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高級(jí)中學(xué)課本《物理》（必修）第五章第三節(jié)“單擺”一節(jié)的教學(xué)中，大綱對(duì)周期公式的教學(xué)要求是：知道單擺的周期公式，并能用它進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。教材是在通過定性演示、證明單擺的周期（在擺角很?。└穹蛿[球質(zhì)量無關(guān)而只跟擺長(zhǎng)有關(guān)的基礎(chǔ)上給出單擺的周期公式，若再配以一定量的典型習(xí)題，讓學(xué)生反復(fù)演練、熟悉，上述要求不難達(dá)到。但是，從學(xué)生掌握獲取知識(shí)的方法及培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維的角度來看，這樣的教學(xué)存在嚴(yán)重的缺陷。為使學(xué)生體會(huì)物理實(shí)驗(yàn)對(duì)物理學(xué)科發(fā)展的意義，重復(fù)物理學(xué)家艱辛的探索過程，領(lǐng)悟物理學(xué)的研究方法。在建立了“單擺”的理想化模型及明確小角度下單擺的振動(dòng)規(guī)律之后，對(duì)單擺振動(dòng)周期的研究，改演示實(shí)驗(yàn)為探索性學(xué)生實(shí)驗(yàn)，采用以探索為中心的啟發(fā)式綜合教學(xué)法，進(jìn)行了如下教學(xué)設(shè)計(jì)。

【準(zhǔn)備、猜想階段】

1．首先指導(dǎo)學(xué)生掛好“單擺”，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生明確：（l）實(shí)驗(yàn)必須保證擺角小于5°；（2）要掛好之后測(cè)擺長(zhǎng)，擺長(zhǎng)指懸點(diǎn)到球心之間的距離；（3）為減少測(cè)量周期的誤差，用累積法測(cè)單擺的周期且從擺過平衡位置開始計(jì)時(shí)；（4）不能讓“單擺”作錐擺運(yùn)動(dòng)。

2．指導(dǎo)學(xué)生讓單擺振動(dòng)起來，引導(dǎo)學(xué)生觀察、討論、分析，讓學(xué)生大膽猜測(cè)決定單擺振動(dòng)周期的因素，在老師的啟發(fā)提問下，總結(jié)猜想結(jié)果，影響單擺振動(dòng)周期的因素為：振幅、擺球質(zhì)量、擺長(zhǎng)、重力加速度以及空氣阻力。明確告訴學(xué)生，由于單擺在小角度下振動(dòng)，空氣阻力較小，可以忽略，從而說明，本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖茄芯繂螖[的振動(dòng)周期與振幅、擺球質(zhì)量、擺長(zhǎng)及重力加速度的關(guān)系。

【探索、發(fā)現(xiàn)階段】

1．怎樣研究它們之間的關(guān)系呢？啟發(fā)同學(xué)回憶研究加速度與物體質(zhì)量及外力關(guān)系的方法，明確實(shí)驗(yàn)方法為控制變量法，即控制其他各量不變，研究周期與其中某量關(guān)系的方法，從而總結(jié)本實(shí)驗(yàn)有四個(gè)小實(shí)驗(yàn)：（l）研究周期與振幅的關(guān)系；（2）研究周期與擺球質(zhì)量的關(guān)系：（3）研究周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系；（4）研究周期與重力加速度的關(guān)系。

2．為使學(xué)生順利完成探索實(shí)驗(yàn)，可以發(fā)放探索實(shí)驗(yàn)提綱，并要求學(xué)生設(shè)計(jì)好紀(jì)錄表格。

（l）研究單擺振動(dòng)周期與振幅的關(guān)系：讓單擺擺動(dòng)，測(cè)出周期；再改變單擺的擺角（振幅），重測(cè)周期，比較它們是否相等。用兩個(gè)完全相同的單擺，固定在鐵架臺(tái)上使它們同時(shí)開始做不同擺角的振動(dòng)，觀察它們的周期是否相同。

（2）研究單擺振動(dòng)周期與擺球質(zhì)量的關(guān)系：讓單擺振動(dòng)，測(cè)出周期；再改變擺球質(zhì)量，測(cè)出周期，比較它們是否相等。讓兩個(gè)擺長(zhǎng)相同、擺球質(zhì)量不同的擺，保證它們的擺角和相同同時(shí)擺動(dòng)，觀察比較它們的周期。

（3）研究振動(dòng)周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系：讓單擺振動(dòng)，測(cè)出周期：改變擺長(zhǎng)，重測(cè)幾次，比較它們的周期是否相等。

（4）研究單擺周期與重力加速度的關(guān)系：讓單擺振動(dòng)（擺球選鐵球），測(cè)出周期；再在懸點(diǎn)正下方放一強(qiáng)磁鐵（鐵球下放磁鐵相當(dāng)于重力加速度變大），讓擺球擺動(dòng)，測(cè)出周期，比較它們是否相等。

3．在學(xué)生探索實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生分析、討論決定單擺振動(dòng)周期的因素，并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，最后給出單擺的周期公式。

【發(fā)展、應(yīng)用階段】

在探索、發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，下一節(jié)學(xué)生實(shí)驗(yàn)“用單擺測(cè)重力加速度”改為設(shè)計(jì)性學(xué)生實(shí)驗(yàn)。學(xué)生根據(jù)老師提供的器材，按照實(shí)驗(yàn)要求，合理選擇器材，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、測(cè)量的主要步驟及需要測(cè)量的物理量。

題：用實(shí)驗(yàn)室提供的下列器材：不同材料的擺球，長(zhǎng)100cm至120cm的擺線若干，帶鐵夾的鐵夾臺(tái)，秒表，米尺，游標(biāo)卡尺，量角器，測(cè)量本地區(qū)的重力加速度。

（l）簡(jiǎn)要說明實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)思路；

（2）簡(jiǎn)要說明測(cè)量的主要步驟與需要測(cè)量的物理量；

（3）用已知量和測(cè)得量表示重力加速度的計(jì)算式；

（4）通過測(cè)得量計(jì)算重力加速度的平均值。引伸1：用作圖法計(jì)算重力加速度：根據(jù)，作圖線，求出直線的斜率K，則重力加速度為

引伸2：若實(shí)驗(yàn)室提供的擺球是不規(guī)則的，你怎樣測(cè)量。

可以假設(shè)質(zhì)心處的半徑為r，取不同的懸線長(zhǎng)，，，，兩式綜合得：。

通過這樣的教學(xué)發(fā)現(xiàn)，采用以上方法進(jìn)行教學(xué)，有利于學(xué)生積極思考，發(fā)揮學(xué)生的主體作用；有利于發(fā)展學(xué)生智力，培養(yǎng)能力；可克服傳統(tǒng)演示實(shí)驗(yàn)的弊病，使學(xué)生獲得發(fā)現(xiàn)知識(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，享受科學(xué)實(shí)驗(yàn)的成果，進(jìn)而鼓勵(lì)同學(xué)立志去努力發(fā)現(xiàn)，探索物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的奧秘。

教學(xué)后記