探究机械振动的周期与哪些因素有关研究性学习设计.doc

表4-6 研究性学习设计模板
作者姓名
蒋磊
任职单位
上海市朱家角中学
学科
物理
年级
高一
单元标题
周期运动
研究性学习名称
探究机械振动的周期与哪些因素有关
小组划分
学生自主组合5人一组
所需时间
约两周（2课时+课外2课时）
【学习目标】（或概述）
本次研究性学习选择了学生不容易理解的课题——探究机械振动的周期，这部分内容高中物理教材中并没有讲解，但考试却常会涉及，学生不理解就会做错。本设计采用了大胆猜想——实验探究——数据分析与处理——归纳总结的探究主线，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。通过实验测量与计算机数据拟合相结合的方法，系统而全面地研究弹簧振子的振动周期与哪些因素有关，并进一步探究周期与这些因素具体有怎样的函数关系，锻炼学生由生活现象出发观察、概括、比较、分析与归纳的物理思维能力，体验物理规律的获得过程，培养勇往直前的科学研究精神。

【情境】
联系生活、播放视频：声音的产生、小鸟的飞翔、钟摆的摆动等，

学生分组探讨：这些都属于什么运动？它们的运动有什么共同的特点？请同学小组讨论回答。
适时设问：1、这些运动属于什么运动形式呢？——机械振动，
2、那么在机械振动的周期与哪些因素有关呢？由此，来引出研究的课题。
启发感悟：研究过程需要对生活的细致观察和不断地思考。

【任务与预期成果】
1、设计实验：猜想机械振动的周期与哪些因素有关；
2、测量实验数据：通过小组成员间的合作，记录机械振动的周期随之变化的数据；
3、处理实验数据：通过计算机软件对测量的实验数据进行处理，得到最终的结论。
4、撰写研究性课题的论文

【过程】（过程要体现研究性学习的主要环节）
一、发现问题
联系生活、观察视频并积极思考：声音的传播、小鸟的飞翔和钟摆的摆动等，属于什么运动？
生活中很多运动都属于机械振动，那么振动的快慢周期与哪些因素有关呢？
二、大胆猜想
分析实验装置，在已学的知识基础上，大胆猜想：弹簧振动的周期与哪些因素有关？
【猜想】弹簧振子的周期运动与振子的质量、弹簧的劲度系数和弹簧拉伸的长度等有关。

三、设计方案
小组探讨：从可行性角度考虑，构筑实验装置，竖直安装弹簧装置，忽略弹簧振动的阻力和弹簧自身的质量等次要因素。
搜索资源、小组讨论：根据各种猜想，设计实验方案（包括实验步骤、实验表格等）

四、实施方案
1、记录实验数据：
根据实验步骤开展研究性实验。
【实验1】测量弹簧振子的劲度系数；
【实验2】测量振动周期与振幅关系；
【实验3】测量振动周期与振子质量关系；
【实验4】测量周期与劲度系数的关系；
实验小结：弹簧振子的振动周期与哪些因素有关？

2、处理实验数据——突破难点的探究（计算机数据处理）；
搜索资源：如何利用计算机软件处理实验数据。——较简单的方法之一即Origin软件
【活动】利用各种资源思考如何进行数据的处理，并最终得到实验的结论。【活动】分组利用计算机 origin绘图软件进行数据的处理。

五、交流
1、、撰写研究性学习的论文。
【活动】根据绘图，归纳出最后的实验结论，并撰写研究性论文。
2、分组交流实验结论和研究性论文。
学习评价：学生能分组进行交流，准确地得到实验结论并认真撰写研究性论文。
对实验1、实验2、实验3、实验4的评价：正确操作实验并准确记录实验数据。（详见研究性学习评价量规）

【评价设计】
1、 小组成员间能团结合作，自觉地参与并竭尽全力地进行物理实验；
2、 分组实验的数据测量比较准确，并能运用计算机软件进行一些简单的数据处理；
3、 认真撰写研究性学习的论文，观点清晰，论述科学、充分。
【资源列表】
1、 轻质弹簧（四条）、钩码若干（50g/个）、铁架台一架、秒表一个、米尺等实验器材。
2、 相关书籍和杂志（如《origin7.0科技绘图与数据分析》等）
3、计算机origin软件和网络搜索