資源簡介

2.5 實驗：用單擺測量重力加速度----教學評大單元分課時教學設計
課 題 2.5 實驗：用單擺測量重力加速度
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 《實驗：用單擺測量重力加速度》本節課是和單擺作為一節，現在獨立出來，更加凸顯實驗動手能力。根據教科書的實驗步驟，學生可以選擇圖形法，通過改變擺長得到多組數據，從推到出重力加速度。
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。對單擺的周期表達式已經深入了解，本節課主要應用單擺測量當地重力加速度。學生已經有了一定的觀察分析能力、歸納總結能力和邏輯思維能力。而且學生具有一定的實驗探究能力。
教學目標與核心素養 物理觀念∶能夠從周期公式推導得到重力加速度的表達式。 科學思維∶從表達式中能夠知道需要測量的物理量，并且設計實驗。 科學探究：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∶培養學生動手能力。
教學準備 多媒體課件、相關實驗器材。
活動設計
教學內容 教師活動 學生活動 評價任務
【提出問題 引入課堂】
一、新課引入 了解地球表面重力加速度的分布，對地球物理學、航空航天技術及大地測量等領域有十分重要的意義。為此，就需要了解測量重力加速度的方法。理論上，與重力相關的物理現象都可以用來測量g。例如，利用自由落體運動、平拋運動、單擺運動的等，只要表達式里含有g即可。 設計意圖：通過生活中的例子，引入課題，激發學習興趣。 教師引導學生總結測量重力加速度的方法 自由落體發 平拋運動 單擺運動 引入新課 思考 討論 總結測量重力加速度的方法 培養學生邏輯思維能力，語言表達能力。
知識點一：實驗思路
（一）實驗思路 惠更斯在推導出單擺的周期公式后，用一個單擺測出了巴黎的重力加速度。我們也可以采用同樣的辦法，測量所在地區的重力加速度數值。 當擺角較小時，單擺做簡諧運動，根據其周期公式可得。 想一想，要根據上式測量重力加速度，需要測量哪些物理量？應該如何設計實驗裝置、選擇實驗器材？怎樣才能減小實驗誤差？ 為了保證角度在小于5的范圍內，要使用量角器。 教師引導學生根據惠更斯得出的單擺周期表達式，提出問題 要根據上式測量重力加速度，需要測量哪些物理量？應該如何設計實驗裝置、選擇實驗器材？怎樣才能減小實驗誤差？ 為了保證角度在小于5的范圍內，要使用量角器。 思考、討論、小組形式回答教師提出的問題 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。
二：實驗設計以及物理量的測量
（二）實驗裝置 如圖將鐵夾固定在鐵架臺的上端，鐵架臺放在實驗桌邊，使鐵夾伸到桌面以外，方便使用不同長度的擺線。 思考與討論 1. 線有粗細、長短的不同，伸縮性也有區別。不同的小球，質量和體積有差異。想一想，應如何選擇擺線和擺球？為什么？ 解析：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， 2. 畫出了細線上端的兩種不同的懸掛方式。應該選用哪種方式？為什么？你還有更好的設計嗎？ 解析：上端沒有固定，擺起來時他一定在桿上動來動去。 （三）物理量的測量 1.擺長的測量 擺長是擺線長度和小球半徑之和。怎樣測量才能減小誤差？ 方法： ①用刻度尺直接側量小球球心與懸掛點之間的距離作為擺長l。 ②用游標卡尺測量小球的直徑d，用刻度尺測量懸掛點與小球上端之間的距離l′，則擺長l＝l′＋d/2。 ③用刻度尺先測量懸掛點與小球上端之間的距離l1，再測量懸掛點與小球下端之間的距離l2，則可得擺長l＝( l1＋l2)/2 2.周期的測量 實際上單擺的周期很短，可想而知，用停表直接測量一個周期的誤差會很大。為了減小誤差，可以測量多次全振動的總時間，用這個總時間除以全振動的次數，就能求出一個周期的時間。這樣測量的絕對誤差沒有改變，但相對誤差就減小了，T＝t/n。 問題：測量總是從擺球在哪個位置開始計時呢？ 從最高點或者最低點開始，不過在實際操作中，最低點的速度最大通過的時間就最短，那時間測量的誤差就最小，所以最佳的測量位置就是最低點。具體操作是這樣的，在擺球通過最低點的時候，同時按下停表，最后每次擺球通過最低點次數加一，依次類推。像這樣數到40全振動的次數就是40/2，也就是20次，總之間恰好是40.0秒。那么單板的周期就是40÷20等于兩秒。 引導學生做單擺運動裝置，提出問題 線有粗細、長短的不同，伸縮性也有區別。不同的小球，質量和體積有差異。想一想，應如何選擇擺線和擺球？為什么？ 2. 畫出了細線上端的兩種不同的懸掛方式。應該選用哪種方式？為什么？你還有更好的設計嗎？ 教師介紹所測量的物理量以及方法 根據所學單擺知識和手邊的實驗器材設計單擺 思考、回答教師提出的問題 思考，操作，讀數 學生通過自制單擺，根據教師提出的問題進行深入思考，對實驗進行逐步改進，培養學生嚴謹的科學思維。 學生親自動手實驗，培養學生動手實驗能力。
三：實驗數據分析
（四）數據分析 平均值法：改變擺長，重做幾次實驗．計算出每次實驗的重力加速度，最后求出幾次實驗得到的重力加速度的平均值。 圖象法：分別以l和T2為縱坐標和橫坐標，作出 的圖象，它應該是過原點的一條直線，根據這條直線可以求出斜率k，則重力加速度值g＝4π2k。 做一做：查詢所在地區的重力加速度值，并與測得的結果進行比較。如果有差異，想想可能是什么原因造成的。 提出問題；根據我們測出的數據，如何得到重力加速度呢？ 總結得出重力加速度的方法 認真分析、總結得出重力加速度的方法，根據自己得出的數據算出當地重力加速度 將實驗值與查得的重力加速度進行對比，思考誤差來源。
課堂練習
例1：在用單擺測量重力加速度的實驗中，下面的敘述哪些是正確的，哪些是錯誤的？ A.擺線要選擇細些的、伸縮性小些的，并且盡可能長一些 B.擺球盡量選擇質量大些、體積小些的 C.為了使擺的周期大一些，以方便測量，開始時拉開擺球，使擺角較大 D.用刻度尺測量擺線的長度l，這就是單擺的擺長 E.釋放擺球，從擺球經過平衡位置開始計時，記下擺球做50次全振動所用的時間t，則單擺周期T ＝t/5 例2：某同學在實驗探究a、b兩個物理量之間的定量關系時，測得了6組實驗數據如下表所示，它們的單位為 P、Q。請用圖像（圖 2.5-4）處理實驗數據，尋找它們之間的定量關系，根據圖像推出a、b之間關系的表達式，如果有常數，寫出常數的數值和單位。 a/P0.50.80.91.01.21.5b/Q1.421.791.902.002.202.45
例3：某一彈簧振子完成10次全振動需要2s的時間，在此2 s的時間內通過的路程是80cm。求此彈簧振子的振幅、周期和頻率。
課堂小結 師生共同總結
主板書設計
2.6 實驗：用單擺測量重力加速度 一、實驗思路 二、實驗裝置 三、實驗數據測量 四、實驗數據處理 五、小結
教學反思

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