“历史——探究——反思”——谈“单摆”的科学本质教学

单摆运动呈现了由线性运动向混沌的过渡,扮演着宇宙的基本角色;单摆的物理特性研究,体现了典型的近代科学方法论,为建立"单摆"与"自由落体运动"关系提供了可能。同时,它在科学教学中扮演着重要的角色。论文基于课程标准对"单摆"教学要求的定位与教材对"单摆"教学内容的描述,反思了新课改中单摆教学对科学本质关注的缺失,提出以"历史一探究一反思"方法开展"单摆"的科学本质教学。     

关于单摆周期公式中g的取值问题

高中物理教材对单摆进行了理想化的科学抽象,建立了“单摆模型”,并给出了单摆周期公式T=2π√L/g.现举例说明公式中g如何取值。     

原有陈述性知识和溯因推理对小学生科学假设形成的影响

为了探讨原有陈述性知识和溯因推理能力在学生科学假设形成中的作用,用单摆作为研究工具对49名小学六年级的学生进行测试。结果发现,学生不能利用已有陈述性知识提出相应的科学假设。即使用探究方式对学生进行单摆运动原理的教学,学生具备摆长影响单摆运动周期的陈述性知识,部分学生仍不能提出摆长影响单摆运动速度的科学假设。研究表明,科学假设的形成是陈述性知识和溯因推理能力共同作用的结果。为培养学生的科学假设能力,教师应循序渐进地训练学生的溯因推理技能。     

例谈探究单摆与圆锥摆的异同

单摆是高中物理课本中的一个重要模型.通常所说的单摆是指一般的非线性摆在摆角振幅很小的情形.这是一种等时摆,周期与振幅的大小无关,是一种理想模型.中学阶段,在摆角不超过15°时,我们可用T=2πl/g（1/2）来算其周期.圆锥摆则是大量出现在学生习题中.因此,高中生对这两者的熟练掌握都很有必要.1开展探究讲授完＂单摆＂一节后,有学生做完课本练习后问：＂单摆摆长为1m时在实际中有无特殊之处？＂     

物理教学中突出科学探究过程与方法的体验——以《单摆》的教学为例

单摆作为简谐运动的特例，让学生通过学习单摆，进一步理解简谐运动的特点和实际应用，是很有必要的。就知识内容来说，各种版本的教材基本一样，主要包括以下内容：     

异形单摆周期计算方法的再讨论

单摆周期计算方法在众多文章中都多次进行讨论．但绝大部分都只讨论了如何计算．而对这些各自方法的科学性和一般规律性都未作周密详尽讨论．以至让读者只知如何作，而对为什么要这么作？一直茫然．本文拟对单摆周期计算方法的规律加以讨论。     

高中物理单摆教学逻辑重构研究

单摆是简谐运动的典型模型之一,现行教材对单摆回复力的判定分析,对单摆小角度摆动的近似处理以及摆的等时性介绍与学生的认知能力存在较明显差异,大部分学生对单摆受力分析不够清晰,对小角度摆动的近似处理缺少经验,对周期的认识存在理解障碍。本文立足物理高端备课,对单摆教学设计进行逻辑重构。     

利用"仿真实验计算器"进行科学探究的新模式尝试——探究弹簧振子周期表达式例析

1新型探究模式的设计缘由学习《机械振动》后,学生了解了单摆和弹簧振子是简谐运动的两重要特例,学习了单摆周期的计算公式,知道单摆周期只与摆长有关而与摆球质量无关。那弹簧振子周期又与哪些量有关呢?用传统物理实验方法做,实验结果往往和物理理论不相符,甚至出现试验数据相反的情况。构     

再谈“变形单摆”问题中的g＇值

笔者读了《中学物理教学参考》2003年第12期庄盛文老师的文章“对‘单摆周期公式中的g’的再探讨”后，发现庄老师在“变形单摆”问题中就g’值的求解方法也值得再商榷。     

平面单摆计时点选取的非线性理论分析

本文用非线性理论分析了单摆的运动 ,讨论对单摆进行测量时应该怎样选取单摆计时点才能尽可能减小测量误差     

再谈摆钟问题的计算

摆钟问题实际上就是单摆问题,解决这类问题只要简单地使用单摆的周期公式T=2πlg就可轻松解决,不应该有太大的麻烦,但本刊两次刊出有关这个问题的文章(2004年第4期和2005年第1期)中介绍的方法我看并不简单.其实,我们只需要稍微了解一点摆钟的基本知识并结合单摆周期公式,解决这     

单摆的周期公式

荷兰物理学家惠更斯经过长期的研究,发现了单摆的周期规律,确定了单摆做简谐运动的周期公式,此公式为单摆做简谐运动时的周期T与摆长L、重力加速度g之间的定量关系.本文对单摆做简谐运动加以分析理解,并拓展到单摆处于超重、失重等运动状态,或者单摆处于电场、磁场等物理环境时     

谈单摆模型的迁移

一、单摆的模型单摆是对现实摆的抽象,是一种理想化的物理模型.在细线的一端拴上一个小球,另一端固定在悬点上,如果线的伸缩和质量可以忽略不计,球的直径比线长短得多,这样的装置就叫单摆.在摆角很小的情况下(一般是小于10°),忽略空气阻力,单摆所受回复力跟位移成正比且方向相反,单摆做简谐运动.单摆做简谐运     

建立单摆模型解决物理问题

单摆是中学物理中一个重要的物理模型,利用单摆模型可以解决许多富有启发性的问题,有些问题表面上与单摆无关,但是只要对问题作一适当的改造和处理,也可以借助于单摆     

理想化多控式单摆的组装方法

前几年，我一直是按课本图示依葫芦画瓢组装单摆，开出学生实验，实验的结果令师生不甚满意。在总结实验误差时，几乎是所有同学除对摆球、摆线和用单摆完成50次全振动测周期认为无误外，对影响实验精度的其它因素都不敢肯定正确与否。鉴于这种情况，笔者在同事们指导和鼓励下，进行大胆创新探索，利用实验室现有部分仪器的零件及废旧材料，设计组装了新的单摆装置（图1），巧妙解决了影响这一实验精度的诸多问题。现介绍如下：     

谈谈单摆的合力与回复力的教学

单摆在摆角θ较小(θ≤5°)的振动是简谐运动,与单摆有关的知识是学习机械波和电磁波的基础,同时学生通过对单摆的受力情况作了分析后,还认识了一种较为复杂的运动——变加速运动.在本节的教学中,许多学生对单摆所受的合力和单摆的回复力的区别认     

如何演示共振现象

在演示共振现象时 ,一般我们是在一根张紧的细绳上悬挂几个固有频率相同和不同的图 1单摆 ,如图 1所示 ,让单摆 A先摆动起来 ,对其它的单摆产生驱动力 ,其它的单摆也会振动起来 ,振幅越来越大 ,并且单摆 B、C的振幅大于单摆 D、E的振幅 ,同时单摆A的振幅逐渐减小 ,直到为零 ;当单摆 A的振幅为零时 ,单摆 B、C的振幅达到最大 ,之后又逐渐减小 ,直到为零 ;此时 ,单摆 A和单摆 D、E的振幅不为零 ,即单摆 D、E的振幅又大于单摆 B、C的振幅 .在整个过程中 ,出现单摆 B、C的振幅有时大于单摆 D、E的振幅 ,有时又小于单摆 D、E的振幅 ,那么什么时候能说明产生了共振现象呢 ?有些老师从能量的观点来分析 ,指出当单摆 B、C的振幅明显大于单摆 D、E的振幅时 ,就可以认为产生了共振 ,实验就可以结束了 .笔者认为 ,这种观点是不恰当的 .严格地讲 ,如图 1所示的这个实验装置是一种耦合振动系统 ,虽然与单摆 A固有频率相同的单摆B、C的最大振幅的确是最大的 ,但是其中每一个单摆都通过绳子受到了周期性的强迫力矩的作用 ,其运动现象是频率相近的两个同方向的简谐振动合成的“拍”,即振幅时大时小 ...     

单摆周期是否存在“无穷大”——由“太空授课”引发的思考

单摆是一种常见的物理模型,在地面能摆动的单摆到太空“天宫一号”内的失重状态下近乎静止,单摆周期是否存在“无穷大”,本文就此问题对失重状态下和摆长无限长的情形的单摆周期的问题作了系统的分析和探讨.     

对泰勒级数展开倍角公式的单摆周期研究

利用泰勒级数对高倍角进行展开,得到一系列单摆周期近似公式,并与已有的单摆周期近似公式进行比较,结果表明:泰勒级数展开的一系列公式精度较高,能够加深对单摆周期涵义的理解.     

固有周期公式的推导及拓展

本文从两个不同的角度推导出了简谐运动的周期公式T=2πm/k。在研究小角度摆动的单摆时,首先证明了其为简谐运动,找出了比例系数k,推导出单摆的周期公式T=2πl/g。随后对其他情况下斜面上的单摆、处于向上加速系统中的单摆、向下加速系统中的单摆的周期进行了深入的探讨。