“用单摆测定重力加速度”教学设计

Vo1．28 No．367 (S) 1．2OlO ．74． 物 理 教 学 探 讨 Journal of Physics Teaching 第 28卷总第367期 2010年第 1期(上半月) ‘‘ 用单摆测定重力加速度”教学设计 王胜华 重庆市清华中学，重庆市 巴南区 400054 摘 要：本文根据新课程的理念给出了”用单摆测定重力加速度”这样一个教学设计，该教学设计让学生在重力加 速度的测定方面经历一次探 究过 程，以便 落实新课程的三维 目标 。 关键词：单摆；重力加速度；教学设计 中图分类号：G633．7 文献标识码：A 文章编号：1003—6148(2010)l(S)一0074—3 1 教学设计思路 物理课程标准总目标中对学生在科学探究 方面提出了要求：学习科学探究方法，发展自主 学习能力，养成良好的思维习惯，能运用物理知 识和科学探究方法解决一些问题。 在物理课程标准中，测定重力加速度的实验 只要求“用单摆测重力加速度”。但实际上涉及重 力加速度的物理模型和物理规律很多，本节课要 求学生在测定重力加速度的探究过程中，学会分 析和鉴别方案，并根据所选方案进行探究。 2 教学目标 2．1 知识 与技 能 (1)复习与重力加速度有关的知识，加深学 生对物理知识的理解 。 (_2)能对实验方案进行分析与鉴别，并能根 据所设计实验方案进行规范操作。 2．2 过程与 方法 让学生能够根据问题的要求和相关条件，构 造有关的实验情景，优选实验原理和方案，确定 解决问题的实验程序，得出准确合理的结论。 2．3 情感、态度与价值观 (1)通过探究和设计活动，培养学生的合作 精神以及实事求是、精益求精、锲而不舍的探索 精神。 (2)增强学生对科学的好奇心与求知欲，使 学生乐于探究 自然界奥秘。 3 教学重点 (1)探究思想、探究过程、探究方法的渗透。 (2)测定地球表面附近重力加速度方案的 获得过程。 (3)会用单摆精确的测定重力加速度。 4 教学难点 (1)将学生的学习方式由被动接受转变为 主动的探究 。 (2)用单摆测定重力加速度方案的设计。 5 学生情况分析 (1)本校学生为市重点中学的学生，学生素 质较高，基础较好，理解能力较强，也勤于动脑， 思路开阔。但多数学生来自于农村，不太善于表 达和发言。 (2)在此之前涉及重力加速度的物理规律的 教学内容很多，学生对这些知识的掌握基本达标。 6 仪器准备 铁架台，中心有小孔的金属小球，长约lm的 细线 ，刻度尺，游标卡尺，秒表。 7 教学过程 7．1 提 出问题 在许多物理规律中，我们都要用到一个物理 量：重力加速度 g。我们通常把这个物理量看作 已知量：g：9．8m／s。。这个物理量的大小我们又 是怎么得来的呢?今天我们就来测一下我们学校 所在位置的重力加速度。 设计意图 进入良好教学状态 。 7．2 选择 实验方案 (1)让学生思考涉及到重力加速度的物理 规律和物理模型 ① 教师提出问题。 要测定地球表面附近的重力加速度，我们回 顾一下所学的知识，有哪些内容涉及到重力加速 度，它与其他物理量有何定量关系，并一一罗列 出来。 ② 教师巡视，倾听，鼓励并给予补充。 学生思考、讨论，并把结果写在草稿纸上。 设计意图 给予学生思考和讨论空间。 (2) 考虑测定重力加速度的方案的可行 性并选择方案 ． 第28卷总第 367期 2010年第 1期 (上半 月) 物 理 教 学 探 讨 Journal of Physics Teaching V01．28 No．367 (S) 1．2010 ．75． 选择方案的原则： ① 简易性原则 ； ② 安全性原则 ； ③ 低成本性原则； ④科学性原则。 组织学生 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 分析涉及到重力加速度的物 理规律，并把方案罗列在黑板上。 方案一：在静力学中，静止物体对竖直悬挂 绳的拉力或对水平支持物的压力大小等于重力 大小，即 T：mg(或 N—mg)，若 丁(或N)和 能测定，则重力加速度g可测定。 分析 现在常用的测力计误差较大。 方案二：在运动学中，物体从光滑斜面上由 静止下滑，s：—gt ~si—n(]，若 、0、￡可测定 ，则也可测 定重力加速度 g。 分析 在实验过程中 t不易测定且难以 保证斜面足够光滑。 方案三：当物体在竖直方向做匀加速运动 时，由牛顿第二定律，F—mg=± ，若 F、n和 m 可测出，则重力加速度 g可测定。 分析 F、a均不易测定。 方案四：在自由落体运动中，Ah— gT ，若 Ah、T能测定，则重力加速度 g可测定。 分析 操作虽然简单，但是有摩擦和空气 阻力的影响，误差也较大。 方案五：单摆做简谐振动时，其周期为 T=== 斤一 2，r^／ ，若丁，L可测，则重力加速度g便可测定。 V g 分析 操作简便、较精确。 方案六：假设一物体在地球表面附近绕地球 做圆周运动，由mg一 crmm ，得 g一 。 分析 只是一个理想实验，只可以用于估算。 设计意图 调动学生积极性，尊重学生 自 己的判断和意见，引导学生探索解决问题的途 径。将学生设计的方案展示给本班同学，以引发 同学们积极思考，并培养表达交流能力。 7．3 进行 实验并收集数据 实验方案选定之后，考虑 该方案需要哪些仪器。被测量 与哪些物理量有直接的定量 关系，这些物理量分别需要什 么仪器来测定，从而确定整个 实验需要哪些器材。需要的器 材：铁架台、细线和摆球等(用 图 1 来组装单摆)。秒表、米尺、游标卡尺(分别测 次 全振动的时间t，摆线长度 L和摆球直径d)。测 4 0(L + ) 量式 ：g= — — 。 设计意图 鼓励学生进一步思考，从精确 性原则选择测量仪器。 巡视和指导，对学生发问： ① 组装单摆要注意什么? ② 为什么先组装单摆，再量摆长? ③ 摆长怎么测? ④ 单摆的运动有什么要求? ⑤ 计时要注意哪些问题? ⑥ 秒表的使用要注意哪些问题? 学生动手做实验： ①做单摆：取约1米长的线绳穿过带孔的小 钢球，并打一个比小孔大一些的结，然后拴在桌 边的支架上。 ② 用米尺量出摆线长 L，准确到毫米，用游 标卡尺测摆球直径 d。 ③ 把单摆从平衡位置拉开一个角度( < 10。)放开它，使之在同一竖直平面内做筒谐运 动，用秒表测量单摆完成 ”次(30～ 5O次)全振 动所用的时间 t。 ④把测得的物理量的数值代人测量式，求 出重力加速度g的值。 一 ⑤ 变更摆长，重复做几次实验，最后求出重 力加速度 g的平均值。 设计意图 要求学生操作规范、精确。 7．4 实验数据处理分析 引导学生分析处理实验数据的方法有哪些， 这个实验可以用哪些方法处理?怎么处理?哪种 方法好些?学生小组分任务动手处理。 ① 平均值法。 ② 图象法。 设计意图 鼓励学生进一步思考，想想结 果处理可不可以另辟蹊径。 7．5 学生 自我评价收获 让学生进行自我评价，这节课学到了什么? 最大的收获是什么?学生表述后，让其他同学评 议，并要求每个学生课后以书面形式反馈给老 师，由老师给予合理的评价。 设计意图 这节课的评价，实现评价主体 的多元化，而且注意实施发展性评价。教师既要 关注学习结果，也要关注学生的学习过程。 7．6 课后思考 若实验器材中给出的不是均匀摆球，是一块 VoI．28 No．367 (S) 1．2O1O ．76． 物 理 教 学 探 讨 Journal of Physics Teaching 第 28卷总第 367期 2010年第 1期(上半月) 从动生电动势的产生看 磁场中能量转换及安培力与洛伦兹力的关系 钱泽仪 重庆市巴蜀中学，重庆市 渝中区 400013 摘 要：本文从引起动生电动势的非静电力开始，通过做功分析磁场中能量转换和安培力与洛伦兹力的关系。 关键词：动生电动 势；能量 ；洛伦兹 力；做 功；霍 尔电场 中图分类号 ：G633．7 文献标识码 ：A 文章编号 ：1003— 6148(2010)l(S)一0076—3 在 高中 高中语文新课程标准高中物理选修31全套教案高中英语研修观课报告高中物理学习方法和技巧高中数学说课稿范文 物理《磁场》和《电磁感应》两章的学 习中，我们常常会遇到这样的问题：磁场对运动 电荷有洛伦兹力的作用，但洛伦兹力不做功，那 么动生电动势中能量是如何转换的呢?安培力是 洛伦兹力的宏观表现形式，为什么安培力在磁场 中可以做功而洛伦兹力不做功呢?洛伦兹力和安 培力会引起能量的转换吗?如果能，是如何进行能 量的转换呢?笔者针对上述问题进行问答分析。 1 引起动生电动势的非静电力是什么? 电动势是把单位正电荷从电源负极经内部 I 移到正极非静 电力所做 的功 ，即：￡一 垩，通过 q 非静电力做功把其它形式的能转化为电能。导体 棒在磁场中做切割磁感线运动产生的感应电动 势即动生电动势，《教材》中由法拉第电磁感应 定律得出其大小为：e： BLV。但动生电动势是 如何产生的呢?下面我们来分析一下。 如图l，导体棒在磁场中以速度 做切割磁 感线运动，带动导体棒中正负电荷以相同速度向 右运动，由左手定则知：正电荷受到向上的洛伦 兹力，负电荷受到向下的洛伦兹力，从而正负电 荷发生重新分布，使导体棒上端由于堆积了正电 荷电势升高，下端由于堆积了负电荷电势降低， 导体棒上下两端产生了电势差，储存了电能，相 当于电源 ，如图 2所示。 图 1 洛伦兹力是引起电 动势的非静电力，那么， 它做功了吗?如图 3所 示，导体棒MN以速度 匀速向右运动 ，电子将在 图 2 洛伦兹力作用下沿导体棒加速运动向外部电路 供电，电路中形成电流，设某时刻电子相对于导 体棒的运动速度为 U，则电子运动的合速度为 合一 ~／ +U。，与导体棒成 角；由左手定则 知：电子所受洛伦兹力 F一 合与速度V合垂 直，F可以分解为水平向左的力F 和沿导体棒 向下的力 。而F2一 Fsin0= eB sin0一eBV 为恒力，故其把单位电荷从 M端移动到N 端做 功为：W ：—Fz — L 一 — eBV — L — BLV，与由法拉第电 e e 磁感应定律推导出的表达式一致，所以引起动 生电动势的非静电力是洛伦兹力沿导体棒的分 形状不规则 的石块 ，或摆长很长，导致摆长无法 测量，能测出重力加速度吗?让学生课后讨论。 设计意图 拓展学生的思维能力。 8 教学反思 (1)物理实验教学中有“四个注重”：一是注 重理论知识的灵活应用 ，二是注重物理模型的合 理构建 ，三是注重实验过程的因子控制，四是注 重实验数据的科学处理。课堂教学以学生为本， 把实施过程具体化、步骤化，只有体验这个过程， 才能不断提高学生的能力。 (2)在教学过程中，学生充分发挥主观能动 性，探究出了许多可行且值得推广的方案，学生 也从中享受到了学习的快乐。 (栏 目编辑 张正严)