資源簡介

2.4 單擺----教學評大單元分課時教學設計
課 題 2.4 單擺
課 型 新授課 復習課□ 試卷講評課□ 其他課□
授課班級 授課時間 2023年 月 日
教學內容分析 《單擺》這節教學內容，是學生在學習了簡諧運動及其圖像、簡諧運動的描述及回復力和能量等內容之后，是簡諧運動的典型應用實例，也是高中物理機械振動中的重要內容，具有較強的教學價值。本節從單擺的運動規律、受力情況和圖像特點，以加強對單擺內容的理解，深化、突出了單擺這種簡諧運動。
學習者 分析 前面幾節學生學習了簡諧運動的受力和運動特點，知道了能量的變化情況，而本節內容是簡諧運動的知識應用。高二學生經過高一一年的學習，已有一定的分析和觀察能力，自學能力也有一定的提升，所以學生在學習本節知識時應該不太困難，老師應多引導，讓學生自主學習。
教學目標與核心素養 物理觀念∶知道單擺是一種理想化模型，理解單擺模型的條件，能將實際問題中的對象和過程轉化為單擺模型。 科學思維∶能通過理論推導，判定單擺小球小角度振動時的運動特點。 科學探究：在探究單擺周期與擺長的定量關系時，能分析數據、發現規律、形成合理的結論，能用已有的物理知識解釋相關現象。 科學態度與責任∶培育實事求是的精神，弘揚傳統文化和民族自信心。
教學準備 多媒體課件、導學案、視頻。
活動設計
教學內容 教師活動 學生活動 評價任務
【創設情景 引入課堂】
生活實列引入新科： 讓學生觀察圖片或視頻，引出課題。 體驗、觀察、思考、討論。 引導學生通過情境建模，建立物理概念，形成理性與感性的連接。
探索新知： 知識點一：受迫振動
單擺 概念：固定的細線懸掛一個小球的裝置就叫做單擺。 注意：這條細線不可伸長，并且沒有質量，而小球可以被看成一個質點。只有這樣的模型才是單擺，顯然這樣的模型是理想裝置，很難實現。但是滿足下列這些條件的模型仍然可以被看成單擺。 1.擺線的形變量很小，這樣擺線可以看成不可伸長。 2.擺線的質量比小球質量小很多，這樣擺進的質量就可忽略。 3.小球的直徑比擺線的長度小很多，這樣的擺球可看成質點。 4.小球的密度比較大，這樣空氣阻力可忽略。 知道了什么可以看成單擺，再來看看下列哪些是單擺呢？ 引導思考找出單擺的概念和什么時候可以看成單擺！ 思考、討論、表達 從解決問題的角度探討物理問題，引導學生從建立物理與實際的聯系。
探索新知： 知識點二：受迫振動的頻率
（二）單擺的回復力 回復力：F=mingsinθ 向心力：F向=FT-mingcosθ 由幾何知識可知，當擺角θ很小時，弧線OP與直線OP近似相等，也與過P點的垂線x近似相等。如果擺長是l，那sinθ，將sinθ代入回復力就 而且回復力和位移反向，所以這里要加一個負號，是定值，就設它等于k這個式子就變成了 符合簡諧運動的動力學特征，看來單擺的確可以看成簡諧運動 注意：①只有a≤5。，單擺才可以看成是簡諧運動。 ②這個回復力，其實他就是重力的分力，這么看起來，貌似他倆的合力就是回復力。這么想就錯了，不在平衡位置時他們的合力既提供了回復力，又提供了向心力。單擺在平衡位置的回復力是零，但是合力不是零，而是有向心力。也就是說簡諧運動的回復力不等同于合外力。 引導學生觀察觀察圖像和找出方法計算出單擺的回復力： 閱讀課本做一做：找出規律 觀察、思考、找規律 學生通過觀察和分析圖形，找到解決回復力的方法并找出表達式。
（三）單擺的周期 一條短繩系一個小球，它的振動周期較短。懸繩較長的秋千，周期較長。動圖展示擺長不同的單擺運動。 演示：影響單擺周期的因素： 學生實驗找出單擺的周期與擺長、振幅和質量的關系。 實驗表明：單擺做簡諧運動的周期與擺長有關，擺長越長，周期越大；單擺的周期與擺球質量和振幅無關。 實驗：探究單擺周期與擺長之間的關系 經過長時間的探索，總結出了單擺的周期公式：單擺做簡諧運動的周期T與擺長l的二次方根成正比，與重力加速度g的二次方根成反比，而與振幅、擺球質量無關。 雖然實際過程中單擺的振幅會隨著時間越來越小，但是周期會保持不變，這就是單擺的等時性。擺鐘就是依據這個原理做出來的。 引導學生完成實驗，找出相應表達式。 作圖、思考、討論 引導學生在操作實驗之前先制定方案，理解實驗原理，培養學生的探究素養。
課堂練習
例2：一個加滿水的塑料桶用繩子懸掛在固定點上擺動，如果水桶是漏的，那隨著水的流失，其周期會變化嗎？ 解析：擺長是選點到物體重心的距離，隨著水的流失，桶和水的整體重心就會發生變化，擺長度就會跟著變化。 科學漫步：從日晷到原子鐘 了解我國古代的計時工具——日晷，弘揚民族傳統文化。了解我國制造的空間冷原子鐘，增強民族自信心。 課堂練習 例3：如圖兩個單擺的振動圖像。（1）甲、乙兩個擺的擺長之比是多少？ （2）以向右的方向作為擺球偏離平衡位置的位移的正方向，從t＝0起，乙第一次到達右方最大位移時，甲擺動到了什么位置？向什么方向運動？ 解析：（1）由圖像可以看出，單擺乙的周期是單擺家的周期的2倍，及2T甲=T乙。由單擺的周期公式可知 得 （2）由圖像可以看出，當乙第一次達到右方最大位移處時經過了周期，而此時甲振動到周期，因此甲處于平衡位置，此時正向左運動。
課堂小結 利用思維導圖引導學生完成
主板書設計
2.4單擺 一、單擺 ①細線：不可伸長，沒有質量 ②小球：質點 二、單擺的回復力 F=-kx（符合動力學特征） 三、單擺的周期 單擺做簡諧運動的周期T與擺長l的二次方根成正比，與重力加速度g的二次方根成反比，而與振幅、擺球質量無關。
教學反思

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