“单摆”教学实录，本文主要内容关键词为：单摆论文,教学实录论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
2008年11月7、8日，由中国科协主办，华东师范大学承办的“科教合作”共建中学教师专业发展支持系统教师培训“聚焦课堂”中西片区第二轮培训在我校举行。来自上海、陕西、河南、宁夏、甘肃、山东等地的专家和老师近百名，采取推门听课的形式，先听课再研讨，最后专家总结培训，培训形式直接聚焦一线课堂，极具针对性。笔者有幸参加，所展示的人教版高中物理《选修3-4》第十一章的“单摆”第一课时，在研讨中受到好评，特撰文与各位同行交流。
一、教学目标设计
本节计划两课时，第一课时的教学目标是：
(1)知识与技能 知道什么是单摆，会识别单摆；能从不同角度探究摆角较小时单摆的振动是简谐运动。
(2)过程与方法 通过单摆的学习，知道物理学研究问题的基本方法，即从实际问题出发，建立理想化模型，再回到实际中去；通过单摆是否做简谐运动探究过程，掌握用图像法和动力学方法证明单摆在小角度情况下做简谐运动的思想方法。
(3)情感态度与价值观 通过学生自己动手进行沙摆实验，培养学生严谨认真的科学态度，感悟科研的过程；让学生在失败中分析原因，继续实验，培养学生锲而不舍的精神。教学的重点在于分析单摆在小角度情况下做简谐运动。难点在于如何证明单摆在小角度情况下做简谐运动。
二、教学过程实录
师：前面我们以弹簧振子为例研究了简谐运动，其实在生活中我们经常会见到物体摆动的例子，比如摆钟、荡秋千等，今天我们就来探究一种最简单的摆动——单摆。（板书课题）
师：什么是单摆呢？我们研究物理问题的基本方法就是从实际问题出发，建立理想化的模型，从简单模型入手研究，然后又回到实际中来，单摆就是这样一种模型。
物理学上的单摆，是在一个固定的悬点下，用一根不可伸长的细绳，系住一个一定质量的质点，并且振动中不受阻力。（板书）
【演示】让学生观察实验室的单摆。
细线的一端拴一小球，另一端固定在悬点上，如果悬挂小球的细线的伸缩和质量可以忽略，线长又比球的直径大得多，这样的装置就叫做单摆。
【思考】如图1所示的摆是否是单摆？
图1
师：单摆——实际摆的理想化模型：
线为不可伸长的轻质细线
摆球可以看做质点
运动中所受阻力可以忽略。
在实际中，能否看做单摆主要是看，悬线的细、长、伸缩是否可以忽略。摆球是否小而重（即密度大）。
【点评与感悟】从实际问题出发，建立理想模型，从简单模型入手研究，然后又回到实际中来，展示了物理学的研究方法，对学生来说也是一种方法的渗透和熏陶。
【演示】让学生观察实验室单摆的运动，介绍摆长及其测量方法，介绍摆角概念。
【思考】单摆的运动是简谐运动吗？你有哪些判断的方法？
提示：可以参考我们对弹簧振子是否做简谐运动的判断方法。
【点评与感悟】从这个问题开始，进入本节课的关键，创设问题情景，鼓励学生积极参与课堂活动，认真思考，设计方案，体味过程，感悟方法，实现三维目标。
（学生分小组讨论，教师巡回参与）
生一：我觉得可以从单摆的运动图像是否为正余弦曲线来判断。
师：很好，那我们怎样画出单摆运动的位移时间图像呢？
（学生继续分小组讨论）
生二：我们可以把单摆的摆球换成一个小漏斗，在漏斗里面装上细沙，让其摆动，然后在摆的下方铺一张白纸，匀速拉动白纸，漏出的细沙就在白纸上呈现出沙摆的运动图像。
师：非常好！他给我们提供了一种思路，很难得……
生三：（打断老师的话，抢着说）我认为用沙子做实验的话，随着沙子的漏出，沙摆的质量变化很大，不如将沙子改为水，最好用有颜色的水。
师：（笑）思维独特，非常好，实验方案就是在不断修订的过程中得到完善的。那能否将漏斗换成其他东西呢？
生四：可以用一个小的注射器装水。
师：这个东西在小诊所就能找到，实验成本低。请同学们课后自己完成，认真做一做，你会发现要做成功，还有很多问题需要解决。还有其他办法吗？
生五：我们可以像研究弹簧振子那样，用频闪照相的方法，记录摆球在不同时刻的位置，然后描点画图像。
师：很好，不过我们尽量设计成低成本实验，简单易行。
师：刚才同学们想出的办法是值得肯定的，这也是创新能力的体现，希望同学们再接再厉。好，下面我们就用同学们刚才设计的沙摆实验来描绘图像。请两位同学到前面来做这个实验，谁愿意做就上来。
（两位同学上讲台开始实验，其中一位同学往漏斗中装沙子，沙子随即漏出，他赶忙用手堵住漏斗口，然后释放让沙摆摆动，另一位同学拉动下面的木板。等实验完成后，让一位同学走下讲台，用木板将其描绘的曲线呈现给所有同学）
师：两位同学配合得不错，学习和科研时我们就应该有这种团队协作意识和行为。不过，他们所描绘的图线太密集，图线像是若干个三角形，实验几乎是失败的，请大家帮助他们分析一下原因。
生六：一个原因是拉木板太慢……
生七：（抢着说）另一个原因是沙摆的振幅太大。
师：非常好！科学探究就是要有这种锲而不舍的精神，不怕失败，在失败中积累经验，不达目的不罢休。好，再给这两位同学一次机会好不好？我们期待着你们俩成功。
（两位同学上讲台重新实验，然后再给全体同学呈现结果）
师：看过之后，大家有什么想法？
生八：比第一次要好得多，但还不理想。
师：（笑）是的，两次的实验结果和我们的期望还有差距，但越来越好，这就是进步，大家要认真对待，分析原因。其实我们可能觉得这个实验挺简单的，只有做一做才能发现问题，才能有所思考，有所突破，这就是创新。下面我来给大家做一下。
（老师演示，一手释放沙摆，一手拉动木板，然后将实验结果呈现出来）
【点评与感悟】经过引导启发，学生探究的热情高涨，思维活跃，参与积极，特别是失败了再分析原因重新实验，这种锲而不舍、不达目的不罢休的科学精神值得肯定、表扬和鼓励。尽管会影响教学时间，甚至是“低效”，但从培养学生的科学态度和科学精神以及创新能力方面是值得肯定的。这也与新课程理念是一致的。另外，教师一定要不失时机的对学生进行科学方法教育，只需几句话的点拨，来实现新课程的情感态度价值观目标，这种机会稍纵即逝，一定要善于把握。
师：大家看这是一条怎样的曲线？
生九：是一条正余弦曲线……
师：你怎么知道它就是一条正余弦曲线？
生九：我看像。
师：（笑），他看起来像，难道就是吗？看起来像不等于就是，要严格证明很困难，怎么办？
生：……
师：既然它看起来像是一条正余弦曲线，那就可以大胆猜想，这是一条正余弦曲线。在科研上鼓励大家大胆猜想，但要小心验证。看来即使做出了图像也无法证明单摆的运动是简谐运动，怎么办？
生十：我们可以从动力学角度出发，只要能够证明单摆的回复力满足F=-kx就可以了。
师：另辟蹊径，高，实在是高（笑）。那么，请同学们思考，单摆的回复力怎样分析？
生十一：我认为应该是单摆所受重力与绳的拉力的合力。
师：请你把自己的受力分析画在黑板上。
（生十一上台画图）
图2
师：大家都是这样分析的吗？谁有不同的看法？小组讨论一下。
（学生小组讨论）
生十二：我认为单摆的回复力是小球所受重力沿切线方向的分力，因为小球在振动的同时，还在做圆周运动，需要向心力。
师：大家赞同谁的观点呢？
（学生再分小组讨论）
生十三：我赞同第二位同学的看法。
师：很好！前面我们通过实验探究，大胆猜想单摆的运动是简谐运动，下面我们就通过理论探究：从单摆所受回复力出发证明单摆的运动是简谐运动。
师：单摆做简谐运动的推证：
（引导学生进行推证）
在偏角很小时
对确定的单摆，m、g、L都有确定的数值，
可以用一个常量表示，式(1)可以写成
F=-kx
结论：在偏角很小的情况下，单摆所受的回复力与偏离平衡位置的位移成正比而方向相反，单摆做简谐运动。
师：本节课我们从实际需要出发研究了单摆的运动，首先建立起单摆这样一个理想模型。然后重点探究了单摆的运动是否是简谐运动：先从实验方面探究，我们得到猜想；然后通过理论探究，我们证明了单摆在小角度时做简谐运动。大家应该从中感悟科学方法。同时我们设计了很多实验，大家思维活跃，积极参与，对待科学的态度严谨，尽管经历过失败，但我们能从失败中分析原因，重新开始，这种锲而不舍的精神值得表扬，希望大家再接再厉。
【点评与感悟】本节课学生始终是课堂活动的主体，除小组讨论外，参与课堂发言交流的学生多达十几位，而且学生的参与完全是教师引导下的即时参与，学生活动很充分，学生讨论探究中迸发出热情，大胆交流，创新思维等都让人难以忘怀。在学生积极探究的过程中，教师适时的渗透情感态度价值观教育，实现了新课程的三维目标。本节课教师沉稳干练，语言丰富，准确又不失幽默。遗憾的是从单摆所受回复力出发证明单摆的运动是简谐运动用时少，没有突出这个亮点。
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