单摆

──研究性学习课堂实录山东省昌乐县第二中学张东升

【教材分析】

“单摆”选自高二《物理》第八章“机械振动机械波”的第二节，在学生认识了简谐运动，掌握了简谐运动的基本特征之后，为进一步形成概念，掌握规律，教材特安排了简谐运动的典型实例──“单摆”这节课。

【教学过程】

一、课题导入

师：我们学习了简谐运动及其运动特点（展示简谐运动的课件）。今天，我们来共同研究简谐运动的一个典型实例──单摆。

（出示单摆，介绍其构造；说明在摆角很小时，单摆的运动可视为简谐运动。

演示实验：单摆的运动。

演示实验：两摆长不等的单摆同时运动。）

师：同学们通过观察，上述两个不同的单摆其振动周期一样吗?

生：不一样。

师：那么，单摆的振动周期跟哪些因素有关呢?这就是本节课所要研究的主要问题。

二、新课教学

1.猜想

师：同学们从单摆的构造可猜想一下，单摆的振动周期可能跟哪些因素有关?

（同学们经过短暂热烈的讨论，提出了可能的三个因素：①摆长；②摆球的质量；③摆角。）

2.优化方案

师：下面同学们每四人一组，自主实验，进行探究。实验前，应先思考一下方案的设计，便于我们科学地进行实验。

（学生思考）

生：老师，验证振动周期与重力加速度是否有关，我们想不到有什么可行的办法。

师：同学们安静!刚才这位同学提的问题很好，大家不妨先考虑一下如何解决这个问题?

（学生又展开了热烈的讨论。最后经过争论，一致同意采纳李福田同学的建议，制作一个“磁性单摆”，用磁铁对摆球向下的引力来模拟重力加速度的变化。）

师：李福田同学的方案很独特，我非常感兴趣。为节约时间，提高效率，你们在分组实验的基础上，再进行分工，共同来完成这一科研课题。

3.分组实验

学生分组实验。教师边指导，边参与同学们的实验。

4.数据处理

在数据处理过程中，同学们遇到了难题，他们面对着一堆数据，不知所措。教师适时进行了点拨。

师：该实验的数据处理的确有一定的难度，同学们不妨尝试一下利用图像来寻求物理量间的关系，这实际上也是科学研究的一种重要方法。比如作t—l、t—l2、t—等的函数图像。

生：周期与摆长的关系可利用图象来寻找，但周期与加速度的关系却无法定量分析，怎么办?

师：现有的实验条件是无法办到的，那就只能定性地分析一下了，如果同学们有什么好的办法，可提出来共同探讨。

（同学们忙碌地处理数据。一会儿，有一组同学惊喜地喊道：“找到了，找到了!”他们拿着处理的数据情不自禁地站了起来，吸引了同学们的眼光。该组同学第一个发现了t—的图像近似为一条直线!不简单!）

5.成果展示

找出几位同学代表，用投影仪轮流展示他们的实验思路、实验过程、数据处理、实验结论以及实验中应该注意的问题和减小误差的方法等。

成果展示中，李福田同学的“磁性单摆”虽然只能定性地演示单摆的摆动周期与重力加速度的关系，但却实实在在地吸引了同学们的眼球。

6.阅读与练习

学生阅读课文，形成概念，掌握规律。阅读完课文后，及时练习课后练习的1~3题，找两位同学投影他们的练习作业，师生共同点评。

7.教学总结

①鼓励后进，表扬先进。

②投影单摆的振动周期公式。

8.作业布置

设计某一方案定量验证振动周期与重力加速度的关系。

点评：

以创新精神和实践能力为主要特点的研究性学习，使得传统教学中教师与学生的角色发生了根本性的变化，体现了以学生为本的教学理念。这节课，学生是科研者，他们亲身实践科学研究的思想和方法，体会到了科学研究的艰辛与欢乐，这正是研究性学习的基本理念──人文性的体现。（点评者：孟庆利）