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阅读材料。根据要求完成下列任务。 材料一《普通高中物理课程标准(实验)》中与“单摆”有关的内容标准为“知道单摆周期与摆长、重力加速度的关系，会用单摆测...

admin2020-12-24  12
问题 阅读材料。根据要求完成下列任务。
材料一《普通高中物理课程标准(实验)》中与“单摆”有关的内容标准为“知道单摆周期与摆长、重力加速度的关系，会用单摆测定重力加速度。”
材料二某高中物理教科书“单摆”一节中有探究单摆周期影响因素的实验，其内容如下：
实验一：在铁架台的横梁上固定两个单摆，第一种情况是两摆的振幅不同，第二种情况是两摆的质量不同，第三种情况是两摆的摆长不同，分别观察两摆的周期。
实验二：细线的上端固定在铁架台上，下端系一个小钢球，于是做成了一个单摆，测量摆长和摆的周期。得到一组数据，改变摆长，再得到几组数据，从中找出周期与摆长的关系。
材料三教学对象为高中二年级，已经学习过简谐运动方面的知识。
(1)简述单摆运动的特点。
(2)完成影响单摆振动周期的因素的教学片段的设计，其中包括教学目标、教学方法、教学过程。
选项
答案
解析(1)单摆在合力的作用下，摆球沿着以平衡位置为中心的一段圆弧做往复运动，如果偏角很小，摆球所受的回复力与它偏离平衡位置的位移成正比，方向总指向平衡位置，因此单摆做简谐运动。 (2)(一)教学目标 (1)知识与技能：能说出单摆的周期跟哪些因素有关；掌握单摆的周期公式，能用单摆的周期公式进行计算；了解单摆的应用，会用单摆测定重力加速度。 (2)过程与方法：通过探究单摆的周期，用控制变量的方法来探究物理问题：体会比较法在定性实验中的简便；培养动手能力、观察实验能力和设计实验能力。 (3)情感、态度与价值观：通过分组实验，培养动手能力及团结合作精神与探究精神；通过小组讨论，提高发现问题的能力以及语言表达能力；通过整个实验过程，培养创造性思维，体会科学家的探究经历．逐步提高全面分析问题的能力。 (二)教学方法：采用探究式教学方法，具体是提出问题、进行猜想、实验验证、交流与评估。 (三)教学过程 1．复习提问 什么是单摆；单摆回复力的来源；单摆是不是简谐运动。 提醒学生不要去翻书，根据自己的理解，并用自己的话来回答，告诉学生，物理知识不是简单机械的记忆．它是在理解的基础上印在脑海里的。强调用自己的话回答，主要是训练学生的语言组织能力和语言表达能力．让学生体会科学知识用词的简练与严谨，从而端正学生对待科学的态度。 2．探究影响单摆振动周期的因素 ①提出问题 教师指导学生固定好两个摆长、质量均不同的单摆，并让两单摆以不同摆角振动起来．初步观察它们的振动快慢，激起学生进一步探究单摆周期与哪些因素有关的欲望，学生开始猜测。 ②猜想 汇集学生猜想，经过筛选，师生共同确定质量、振幅、摆长和重力加速度作为实验探究的因素。猜想过程中．学生可能有很多答案，教师要指导学生分析，比如，有学生可能想到空气阻力，分析后知道，单摆是一理想化模型，空气阻力忽不计；再比如，有学生可能想到密度，分析后，可把密度归为质量因素；还有，对于重力加速度．可能有些同学不容易想到，教师可提示：同一个摆钟，在北京走时很准，到了广州走时就不准了，这是什么原因呢 当然，可能有学生提出的因素不好归结在以上四个因素中时，教师应该考虑也列为探究对象。 ③实验验证 在确定了所要研究的因素后，进行学生活动。组织形式：分组探究。将学生分成四个小组．每个小组研究一个因素。如何研究它们之间的关系呢 启发学生回忆研究加速度与物体质量及外力关系的方法．最后明确实验方法为控制变量法。 学生活动步骤：(a)组员提出几套实验方案，小组内进行讨论；(b)确定最优的实验方案，选择实验仪器；(c)各小组按照自己的实验方案进行实验，并讨论实验结果，经过分析，最后下结论；(d)各小组之间进行交流。在教师与学生的共同努力下，进一步补充和完善，使设计实验最优化。 学生实验过程中，教师要不停的下去巡查指导，但不能过多的干涉，除非学生严重偏离实验目的时．教师要及时予以纠正，其它时候，最好不要介入以搅乱学生思维，因为学生设计的实验不一定和你的一样．他们设计的实验或许对教师有所启示，达到师生共长。巡视过程中，要总结学生的错误，等实验结束后一并提出来，引起其它同学注意，比如(a)摆角要小于5度；(b)注意单摆不要变成圆锥摆；(c)摆长是指悬点到球心之间的距离；(d)一般计时是从单摆最低点开始，要特别注意，小球两次经过最低点才是一次全振动。 ④交流与评估 实验结束后，教师请学生代表上台来做实验讲解，在教师的指导下，一起讨论、交流、探究，吸收实验过程中的经验教训，弥补实验操作的不足，纠正错误，修改细节，逐步完善设计实验，最后归纳总结。 预想学生设计的实验，可能大致上是用了两种方法，第一种方法是比较法，比较两单摆的振动步调即可得结论；第二种是计算两种情况下单摆的周期，比较周期大小即可得出结论。以下是教师预先思考了填写好的表格。 总结：①单摆周期与振幅、质量无关，与摆长、重力加速度有关。 ②以上实验我们都分了两种方法进行，我们发现方法1采用的是比较法，简单明了，这让我们体会到了比较法在研究定性问题上的优势。 ③单摆周期公式 由于条件的限制，我们很难得到周期与摆长、重力加速度的定量关系，荷兰物理学家惠更斯研究了单摆的振动．发现了周期公式： 注意：周期与摆长不是成正比，而是与它的二次方根成正比，与重力加速度也不是成反比，而是与它的二次方根成反比。 ④单摆的应用 教师提问：在单摆公式中．哪些量是我们很容易测量的呢 哪些量是不容易测量的呢 学生回答：周期和摆长很容易测量，重力加速度不容易测量。这就提示我们。可以利用单摆公式测重力加速度。
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