探究单摆的周期与哪些因素有关教学设计
一、教学目标
1、知识目标
（1）观察演示实验，知道单摆的周期与振幅及摆球的质量无关。
（2）能口述单摆的周期与摆长、重力加速度的关系，牢记单摆的周期公式，并能运
用其进行有关的计算。
2、能力目标
（1）培养用实验探究未知知识的能力。
（2）学会用图象法分析实验数据，得出各量的关系。
3、情感目标
滚动条变短是什么原因（1）感受物理实验的严谨，体会科学工作的艰辛。
（2）感受由未知到已知的喜悦和成功感。
（3）通过网络环境的交互和信息共享，体会交流合作的重要性，培养合作精神。
二、教学任务分析
本堂课的知识点是比较简单，单摆的周期公式也容易记忆。因此，本堂课的重点是培养学生的实验探究能力。引导学生学会用“控制变量法”来研究决定单摆周期的各个因素，学生在课堂上要亲自测定不同摆长的单摆周期，这就要求学生学会测单摆周期的方法。在测得9组数据之后，要用图象法来进行数据分析，出T 与l 之间的关系，即T ∝l 。再用同样的方法，出T 与g 的关系，即T ∝g 1
。最后在老师
的引导下，得出单摆的周期公式：T=2 g l
。
本堂课教学难点是对教学课件的不熟悉和用图象法进行数据分析的能力较差。在课前需要做些知识铺垫，以突破难点。
三、教学设计思想
网络环境和信息技术的普及，给高中物理探究式课堂教学提供了全新的教学手段。与多媒体辅助教学相比，网络环境有更强的自主性、交互性和共享性，更能体现学生的主体作用。教材在本节内容的安排上直接给出了单摆的周期公式，学生只知道结果，而无法理解这条公式是怎么得出来的，这样不但不能培养学生的探究能力，而且容易使学生滋长“探究惰性”，失去探索未知世界的信心。本堂课的知识点比较简单，学生容易理解和记忆，学生现有的知识水平已经有能力去探究决定单摆周期的各个因素。只是用实际实验探究时比较费时，还会受到实际条件的限制，在数据分析时需要进行很大的计算量，很难在课堂上完成。而计算机仿真技术和强大的计算能力很容易克服这些困难。我校信息技术教学起步早，学生的计算机操作平均水平较高。因此，本堂课就紧紧抓住了这个整合点进行设计。
本堂课由“教师引导探究”和“学生自主探究”两部分组成。教师引导探究的内容为单摆的周期与振幅、摆球质量的关系，以及与摆长的定性关系。这部分是通过教师演示实际实验引导学生观察、思考、得出结论而实现的。这样做是为了节省时间，突出“学生自主探究”的重点，演示实际实验是为了遵循“能做实际实验的尽可能做实际实验”的指导思想，同时也是为了提高后续的仿真实验的可信度。
五、教学过程设计
（一）、导入新课
师：我们已经知道，在偏角很小的情况下（如 <5°），单摆做简谐运动。（演示单摆的摆动）。
[提问]：单摆的周期可能会与哪些因素有关呢？
生：振幅、摆球的质量、摆长等。
师：你想知道他们之间到底有什么关系吗？当研究一个量与另一个量的关系时，我们要排除其他量的影响，也即控制其他量都一样的情况下来研究这两个量的关系，这种方法叫控制变量法。我们在学习牛顿第二定律F=ma时，已经用过这种方法。今天我们也用这种方法来研究单摆周期与各个量的关系。
（二）、教师引导探究
[教师演示实验]：
①周期与振幅的关系；②周期与摆球质量的关系；③周期与摆长的关系。
[学生观察、思考、得出结论]：
①周期与振幅无关（等时性）；②周期与摆球质量无关；③摆长越长，周期越大；摆长越短，周期越小。
师：单摆的周期随着摆长的增大而增大，这仅仅是周期与摆长的定性关系。要知道它们的定量关系，如周期与摆长是否成正比呢？还是与摆长的平方成正比？或者与摆长的二次方根成正比？或者是其他关系。这就需要我们用实验来测量不同摆长对应的周期，然后对数据进行分析，得出它们的关系。
[简要介绍学习任务和课件的使方法]：本课件中的单摆是严格仿真的。用这个仿真实验测得的数据与真实情况几乎都是一样的。拖动滚动条可以改变单摆的摆长。当摆球经过平衡位置时，按下“开始计时”按扭，计时器开始计时。在单摆完成n次全振动时，按下“停止计时”按钮，计时器停止计时，这时，计时器显示的是n个周期的总时间，这个时间除以周期数n就表示单摆的周期。请同学们自己输入周期数，按下“记录数据”按钮，计算机就会把摆长和周期记录在下面的表格中。为使测量更精确，测周期时，要让单摆完成30-50次全振动。用同样的方法得到10组数据后要进行数据处理，用图象法寻T与l 的关系，并把你的实验结论上传至BBS，在这里你可以看到其他人的实验结论。
（三）、学生自主探究
学生利用仿真实验，测量十组不同摆长对应的周期，并根据这些数据，用图象法出T与l 的关系，并把结论上传至BBS。
教师到学生中去指导实验，并可根据BBS上反馈的信息，了解学生的学习进程，待大多数学生得出实验结论后，挑选一名学生向大家简述他的探究过程（同步该生的计算机）。
单摆的周期与重力加速度间的关系比较隐蔽，本堂课通过以下一段对话引出它们的关系。
A：你知道什么是摆的等时性吗？
B：知道。就是摆的周期与振幅无关，这种性质叫做摆的等时性。
A：是的。我家的那个摆钟就是利用摆的等时性而工作的。
B：荷兰的物理学家早在17世纪就利用摆的等时性发明了带摆的计时器。
A：可是我家的那个摆钟从广州搬到北京就不准了，总是会快一点。
B：那肯定是你把它搬坏了，可能是里面的机械装置坏了。
A：我们已经检查过了，机械装置都是好的，可以排除这些原因了。
B：那会是什么原因呢？我们问问电脑前面的人吧？
学生看了这段对话后，将自己的诊断结果上传至BBS，教师引导学生得出T与g 的定性关系。
师：[启发性提问]
1）从广州到上海，摆钟走快了，说明摆的周期变大了还是变小了？(变小了)
2）从广州到上海，g 变大了还是变小了？（变大了）
3）所以我们就可以得出T 与g 的定性关系（T 随着g 的增大而减小。）
研究T 与g 的定量关系的方法与研究T 与l 的定量关系的方法一样，所以不再重复实验，而是直接给出数据，让学生用图象法出T 与g 的关系：（T ∝
g 1） （四）、教师引导探究
通过以上实验和分析知道了T ∝l ，T ∝g 1
即：T ∝g l
也即：T = K g l
将前面所测的一组数据代入上式，可得K=6.28≈2π，所以，单摆的周期公式为
T=2πg l
早在17世纪，荷兰物理学家惠更斯研究了单摆的振动，并且确定了单摆的周期公式为
T=2πg l
。
有了这条公式之后，我们就知道可以通过改变摆长来调节周期，计时就很方便。也可以用单摆准确地测定当地的重力加速度，因为T 与l 都容易准确地测定。
（五）、布置作业
课本 练习四 ⑵ ⑶ ⑷ ⑸。
六、评价方案
教学评价是课堂教学的重要环节。有效地对学生的探究能力在课堂中的表现予以评价，有利于学生探究能力的培养，让学生了解自己的长处和短处，使其在学习中进行自我矫正。

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