一、 教材分析
單擺是人民教育出版社2004年出版的高中物理課程標準實驗教科書選修3-4的第十一章機械振動的第四節內容。機械振動這一章是在學生學習了運動學，動力學及功和能的知識後編排的，是力學的一個特例。機械振動和後面的機械波是比較複雜的機械運動形式，對它們的研究為以後學習電磁振盪，電磁波和光的本性奠定基礎。單擺這一節是在學習了簡諧運動的定義，描述及其回覆力和能量的基礎上安排的。單擺作為一個機械振動的具體的例項，為鞏固理解簡諧運動的規律及其特點起了重要的作用。單擺作為生活中抽象出的物理模型，與人民的日常生活，生產實踐，科學研究有著密切的關係，所以本節是本章的重點內容。
本節的特點一是從生活例項中抽象出單擺物理模型，最後運用單擺的知識解決生活中實際問題，充分體現了課程標準中從生活走向物理，從物理走向社會的理念；二是運用近似處理方法，研究單擺做簡諧運動的條件，這是在研究複雜問題時通常採用的方法；三是以實驗為基礎的教學充分發揮學生主體作用，培養學生的實驗能力，通過探究式教學，培養學生科學探究的精神和發現問題，解決問題的能力。
二、 教學目標
單擺作為機械振動的一個例項，是理想化的物理模型。學習了單擺可以鞏固簡諧運動的有關知識。通過本節課的學習學生在知識與技能方面應達到以下目標（知道什麼是單擺，單擺的振動影象是怎樣的，單擺的回覆力是由什麼力提供的及在什麼條件下單擺做簡諧運動，週期與哪些因素有關，學會探究週期與擺長的定量關係，知道單擺的週期公式。）；在過程與方法方面會用控制變數法設計探索性實驗，學會探究的一般方法與步驟， 學會運用軟體處理資料，培養學生的實驗觀察、分析，處理資料的能力；在情感態度與價值觀方面應達到以下要求（體會科學家探索自然規律的科學態度和科學精神；通過小組合作，培養學生合作的精神及交際能力。）。
三、 教學的重點和難點
如果能找出單擺的回覆力與位移的關係，也就可以研究單擺在什麼條件下做簡諧運動，所以，對單擺回覆力的推導及對其近似處理的方法作為本節教學的重點。另外，研究週期與哪些因素有關，怎樣通過實驗探究週期與擺長的關係也為本節教學的重點。
高中學生在分析物體受多個力作用時往往找不到解決問題的方法，不能正確對物體進行受力分析並運用力的合成與分解使問題簡單化。因此本節對單擺回覆力的推導為教學的難點。在探究單擺週期與擺長定量關係的實驗中，學生可以容易地得到實驗資料，但對資料進行分析處理的能力還不夠，所以運用數表軟體來進行資料處理作為本節教學另一個的難點。
四、 教學方法
高二學生通過一年多的物理學習，已具備了比較強的實驗能力和一定的探索能力。所以根據制定的教學目標和學生的實際情況，更好地突出重點和突破難點，本節課(1)將突出學生活動，加強實驗教學，充分體現物理學科以實驗為基礎的特點，將演示實驗改為學生實驗，並重點通過探究實驗學習科學探究的方法，發展自主學習能力，養成良好的思維習慣。 (2)注重啟發式教學，精心設計教學過程中的問題，啟發學生積極主動地探究問題。(3)引入資訊科技，培養學生的資料收集，傳遞及處理技能，讓學生用計算機處理和分析實驗資料，用資訊科技來改變學習的.方式。(4)講授法輔以多媒體教學相結合，創造豐富全面的學習環境。
五、 教學過程設計
1. 課題引入
以創設學習環境，激發學習興趣為匯入新課的指導思想，通過提問讓學生列舉生活中機械振動的例項，並提出符合單擺基本特徵的例項，引導學生觀察歸納出它們的共同特徵。再介紹伽利略用脈搏測時，發現吊燈的擺動具有等時性的物理學史，瞭解科學家科學發現的過程。讓學生觀察擺球的擺動，認識抽象出的物理模型，讓學生的思維進入新課教學的軌道。
2. 新課教學
(1) 根據現代教學論，物理教學應有培養能力，發展智力和陶冶情操的功能。講授單擺應著力於介紹理想化模型的科學思維方法，並通過與彈簧振子類比，使學生進一步體會到理想化方法在物理中的運用。通過多媒體演示各種擺動，讓學生判斷是否為單擺，深化單擺的概念。
(2) 提出問題:單擺是否做簡諧運動?啟發學生通過與彈簧振子類比，自我設計實驗，得出振動影象，並判斷是否滿足簡諧運動影象的要求。這樣可以充分調動學生學習的積極性，對學生富有創意的設計給予鼓勵，增強學生參與的勇氣。
(3) 接著提出要想進一步驗證單擺是否在做簡諧運動我們應該怎麼辦。對單擺的擺動進行受力分析，看它的回覆力是否滿足簡諧運動中回覆力與位移的條件。引導學生先確定擺球的平衡位置，讓學生思考並說明理由。擺球擺到一定角度時，讓學生對其進行受力分析，並引導學生將重力按作用效果進行分解得到單擺的回覆力，並對其進行近似處理，得出單擺做簡諧運動的條件。在學生的學習過程中，教師主要起橋樑作用，引導和啟發學生全面思維，使學生真正成為學習的主人和知識建構的主體。
(4) 介紹傅科擺的相關知識。用實物演示不同擺的擺動，激起學生自己設計實驗去探究單擺的週期與哪些因素有關。強調控制變數法的運用，尤其在探究週期是不是與擺球質量有關時，不能用大小不同的擺球來操作。讓學生認識到要想利用好控制變數法，首先對概念有一個比較本質的認識。
(5) 接著重點探究週期與擺長的定量關係。提出一些問題如:擺長怎樣測量?週期測一次就可以嗎?然後學生分組實驗，將資料通過網路共享，通過描點得到影象，利用“幾何畫板”通過描點法得出圖象，根據影象對週期和擺長的關係猜想並建構函式，通過改變引數使影象與資料點擬合的最好，得出結論。科學探究是一種學習方式，學生在科學探究活動中，通過經歷與科學工作者進行科學探究時相類似的過程，學習物理知識與技能，學習科學家的科學探究方法，領悟科學的思想和精神。
(6) 提出單擺週期公式，解釋其物理含義。介紹惠更斯對單擺的研究過程，以惠更斯的貢獻給人類生活帶來的進步，使學生體驗科學、技術與社會的辨證關係。通過公式與實驗得出的K值比較，驗證公式的正確性，培養學生進行科學探究的嚴謹性。
3 鞏固與練習
（1）鞏固了單擺物理模型的建立，進一步驗證了單擺在偏角很小時，才做簡諧運動。加深了對知識的理解。（2）將現實生活情景中例項研究引入物理課程，有助於培養學生對科學的興趣，解決實際問題的能力。
4 課堂總結
主要有學生總結，提出幾個問題讓學生整理。(1)通過本節課，你學到了哪些知識?主要是側重於對知識點的回顧。(2)你學習了哪些方法? 方法側重於學生總結和歸納。（3）你有什麼收穫和體會? 收穫和體會是對過程和方法的領悟。（4）你有什麼疑問和想法?疑問和想法側重於學生的發散思維，培養學生的創新能力。
5 佈置課下研究課題
以上兩個題目是為了培養學生自我設計實驗和分析處理資料的能力。
(六、 結 語
以上是對單擺一節教材的認識和對教學過程的設計。本節課的設計中，採用了探究式學習，合作式學習，動手學習的教學模式，不僅培養了學生探究能力和問題解決的能力，而且探究，合作，親身經驗更有利於學生概念的發展、轉變，有助於學生獲得對知識的深層理解，培養了學生的創新精神和實踐能力。