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        基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的中學(xué)物理教學(xué)設(shè)計(jì)

        2025-06-17 00:00:00唐成晨
        物理教學(xué)探討 2025年4期
        關(guān)鍵詞:擺球單擺進(jìn)階

        中圖分類號(hào):G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1003-6148(2025)4-0040-8

        單擺作為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的典型實(shí)例,與日常生活、生產(chǎn)實(shí)踐、科學(xué)研究有著密切聯(lián)系[,具有較高的教學(xué)價(jià)值。根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)要求,本節(jié)需要解決三個(gè)問題,即“單擺”模型的建構(gòu)、“簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)”的證明以及單擺周期影響因素的定性探究與定量分析。本研究以學(xué)習(xí)進(jìn)階理論為指導(dǎo),進(jìn)行了學(xué)情分析、學(xué)習(xí)過程設(shè)計(jì),旨在實(shí)現(xiàn)概念理解與思維能力的進(jìn)階,促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的逐步提升。

        1基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的教學(xué)設(shè)計(jì)模型

        物理學(xué)科核心素養(yǎng)從物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)維度提煉出基于學(xué)科本質(zhì)的育人價(jià)值,明確了學(xué)生應(yīng)達(dá)成的必備品格、關(guān)鍵能力和正確價(jià)值觀,從而有效落實(shí)立德樹人的根本任務(wù)。學(xué)習(xí)進(jìn)階是對(duì)學(xué)生的思維由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由淺入深的層級(jí)刻畫,在課程、教學(xué)與評(píng)價(jià)領(lǐng)域均已得到廣泛應(yīng)用[2]。基于對(duì)物理學(xué)科核心概念和關(guān)鍵能力的學(xué)習(xí)進(jìn)階進(jìn)行了理論研討和實(shí)證研究,本文建構(gòu)了學(xué)習(xí)進(jìn)階的教學(xué)設(shè)計(jì)模型,如圖1所示[3]。

        圖1基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的教學(xué)設(shè)計(jì)模型

        2 基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的“單擺”教學(xué)設(shè)計(jì)

        本文以學(xué)習(xí)進(jìn)階教學(xué)設(shè)計(jì)模型為指導(dǎo),結(jié)合學(xué)生“機(jī)械振動(dòng)\"所學(xué)情況進(jìn)行了基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的學(xué)情分析,并基于核心素養(yǎng)視域制訂了本節(jié)教學(xué)目標(biāo)。在教學(xué)過程中,建立了“單擺\"概念理解的發(fā)展層級(jí)模型,結(jié)合現(xiàn)有認(rèn)知狀態(tài)和中間狀態(tài)合理設(shè)計(jì)了“簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)”的證明和單擺周期影響因素的探究實(shí)驗(yàn),促進(jìn)學(xué)生達(dá)到期望認(rèn)知的狀態(tài)。

        2.1 基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的學(xué)情分析

        基于學(xué)習(xí)進(jìn)階理論,從概念建構(gòu)、關(guān)鍵能力培養(yǎng)、建構(gòu)整合聯(lián)系、設(shè)想中間狀態(tài)四個(gè)維度,分析學(xué)生學(xué)情,并作為后續(xù)教學(xué)過程的合理指導(dǎo)。

        2.1.1 需要建構(gòu)的概念

        基于知識(shí)學(xué)習(xí)的由淺入深,綜合考慮學(xué)生現(xiàn)有認(rèn)知水平,制訂如表1所示的發(fā)展層級(jí)模型

        表1“單擺”概念理解的發(fā)展層級(jí)模型

        2.1.2 希望培養(yǎng)的關(guān)鍵能力

        單擺作為受力與運(yùn)動(dòng)情況均較為復(fù)雜的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)實(shí)例,其所涉及的分析論證方法蘊(yùn)含著極豐富的教育價(jià)值[4,學(xué)生通過學(xué)習(xí)能促進(jìn)對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)一般規(guī)律的理解與應(yīng)用,從而豐富運(yùn)動(dòng)與相互作用觀。學(xué)生通過對(duì)生活中擺動(dòng)現(xiàn)象的分析,甄別擺動(dòng)現(xiàn)象中的主次因素,建立單擺模型,培養(yǎng)科學(xué)建模能力。在單擺的動(dòng)力學(xué)證明中,滲透小角度的近似處理方法,培養(yǎng)學(xué)生利用極限思維和近似法的科學(xué)論證能力。在運(yùn)動(dòng)學(xué)證明中,結(jié)合GeoGebra軟件培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)采集和信息技術(shù)應(yīng)用能力,進(jìn)一步提升科學(xué)探究能力。在探究單擺周期與擺長(zhǎng)的定量關(guān)系實(shí)驗(yàn)中,結(jié)合手機(jī)Phyphox軟件,先用控制變量法定性探究出單擺周期與擺長(zhǎng)有關(guān),再用圖像法處理數(shù)據(jù)得出定量結(jié)論。學(xué)生通過物理學(xué)史,體悟科學(xué)道路的艱辛,培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度,樹立正確的價(jià)值觀,在學(xué)習(xí)進(jìn)階中提升學(xué)科核心素養(yǎng)。

        2.1.3 期望建構(gòu)的整合聯(lián)系

        單擺的受力和運(yùn)動(dòng)情況均較為復(fù)雜,整合了簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖像及回復(fù)力的特點(diǎn),圓周運(yùn)動(dòng)的向心力特點(diǎn)與能量轉(zhuǎn)化等知識(shí),蘊(yùn)含著極豐富的運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念、能量觀念的培養(yǎng)價(jià)值[5]。基于前面所學(xué)關(guān)于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的描述,從簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量出發(fā),引導(dǎo)學(xué)生嘗試從兩個(gè)維度證明單擺的運(yùn)動(dòng)為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),有效培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)解決實(shí)際問題的能力。學(xué)生基于周期與擺長(zhǎng)的定量關(guān)系,理解利用單擺測(cè)量重力加速度的原理,體會(huì)該公式的妙用。

        2.1.4 可能存在的中間狀態(tài)

        學(xué)生有較強(qiáng)的好奇心和求知欲,若教師將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與信息技術(shù)融合,能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,營(yíng)造積極主動(dòng)的課堂學(xué)習(xí)氛圍。學(xué)生已經(jīng)掌握了從運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)兩個(gè)角度證明物體是否做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。但還存在以下問題:由于單擺運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),學(xué)生很難聯(lián)想到其圖像為正弦函數(shù)曲線;對(duì)回復(fù)力的來源不明確,且對(duì)小角度下的近似處理方法不夠熟悉;根據(jù)已有器材,學(xué)生能夠利用控制變量法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),定性地分析出單擺周期與擺長(zhǎng)有關(guān),與質(zhì)量、擺角無關(guān)的結(jié)論,但由于數(shù)據(jù)處理能力的不足,較難得出單擺周期與擺長(zhǎng)的定量關(guān)系。

        2.2 基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的學(xué)習(xí)過程設(shè)計(jì)

        基于學(xué)情分析,教學(xué)過程從教學(xué)目自標(biāo)的制訂、“單擺\"模型建構(gòu)、“簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)\"證明、單擺周期影響因素的定性與定量研究四個(gè)維度展開。各個(gè)維

        度都注重基于學(xué)生的已有經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì),從而促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)階。

        2.2.1 教學(xué)目標(biāo)

        教學(xué)目標(biāo)是教學(xué)過程實(shí)施的總綱領(lǐng),基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的學(xué)情分析,制訂本節(jié)教學(xué)目標(biāo),如表2所示。

        表2基于核心素養(yǎng)的“單擺”教學(xué)目標(biāo)

        2.2.2 單擺模型建構(gòu)

        學(xué)生現(xiàn)有認(rèn)知狀態(tài):對(duì)生活中的擺動(dòng)現(xiàn)象有直接經(jīng)驗(yàn)。

        課題引人:以蛇擺視頻作為引人。學(xué)生觀察到蛇擺的運(yùn)動(dòng)時(shí)而井然有序,時(shí)而雜亂無章,從一開始的“一\"字排列,經(jīng)過一段時(shí)間后,在某個(gè)瞬間又恢復(fù)成“一\"字排列。

        設(shè)計(jì)意圖:激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望,并為后續(xù)引導(dǎo)學(xué)生探究單擺周期影響因素與揭秘蛇擺運(yùn)動(dòng)作鋪墊。

        教師:蕩起的秋千、運(yùn)動(dòng)的鐘擺、搖曳的風(fēng)鈴等都是司空見慣的現(xiàn)象。它們都在某一位置附近做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。思考以下幾種情境,哪些最貼近上述物體的運(yùn)動(dòng)?(圖2)

        圖2情境對(duì)比圖

        學(xué)生:均不貼近。圖2(a)和(d)擺動(dòng)過程中擺長(zhǎng)會(huì)發(fā)生變化;圖2(b)空氣阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響不可忽略;圖2(c)球的直徑與細(xì)繩相比不可忽略;圖2(e)繩子的質(zhì)量與物體相比不可忽略。

        教師:至此,引入一個(gè)物理模型,如圖3所示,由細(xì)線和小球組成一個(gè)單擺,其中細(xì)線的質(zhì)量可以忽略;小球的直徑與細(xì)線的長(zhǎng)度相比可以忽略;擺動(dòng)過程中細(xì)線的形變量可以忽略;小球擺動(dòng)過程中空氣阻力可以忽略。因此,單擺是一種理想化模型。

        圖3單擺模型圖

        設(shè)計(jì)意圖:大多教師直接給出單擺模型,缺乏符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的鋪墊,學(xué)生起初難以信服,且這種灌輸式教學(xué)與新課標(biāo)的素養(yǎng)導(dǎo)向不相匹配。通過上述5幅圖,簡(jiǎn)單演示一下擺球的運(yùn)動(dòng),結(jié)合蛇擺、秋千等擺動(dòng),培養(yǎng)學(xué)生忽略次要因素、關(guān)注主要因素的科學(xué)思維,體會(huì)單擺模型的建構(gòu)過程,加深對(duì)單擺模型的認(rèn)識(shí)。此環(huán)節(jié)通過呈現(xiàn)現(xiàn)象、觀察體會(huì)、歸納總結(jié),學(xué)生完成了從經(jīng)驗(yàn)到映射層級(jí)的發(fā)展。

        2.2.3 “簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)”的證明

        教師:?jiǎn)螖[能看作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)嗎?有什么方法可以證明?

        學(xué)生:可以從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度和動(dòng)力學(xué)角度證明。如果單擺的回復(fù)力滿足 F = - k x 或位移一時(shí)間圖像是一條正弦曲線,即可得證。

        教師:小組討論一下擺球的平衡位置在何處?為什么擺球能在以平衡位置為中點(diǎn)的一小段圓弧上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)?單擺回復(fù)力的來源是什么?

        學(xué)生:平衡位置在 o 點(diǎn);回復(fù)力的來源是擺球所受合力:擺球重力沿圓弧切線方向的分力。

        教師:有小組得出回復(fù)力的來源是擺球所受的合力。結(jié)合擺球最低點(diǎn)即平衡位置回復(fù)力為0的特點(diǎn),很顯然最低點(diǎn)擺球所受合力不為0,合力提供了向心力,與平衡位置回復(fù)力為0矛盾。

        設(shè)計(jì)意圖:通過小組討論的方式,交換想法,進(jìn)行思維碰撞。擺球合力提供回復(fù)力是學(xué)生容易陷入的誤區(qū),對(duì)于此看法,不急于否定,而是引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)所學(xué)理性分析,一步步走出誤區(qū)。

        教師:如圖4所示,擺球在運(yùn)動(dòng)中受到細(xì)線拉力和重力的作用。細(xì)線的拉力和重力沿徑向分力的合力提供向心力;重力沿圓弧切線方向的分力使小球向平衡位置運(yùn)動(dòng),提供回復(fù)力,即 F = -mgsin0(“-\"代表回復(fù)力方向與位移方向相反,即指向平衡位置)。很顯然,該表達(dá)式不符合簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)回復(fù)力的特征。如果單擺做小角度擺動(dòng)(圖5),情況如何呢?請(qǐng)結(jié)合表3中所給數(shù)據(jù),小組討論進(jìn)行證明。

        圖4分析單擺的回復(fù)力
        表3 整角度范圍內(nèi)sinθ、0的比較

        學(xué)生:在擺角很小的情況下( ,擺球運(yùn)動(dòng)的圓弧可以看成直線, ,即 定的單擺,質(zhì)量與擺長(zhǎng)不變,可視為定值。所以,擺角 的單擺運(yùn)動(dòng)可視為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。

        設(shè)計(jì)意圖:通過分析單擺回復(fù)力和向心力的來源,培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)動(dòng)與相互作用觀;通過證明單擺小角度擺動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),培養(yǎng)極限法的科學(xué)思維。

        教師:我們從動(dòng)力學(xué)角度,證明了單擺做小角度擺動(dòng)時(shí)可以視為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),其位移一時(shí)間圖像應(yīng)該是一條正弦曲線。但是,我們觀察到的單擺運(yùn)動(dòng)是一個(gè)豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng),似乎與正弦曲線毫無聯(lián)系。思考:圖6所示實(shí)驗(yàn)過程中的圖像是否完美?是否與正弦曲線一致?

        圖6觀察墨汁圖樣

        設(shè)計(jì)意圖:這種方案可以作為定性演示,如果作為運(yùn)動(dòng)學(xué)證據(jù),缺乏一定的嚴(yán)謹(jǐn)性。激發(fā)學(xué)生進(jìn)行深度思考。

        教師:讓擺球做小角度擺動(dòng),如圖7所示。利用手機(jī)相機(jī)中的連拍功能拍下一系列逐幀照片,由于曝光時(shí)間極短,可每隔3張截取1張,將照片豎直排列,便呈現(xiàn)出隨著時(shí)間推移擺球所處的位置,效果如圖8所示。將其導(dǎo)人到GeoGebra軟件中(圖9)。

        圖7擺球小角度擺動(dòng)截圖
        圖8逐幀排列照片
        圖9GeoGebra軟件導(dǎo)入圖

        利用GeoGebra軟件的描點(diǎn)功能,點(diǎn)盡量落在擺球球心處,如圖10所示,軟件會(huì)自動(dòng)生成每個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)。在代碼區(qū)輸入擬合正弦指令,會(huì)得到一條正弦函數(shù)圖像(圖11),球心很好地落在了這條曲線上,函數(shù)解析式也有所呈現(xiàn),說明單擺在小角度擺動(dòng)下的位移一時(shí)間圖像為正弦曲線,因此做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。

        圖10球心坐標(biāo)圖
        圖11曲線函數(shù)擬合圖

        設(shè)計(jì)意圖:課堂中,利用該方法演示,可以很直觀地讓學(xué)生觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及擬合過程,學(xué)生在這一環(huán)節(jié)熱情極其高漲,課堂參與度大大提高。此外,讓學(xué)生經(jīng)歷此過程,有利于培養(yǎng)他們的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任,知其然也能知其所以然。上述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的證明環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)層級(jí)的發(fā)展。

        中間認(rèn)知狀態(tài):對(duì)回復(fù)力的來源不明確,錯(cuò)誤地認(rèn)為單擺回復(fù)力是由單擺所受合力提供,且對(duì)小角度下的近似處理方法不夠熟悉;由于單擺運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性,學(xué)生很難聯(lián)想到其 圖像為正弦曲線。

        2.2.4 單擺周期影響因素的定性研究

        教師:結(jié)合生活中秋千的運(yùn)動(dòng),請(qǐng)小組討論單擺周期可能與哪些因素有關(guān)?如果涉及到的影響因素較多,該怎么處理?結(jié)合提供的器材,小組合作完成實(shí)驗(yàn),分析數(shù)據(jù)并得出結(jié)論。

        學(xué)生:猜想單擺周期可能與單擺的擺角,擺球的質(zhì)量和擺長(zhǎng)有關(guān)。利用控制變量法對(duì)各個(gè)因素的影響進(jìn)行探究。

        各小組基本能順利完成探究,教師演示實(shí)驗(yàn)如圖12—圖14所示。為了確保兩小球能同時(shí)釋放,制作了圖14所示的“簡(jiǎn)易擋板”,通過對(duì)比觀察,單擺的周期與擺角、擺球的質(zhì)量無關(guān),與擺長(zhǎng)有關(guān),且擺長(zhǎng)越長(zhǎng),單擺周期越大。將教師演示實(shí)驗(yàn)與學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比,強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)信度。

        中間認(rèn)知狀態(tài):上述三組對(duì)比實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生通過直接觀察比較單擺周期的變化,由于擺球的同步擺動(dòng),以及學(xué)生不同的視覺感受,部分小組能得出單擺周期與擺角有關(guān)的結(jié)論。

        圖12探究周期與擺角是否有關(guān)
        圖13探究周期與擺球質(zhì)量是否有關(guān)
        圖14探究周期與擺長(zhǎng)是否有關(guān)

        磁力計(jì)模塊測(cè)量不同情況下單擺的周期。將一塊環(huán)形磁鐵吸附在金屬擺球下方,如圖15所示,先啟動(dòng)傳感器,將擺球拉至某一角度靜止釋放,便能記錄手機(jī)周圍磁場(chǎng)的變化情況,擺球的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)了磁鐵的運(yùn)動(dòng),因此周期性變化的磁場(chǎng)也就間接反映了單擺的運(yùn)動(dòng)情況。根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)可以定量地測(cè)量磁場(chǎng)的變化周期,進(jìn)而反映單擺的振動(dòng)周期,數(shù)據(jù)記錄如表4所示。

        教師:由于缺乏數(shù)據(jù)的支撐,可能這個(gè)結(jié)論難以讓大家都信服。利用手機(jī)Phyphox軟件中的

        圖15使用Phyphox軟件測(cè)單擺周期
        續(xù)表4

        設(shè)計(jì)意圖:借助現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),極大地提高了實(shí)驗(yàn)的可視性與效率,大大減小實(shí)驗(yàn)誤差,培養(yǎng)學(xué)生采集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)的能力。由于擺球釋放后,很難確保其在豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng),所以部分圖像的正弦曲線似乎不是很完美,但從圖像周期上可以直觀得出單擺周期只與擺長(zhǎng)有關(guān)的結(jié)論,進(jìn)一步培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

        2.2.5 單擺周期與擺長(zhǎng)關(guān)系的定量研究

        教師:通過上述分析,可以得出擺長(zhǎng)越長(zhǎng),周期越大,那么周期與擺長(zhǎng)之間是否存在某種定量關(guān)系呢?請(qǐng)大膽猜測(cè),并結(jié)合數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證(表5)。

        表5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄

        將表中數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Excel中,以周期 T 為縱坐標(biāo)、擺長(zhǎng) L 為橫坐標(biāo)繪制散點(diǎn)圖,并添加趨勢(shì)線。趨勢(shì)預(yù)測(cè)為乘冪類型,顯示公式后如圖16所示。當(dāng) 越接近1,趨勢(shì)線的可靠性越高。冪函數(shù)指數(shù)為0.5186,非常接近0.5,可證明單擺周期T 與擺長(zhǎng) L 的二次方根成正比[6。為了進(jìn)一步直觀反映這種關(guān)系,可繪制 圖像(圖17)。

        圖16T-L函數(shù)擬合圖像

        教師:介紹伽利略對(duì)擺等時(shí)性的認(rèn)識(shí)以及荷蘭物理學(xué)家惠更斯對(duì)單擺運(yùn)動(dòng)所做的詳盡研究,得出單擺周期公式 ,該公式的發(fā)現(xiàn)奠定了定量計(jì)時(shí)的基礎(chǔ),從此人類發(fā)明了持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)鐘。

        圖17 函數(shù)擬合圖像

        設(shè)計(jì)意圖:進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)采集和利用Excel分析數(shù)據(jù)的能力;物理學(xué)史的講授使教學(xué)邏輯線索連貫,明晰單擺公式得出的研究背景,學(xué)生體會(huì)科學(xué)規(guī)律探索中的艱辛與不易,培養(yǎng)正確的價(jià)值觀和科學(xué)態(tài)度;蛇擺揭秘,鍛煉學(xué)生解決實(shí)際問題的能力,最終促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。上述單擺周期影響因素的定性探究與定量分析實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)層級(jí)的發(fā)展。

        期望認(rèn)知狀態(tài):學(xué)生通過生活中的秋千等直接經(jīng)驗(yàn),甄別主次要因素,建構(gòu)單擺模型;從動(dòng)力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)兩個(gè)角度證明單擺小角度擺動(dòng)為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng);小組合作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)定性得出單擺周期與擺長(zhǎng)有關(guān),與擺球質(zhì)量和擺角無關(guān);利用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與分析,得出單擺周期與擺長(zhǎng)的定量關(guān)系。

        練習(xí):如圖18所示,一傾角 的光滑絕緣斜面,處于豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,電場(chǎng)強(qiáng)度 ?,F(xiàn)將一長(zhǎng)為 L 的細(xì)線(不可伸長(zhǎng))一端固定,另一端系一質(zhì)量為 m 、電荷量為 q 的帶正電小球,小球靜止在斜面上的 o 點(diǎn)。將小球拉開傾角 θ 后由靜止釋放,小球的運(yùn)動(dòng)可視為單擺運(yùn)動(dòng),重力加速度為 g ,求小球運(yùn)動(dòng)的周期。

        圖18練習(xí)題示意圖

        設(shè)計(jì)意圖:通過練習(xí),診斷學(xué)生掌握情況,并判斷是否完成整合層級(jí)的發(fā)展。

        3結(jié)論

        物理學(xué)科核心素養(yǎng)已成為21世紀(jì)物理課程改革的風(fēng)向標(biāo),如何在教學(xué)設(shè)計(jì)中落實(shí)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)顯得至關(guān)重要。本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)是以學(xué)習(xí)進(jìn)階為理論指導(dǎo),梳理了“單擺”一節(jié)所蘊(yùn)含的科學(xué)方法與核心素養(yǎng),并將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法與現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行融合,激發(fā)學(xué)生的課程興趣,提高課堂效率,最終落實(shí)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

        參考文獻(xiàn):

        [1]張連之.以問題為引領(lǐng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)—以單擺周期探究?jī)x設(shè)計(jì)為例[J].物理教師,2020,41(11):57-59.[2]張玉峰.基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的物理單元學(xué)習(xí)過程設(shè)計(jì)[J].課程·教材·教法,2020,40(3):50-57.

        [3]郭玉英,姚建欣.基于核心素養(yǎng)學(xué)習(xí)進(jìn)階的科學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)[J].課程·教材·教法,2016,36(11):64-70.

        [4]陳金貴,陳劍峰.基于關(guān)鍵能力培養(yǎng)的“單擺”教學(xué)探索[J].物理教師,2022,43(8):8-12.

        [5]董超,孫輝.基于科學(xué)探究的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)-以“單擺\"為例[J].中學(xué)物理,2023,41(19):37-40.

        [6]肖炳茹,肖朝暉,李紅梅.基于VernierVideo Physics軟件的物理實(shí)驗(yàn)探究—以“探究影響單擺周期的因素”為例[J].中學(xué)物理,2022,40(17):46-49.

        (欄目編輯 鄧?yán)冢?/p>

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