像再次求導(dǎo)，所以也是正弦函數(shù)。如果我們能夠得到單擺的運(yùn)動(dòng)圖像為正弦函數(shù)，也就說明了單擺的振動(dòng)為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，接下來我們通過手機(jī)傳感器軟件phyphox來觀察一下單擺運(yùn)動(dòng)的a-t的圖像。教師：通過圖像我們可以方便看出單擺的運(yùn)動(dòng)為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。教師：既然我們知道了單擺的振動(dòng)為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，而簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)具有周期性，如果我們確定一個(gè)單擺的周期，便可以用它來計(jì)時(shí)了。單擺的周期指的是單擺完成一次全振動(dòng)所需要的時(shí)間。比如從A點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，怎樣才算一個(gè)周期呢？教師：如果從O點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，從O到A返回到O點(diǎn)是一個(gè)周期嗎？教師：應(yīng)該是什么？教師：所以不僅僅只是回到原來的位置，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也要和原來一致。探究二：?jiǎn)螖[的周期可能和哪些因素有關(guān)？教師：利用手中的單擺，小組討論單擺的周期和哪些因素有關(guān)系？教師：這位同學(xué)是從受力角度分析的，因?yàn)榱κ歉淖兾矬w運(yùn)動(dòng)的原因，還有其他的看法嗎？教師：還有沒有別的意見？沒有了，大家回看一下單擺的回復(fù)力公式，里邊包含了剛剛同學(xué)們所說的m、l、擺角也就是位移，還有一個(gè)沒有提到的重力加速度，我們這里就大膽猜想一下單擺的周期和重力加速度之間也存在著關(guān)系。這里就涉及到了四個(gè)物理量，想要明確單擺的周期到底和什么因素有關(guān)系，需要用到什么物理方法？教師：我們先來看一下單擺的周期和質(zhì)量之間的關(guān)系（演示實(shí)驗(yàn)1）教師：這里控制單擺的擺長(zhǎng)和擺角相同，擺長(zhǎng)是哪一段的距離？教師：注意仔細(xì)觀察兩個(gè)小球是否同時(shí)經(jīng)過平衡位置。（演示實(shí)驗(yàn)2）教師：接下來再來看一下單擺的周期和振幅的關(guān)系，這里就不需要控制小球的質(zhì)量一樣了。注意觀察小球是否同時(shí)經(jīng)過平衡。教師：小球同時(shí)經(jīng)過平衡位置，所以單擺的周期和振幅也沒有關(guān)系，再來看一下和擺長(zhǎng)的關(guān)系。教師：那單擺的周期和擺長(zhǎng)之間到底存在怎樣的定量關(guān)系呢，接下來同學(xué)們通過桌上的實(shí)驗(yàn)器材，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，畫出實(shí)驗(yàn)表格。（對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)表格進(jìn)行指導(dǎo)和補(bǔ)充）教師:如果我們要得到單擺的定性關(guān)系，3組實(shí)驗(yàn)已經(jīng)足夠，但是我們想要得到定量關(guān)系，需要測(cè)量再多幾組實(shí)驗(yàn)，這里我們測(cè)量出至10組實(shí)驗(yàn)。除了單擺裝置之外，每組都有一套朗威實(shí)驗(yàn)儀器，我們使用光電門來測(cè)量單擺得周期，光電門會(huì)識(shí)別兩次經(jīng)過平衡位置的時(shí)間間隔，當(dāng)選擇單擺模塊時(shí)，電腦顯示器會(huì)直接顯示單擺的周期。教師：在實(shí)驗(yàn)過程中注意以下事項(xiàng)：1.單擺的擺角小于5°；2.單擺小球拉離平衡位置后由靜止釋放；3.單擺擺長(zhǎng)的測(cè)量需要用線長(zhǎng)加小球半徑，大家用的小球半徑均為2cm，不需要再測(cè)量了。注意在實(shí)驗(yàn)過程中按操作規(guī)程使用器材，輕拿輕放金屬小球等，不要隨意甩動(dòng)小球，以免傷人，注意小心使用米尺，以免割手傷人，用完后立即收起。教師指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)1：在實(shí)驗(yàn)過程中，注意把小球拉離平衡位置后由靜等一會(huì)靜止釋放，以免小球產(chǎn)生圓錐擺運(yùn)動(dòng)。指導(dǎo)2：使用米尺測(cè)量擺線長(zhǎng)度時(shí)，保證擺線和米尺平行，減小實(shí)驗(yàn)誤差。教師：完成實(shí)驗(yàn)之后將數(shù)據(jù)輸入到電腦桌面上的excle表格中，我們來一起看一下第3小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。先選中T和l數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊插入散點(diǎn)圖，同樣我們看一下三幅圖像，哪一個(gè)線性現(xiàn)象更明顯？教師：所以單擺的周期和擺長(zhǎng)的算數(shù)平方根成正比。最后還有一個(gè)周期和重力加速度之間的關(guān)系，我們?cè)趺磥硖接懩亟處煟菏遣皇且部梢匀ピ虑蜓剑@些現(xiàn)在我們都沒有辦法做到，老師這里的設(shè)計(jì)和坐電梯是類似的。重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生的，如果我在小球下方放置一個(gè)強(qiáng)磁鐵，相當(dāng)于增大了小球的重力，而小球的質(zhì)量不變，所以等效為小球的重力加速度變大了。（教師演示實(shí)驗(yàn)3）教師：?jiǎn)螖[的周期和重力加速度之間存在怎樣的定量關(guān)系呢，惠更斯經(jīng)過大量的測(cè)量和計(jì)算得到了單擺得周期公式，有了周期公式，是不是就可以用單擺來計(jì)時(shí)了呢，現(xiàn)在同學(xué)們快速計(jì)算一下，如果要制作一個(gè)秒擺，需要多長(zhǎng)的擺線。教師：如果把我們制作的這個(gè)秒擺帶到珠穆朗瑪峰上去，它還能準(zhǔn)確計(jì)時(shí)嗎？教師：這就提供給我們一個(gè)思路，如果我們測(cè)得珠穆朗瑪峰的重力加速度就可以間接測(cè)量海拔高度，這就是2020珠峰高程測(cè)量的一個(gè)環(huán)節(jié)，從今年開始，珠峰的高度將不再是我們所熟知的8844.43m，“我們國(guó)家自己的山，我們中國(guó)人要自己登上去”，期待中國(guó)給出的新高度，下節(jié)課我們將學(xué)習(xí)如何測(cè)量出本地的重力加速度。學(xué)生：蕩秋千、海盜船.....學(xué)生：閱讀課本，完成填空學(xué)生：不能，因?yàn)閿[線能夠伸長(zhǎng)。學(xué)生：?jiǎn)螖[是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，需要滿足回復(fù)力的大小跟位移成正比，方向和位移方向相反。學(xué)生：沿圓弧切線方向的分力學(xué)生：（學(xué)生先聽講，自己再推導(dǎo)。）學(xué)生：圖像法，簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移時(shí)間圖像為正弦函數(shù)。學(xué)生：余弦函數(shù)學(xué)生：回到A點(diǎn)，從A到O到B再到O到B學(xué)生：半個(gè)周期學(xué)生：從O到A到O再到B到O（小組討論影響單擺周期的因素）學(xué)生：質(zhì)量，質(zhì)量越大，受力越大，運(yùn)動(dòng)越快。學(xué)生：振幅，振幅越大，距離越遠(yuǎn)，越慢學(xué)生：擺長(zhǎng)，擺長(zhǎng)越大，高度越大，運(yùn)動(dòng)越慢。學(xué)生：控制變量法學(xué)生：懸點(diǎn)到小球球心的距離學(xué)生：是，單擺的周期和質(zhì)量無關(guān)。學(xué)生：?jiǎn)螖[的周期和擺長(zhǎng)有關(guān)，擺長(zhǎng)越長(zhǎng)，周期越大。學(xué)生小組討論，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案學(xué)生展示實(shí)驗(yàn)表格和設(shè)計(jì)方案。學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，測(cè)量10組單擺的擺長(zhǎng)和周期學(xué)生：周期和擺長(zhǎng)的二分之一次方學(xué)生：去赤道、兩極改變重力加速度、坐電梯學(xué)生：重力加速度越大，小球擺動(dòng)越快，周期越小，單擺的周期和重力加速度成負(fù)相關(guān)。學(xué)生：1m學(xué)生：不能，h變大，g變小，周期變大能將實(shí)際運(yùn)動(dòng)抽象成物理模型，體會(huì)理想模型和現(xiàn)實(shí)模型的差異性。對(duì)知識(shí)能夠遷移應(yīng)用到實(shí)際。復(fù)習(xí)舊知，強(qiáng)化記憶，融會(huì)貫通，使知識(shí)系統(tǒng)化讓學(xué)生了解近似思想在物理學(xué)中的重要性，學(xué)會(huì)理論推導(dǎo)單擺的運(yùn)動(dòng)為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)掌握必備現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)技能，能夠使用手機(jī)軟件解決問題在討論過程中，培養(yǎng)學(xué)生的合作探究能力，鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜想，提出合理的假設(shè)，知道科學(xué)包含大膽的想象和創(chuàng)新學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過程中，產(chǎn)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的興趣和對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的期待，提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)、勇于探索的意志品質(zhì)。學(xué)生在參與課堂實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，不僅達(dá)到培養(yǎng)觀察、操作等實(shí)驗(yàn)技能的目的，還能培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和交流合作能力。學(xué)生掌握基本的計(jì)算機(jī)技能，學(xué)會(huì)使用電腦軟件分析數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)，獲得結(jié)論發(fā)散學(xué)生思維，讓學(xué)生開放性的看待問題認(rèn)識(shí)等效法在物理學(xué)中的重要作用，等效法可以解決某些很難完成的問題，使某些物理問題的解決由復(fù)雜變?yōu)楹?jiǎn)單，由不可能變?yōu)榭赡堋W(xué)會(huì)對(duì)知識(shí)進(jìn)行總結(jié)、遷移、應(yīng)用讓學(xué)生感知科學(xué)定律對(duì)人類探索世界的作用6.3課堂總結(jié)（2min），具體過程如表3所示。表3教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖教師：剩下的時(shí)間同學(xué)們總結(jié)一下本節(jié)課所學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容反思總結(jié)提升學(xué)生的總結(jié)概括能力，強(qiáng)化模型構(gòu)建能力6.4板書設(shè)計(jì)7.課堂學(xué)習(xí)質(zhì)量評(píng)價(jià)本節(jié)課從計(jì)時(shí)器引入，明確時(shí)間測(cè)量在人類活動(dòng)中的重要性，從校園中的日晷模型一直到測(cè)量非常精確的原子鐘，讓學(xué)生從身邊入手，既能感受中國(guó)古代傳統(tǒng)的計(jì)時(shí)儀器，也能了解現(xiàn)在中國(guó)自主研發(fā)的精密儀器，作為最開始精確計(jì)時(shí)的儀器，引入問題：擺鐘是如何計(jì)時(shí)的？調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，讓學(xué)生快速進(jìn)入本節(jié)課的學(xué)習(xí)。除了理論推導(dǎo)之外，使用手機(jī)軟件得到單擺運(yùn)動(dòng)的a-t圖像，學(xué)生能夠直觀的認(rèn)識(shí)單擺運(yùn)動(dòng)。本節(jié)課重點(diǎn)在于學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，探究單擺的周期和擺長(zhǎng)之間的關(guān)系，學(xué)生能夠熱烈討論，合作設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案，提高了學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力，而學(xué)生通過合作探究動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生課堂的參與度，在實(shí)驗(yàn)操作過程中生成問題，教師能夠及時(shí)指導(dǎo)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)操作，最后獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并學(xué)會(huì)使用計(jì)算機(jī)擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到單擺的周期和擺長(zhǎng)的二次方跟成正比的關(guān)系。本節(jié)課設(shè)計(jì)了兩個(gè)核心問題，讓問題引領(lǐng)學(xué)生思維由淺入深，由易到難，從而能夠培養(yǎng)學(xué)生會(huì)使用知識(shí)來探究問題和解決問題的能力，提高了學(xué)生的合作探究能力、提出問題解決問題的能力，體現(xiàn)了物理核心素養(yǎng)的要求，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。8.教學(xué)反思本節(jié)課的亮點(diǎn)：1.從計(jì)時(shí)器引入，給學(xué)生系統(tǒng)的普及計(jì)時(shí)器的發(fā)展，以及先進(jìn)的計(jì)時(shí)儀器，讓學(xué)生感受現(xiàn)代技術(shù)的快速發(fā)展；手機(jī)傳感器軟件的使用，讓學(xué)生直觀感受單擺運(yùn)動(dòng)的a-t圖像，快速證明單擺的運(yùn)動(dòng)為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)合理，對(duì)于單擺的周期和哪些因素有關(guān)，課標(biāo)只要求學(xué)生掌握通過實(shí)驗(yàn)探究單擺的周期與擺長(zhǎng)的定量關(guān)系，dislab實(shí)驗(yàn)儀器的使用，大大減少了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，而傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)將放在第二個(gè)課時(shí)測(cè)量重力加速度實(shí)驗(yàn)中完成。對(duì)于單擺的周期和振幅、質(zhì)量的關(guān)系，因?yàn)楸容^簡(jiǎn)單直觀，通過演示實(shí)驗(yàn)即可，而單擺的周期和重力加速度的關(guān)系，使用了強(qiáng)磁鐵加大等效重力加速度，學(xué)生完全能夠吸收消化；拓展作業(yè)布置使用手機(jī)居家測(cè)量重力加速度，為下節(jié)課做準(zhǔn)備本節(jié)課的不足：語言不夠簡(jiǎn)練，在實(shí)驗(yàn)過程中有些學(xué)生的問題沒有發(fā)現(xiàn)，課下再進(jìn)行解決。學(xué)情分析知識(shí)儲(chǔ)備：學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)完《簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)》和《振動(dòng)的描述》，已經(jīng)會(huì)在熟悉的問題情境中運(yùn)用簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)物理模型解決機(jī)械振動(dòng)問題，但對(duì)于新的問題情境缺乏知識(shí)的遷移，應(yīng)該適當(dāng)加以引導(dǎo)。生活經(jīng)驗(yàn)：學(xué)生在日常生活中接觸過單擺模型，對(duì)單擺的周期具有一定的感性認(rèn)識(shí)，在引入以及猜想方面都能夠發(fā)散性的思考問題。學(xué)生已經(jīng)掌握了基本的實(shí)驗(yàn)操作技能，具有一定的合作探究能力、數(shù)據(jù)獲取與分析能力，而對(duì)于使用dislab軟件處理單擺問題，需要在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行指導(dǎo)。效果分析本節(jié)課從計(jì)時(shí)器引入，明確時(shí)間測(cè)量在人類活動(dòng)中的重要性，從校園中的日晷模型一直到測(cè)量非常精確的原子鐘，讓學(xué)生從身邊入手，既能感受中國(guó)古代傳統(tǒng)的計(jì)時(shí)儀器，也能了解現(xiàn)在中國(guó)自主研發(fā)的精密儀器，作為最開始精確計(jì)時(shí)的儀器，引入問題：擺鐘是如何計(jì)時(shí)的？調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，讓學(xué)生快速進(jìn)入本節(jié)課的學(xué)習(xí)。除了理論推導(dǎo)之外，使用手機(jī)軟件得到單擺運(yùn)動(dòng)的a-t圖像，學(xué)生能夠直觀的認(rèn)識(shí)單擺運(yùn)動(dòng)。本節(jié)課重點(diǎn)在于學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，探究單擺的周期和擺長(zhǎng)之間的關(guān)系，學(xué)生能夠熱烈討論，合作設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案，提高了學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力，而學(xué)生通過合作探究動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生課堂的參與度，在實(shí)驗(yàn)操作過程中生成問題，教師能夠及時(shí)指導(dǎo)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)操作，最后獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并學(xué)會(huì)使用計(jì)算機(jī)擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到單擺的周期和擺長(zhǎng)的二次方跟成正比的關(guān)系。本節(jié)課設(shè)計(jì)了兩個(gè)核心問題，讓問題引領(lǐng)學(xué)生思維由淺入深，由易到難，從而能夠培養(yǎng)學(xué)生會(huì)使用知識(shí)來探究問題和解決問題的能力，提高了學(xué)生的合作探究能力、提出問題解決問題的能力，體現(xiàn)了物理核心素養(yǎng)的要求，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。“單擺”教材分析“單擺”選自魯科版高中物理選擇性必修一第二章第3節(jié)的內(nèi)容，單擺是機(jī)械振動(dòng)的重要內(nèi)容之一，簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)的描述為研究本節(jié)內(nèi)容提供了基本模式和理論基礎(chǔ)，和2007年版教材的不同，新教材將“單擺”分成了兩個(gè)課時(shí)，第一課時(shí)為“單擺”，第二課時(shí)為“科學(xué)測(cè)量：用單擺測(cè)量重力加速度”，強(qiáng)調(diào)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)在物理學(xué)科教學(xué)中的重要作用。“單擺”一節(jié)主要分為兩大部分，第一部分從擺鐘入手，建立單擺模型，讓學(xué)生經(jīng)歷建構(gòu)模型的過程，發(fā)展學(xué)生的建模能力，教會(huì)學(xué)生如何證明在擺角很小的情況下，單擺的振動(dòng)為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，除了理論推導(dǎo)之外，在物理聊吧中，教材點(diǎn)明了簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)可用振動(dòng)圖像描述，而單擺簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的證明也可以用圖像法。第二部分為單擺的周期，這一部分主要是要求學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)手機(jī)單擺的周期和擺長(zhǎng)關(guān)系的數(shù)據(jù)，嘗試用不同的曲線擬合實(shí)驗(yàn)曲線，得出周期與擺長(zhǎng)的二次方跟成正比的關(guān)系，適當(dāng)讓學(xué)生練習(xí)用計(jì)算機(jī)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)展學(xué)生分析和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力，進(jìn)而發(fā)展科學(xué)探究能力，探究完之后給出單擺的周期公式，以及在計(jì)時(shí)、測(cè)量重力加速度方面的應(yīng)用，突出單擺在科學(xué)技術(shù)和日常生活中的廣泛應(yīng)用。評(píng)測(cè)練習(xí)1.單擺是為研究振動(dòng)而抽象出的理想化模型,其理想化條件是()A.擺線質(zhì)量不計(jì)B.擺線長(zhǎng)度不可伸縮C.擺球的直徑比擺線的長(zhǎng)度小得多D.只要是單擺的運(yùn)動(dòng)就一定是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)2.下列有關(guān)單擺的說法,正確的是()A.一根橡皮筋一端系在懸點(diǎn),另一端連接一個(gè)小球,可以構(gòu)成一個(gè)單擺B.單擺的擺動(dòng)一定是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)C.若單擺在同一平面內(nèi)擺動(dòng),且偏角小于5°,可以認(rèn)為該單擺的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)D.單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí),擺長(zhǎng)越長(zhǎng),其運(yùn)動(dòng)周期越大3.振動(dòng)著的單擺擺球通過平衡位置時(shí),它受到的回復(fù)力()A.指向地面 B.指向懸點(diǎn)C.數(shù)值為零 D.垂直擺線,指向運(yùn)動(dòng)方向4.下列有關(guān)單擺運(yùn)動(dòng)過程中受力的說法,正確的是()A.單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力是重力和擺線拉力的合力B.單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力是重力沿圓弧切線方向的一個(gè)分力C.單擺經(jīng)過平衡位置時(shí)所受合力為零D.單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力是擺線拉力的一個(gè)分力5.一單擺做小角度擺動(dòng),其振動(dòng)圖像如圖所示,以下說法正確的是()A.t1時(shí)刻擺球的速度最大,懸線對(duì)它的拉力最小B.t2時(shí)刻擺球的速度為零,懸線對(duì)它的拉力最小C.t3時(shí)刻擺球的速度最大,懸線對(duì)它的拉力最大D.t4時(shí)刻擺球的速度最大,懸線對(duì)它的拉力最大6.某單擺由1m長(zhǎng)的擺線連接一個(gè)直徑2cm的鐵球組成,關(guān)于單擺的周期,以下說法正確的是()A.用等大的銅球代替鐵球,單擺的周期不變B.用大球代替小球,擺長(zhǎng)會(huì)變化,單擺的周期不變C.擺角從5°改為3°,單擺的周期會(huì)變小D.將單擺從赤道移到北極,單擺的周期會(huì)變大7.甲、乙兩個(gè)單擺擺長(zhǎng)相等,將兩個(gè)單擺的擺球由平衡位置拉開,使擺角α甲>α乙(α甲、α乙都小于5°),在同一地點(diǎn)由靜止開始同時(shí)釋放,則()A.甲先到達(dá)平衡位置B.乙先到達(dá)平衡位置C.甲、乙同時(shí)到達(dá)平衡位置D.無法判斷8.在一單擺裝置中,擺動(dòng)物體是一個(gè)裝滿水的空心小球,球的正下方有一小孔,當(dāng)單擺開始以小角度擺動(dòng)時(shí),讓水從球中連續(xù)流出,直到流完為止,此擺球的周期將()A.逐漸增大 B.逐漸減小C.先增大后減小 D.先減小后增大9.如圖所示為在同一地點(diǎn)的A、B兩個(gè)單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖像,其中實(shí)線表示A的振動(dòng)圖像,虛線表示B的振動(dòng)圖像。關(guān)于這兩個(gè)單擺,以下判斷中正確的是()A.這兩個(gè)單擺的擺球質(zhì)量一定相等B.這兩個(gè)單擺的擺長(zhǎng)一定不同C.這兩個(gè)單擺的最大偏角一定相同D.這兩個(gè)單擺的振幅一定相同10.兩個(gè)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的單擺的擺長(zhǎng)分別為l1和l2,它們的位移-時(shí)間圖像如圖中1和2所示,由此可知,l1∶l2等于()A.1∶3 B.4∶1 C.1∶4 D.9∶111.一物體在某行星表面受到的重力是它在地球表面受到的重力的四分之一,在地球表面走時(shí)準(zhǔn)確的擺鐘搬到此行星表面后,秒針走一圈所經(jīng)歷的時(shí)間是()A.240s B.12