行走的物理课堂

——记华二黄中龙腾杯教学大赛决赛罗乐老师《单摆》



让好奇带着我们,

让生活变成课堂,

让智慧在此碰撞,

在体验中感悟科学,

在感悟中直抵人心。

2022年12月8日我校物理组罗乐老师带来了一堂不一样的户外物理课——《单摆》!

把传统课堂移到户外,借助我校特有的体育健身设施——秋,罗老师从秋千的起源娓娓道来,到古汉语“秋””千”通假字“揪“与”迁”的变迁历史,引出“秋千”运动的本质,提炼出单摆模型。

罗老师随即指导学生阅读教材,了解单摆模型的定义和条件,并知道单摆时理想化模型。

作为兼有圆周运动与振动双重特征的模型,罗老师引导学生分别从圆周运动与机械振动两个角度对单摆进行受力分析,发现最大位移与平衡位置向心力与回复力的差异,从而区分出两类运动的动力学特征。

学生从振动图像和受力两个角度展开讨论。一部分学生利用沙漏模拟单摆振动图像,发现相似正弦函数,并提出证明其为正弦函数的思路;另一部分学生根据已经完成的受力分析,证明回复力与位移的关系,并通过两阶近似处理得到回复力与位移正比关系,从而证明单摆在小角度摆动范围内时简谐振动,为后续推导单摆周期公式作好铺垫。

学生猜想影响单摆周期的因素:摆长、摆角、摆球质量。学生独立实验,验证猜想,并得出影响单摆周期的要素是摆长,与摆角和摆球质量无关。紧接着,罗老师从数学角度给出理论证明过程,并推导出单摆周期表达式,有理有据,逻辑严密。

最后,通过展示机械摆钟计时结构,让学生了解单摆等时性在生活中的应用,体现物理知识的价值,使本节课得以升华到新的高度。学生在愉快的氛围中结束课程。

【撰稿】:物理组