单摆章节的教学详案
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单摆初中物理教案教学目标:1. 了解单摆的定义和特点,掌握单摆的振动周期公式。
2. 学会使用刻度尺和秒表进行实验测量。
3. 培养学生的实验操作能力和科学思维。
教学重点:1. 单摆的振动周期公式。
2. 实验操作步骤和数据处理。
教学难点:1. 单摆的振动周期公式的推导。
2. 实验中误差的减小。
教学准备:1. 实验器材:摆线、摆球、刻度尺、秒表、支架。
2. 教学工具:PPT、黑板、粉笔。
教学过程:一、导入(5分钟)1. 利用PPT展示单摆的图片,引导学生关注单摆的特点。
2. 提问:什么是单摆?单摆的振动周期与哪些因素有关?二、理论讲解(10分钟)1. 讲解单摆的定义和特点,得出单摆的振动周期公式:T=2π√(L/g),其中T为振动周期,L为摆长,g为重力加速度。
2. 讲解单摆的振动原理,引导学生理解振动周期公式中的物理意义。
三、实验操作(15分钟)1. 学生分组,每组领取实验器材,按照实验步骤进行操作。
2. 测量摆长:用刻度尺测量摆线的长度,加上摆球直径即为摆长。
3. 测量振动周期:记录摆球完成N次全振动所需的时间t,振动周期T=t/N。
4. 重复实验三次,求平均值。
四、数据处理(10分钟)1. 学生根据实验数据,计算出单摆的振动周期。
2. 分析实验数据,探讨振动周期与摆长的关系。
五、总结与拓展(10分钟)1. 总结实验结论:振动周期与摆长成正比,与重力加速度成反比。
2. 提问:单摆的振动周期在实际应用中有什么意义?3. 拓展:介绍单摆实验在科学研究和工程应用中的重要性。
六、布置作业(5分钟)1. 请学生总结本次实验的收获,撰写实验报告。
2. 思考题:如何改进实验,减小误差?教学反思:本节课通过单摆实验,使学生掌握了单摆的振动周期公式,培养了学生的实验操作能力和科学思维。
在实验过程中,要注意引导学生关注实验操作的细节,如摆长的测量、振动周期的记录等,以提高实验数据的准确性。
同时,通过拓展环节,让学生了解单摆实验在实际应用中的重要性,激发学生对物理学科的兴趣。
11.4 单摆教学目标:(一)物理观念1、知道什么是单摆.2、理解摆角很小时单摆的振动是简谐运动.3、知道单摆的周期跟什么因素有关,了解单摆的周期公式,并能用来进行有关的计算.4、知道用单摆可测定重力加速度.(二)科学思维、科学探究1、通过单摆的教学,知道单摆是一种理想化的系统,学会用理想化的方法建立物理模型.2、通过单摆做简谐运动条件的教学,体会用近似处理方法来解决物理问题.3、通过研究单摆的周期,掌握用控制变量的方法来研究物理问题.4、培养学生的观察实验能力、思维能力.(三)科学态度与责任1、单摆在小角度情况下做简谐运动,它既有简谐运动的共性,又有其特殊性,理解共性和个性的概念.2、当单摆的摆角大小变化时,单摆的振动也将不同,理解量变和质变的变化规律.教学重点:1、了解单摆的构成2、知道单摆的回复力的形成.3、知道单摆的周期公式.教学难点:1、单摆做简谐运动的条件——摆角小于或等于5°时的振动.2、单摆振动的回复力是由什么力提供的.3、单摆振动的周期与什么有关.教学方法:分析归纳法、讲授法、推理法、实验验证法.教学用具:投影仪、投影片、纸漏斗、细线、硬纸板、支架、沙子、单摆、秒表、米尺、条形磁铁、多媒体教学设备.教学过程:(一)复习提问用投影片出示下列问题:(1)什么样的运动叫简谐运动?学生回答:物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比,并且总指向平衡位置的回复力作用下的振动,叫简谐运动.(2)简谐运动的位移——时间图象具有什么特点?学生回答:所有简谐运动的位移时间图象都是正弦或余弦曲线.(3)什么是简谐运动的周期?学生回答:做简谐运动的物体完成一次全振动所用的时间,叫做振动的周期.(二)引入新课(1)讲述故事(提前随即安排学生做好准备时间1分钟)1862年,18岁的伽利略离开神学院进入比萨大学学习医学,他的心中充满着奇妙的幻想和对自然科学的无穷疑问,一次他在比萨大学忘掉了向上帝祈祷,双眼注视着天花板上悬垂下来摇摆不定的挂灯,右手按着左手的脉搏,口中默默地数着数字,在一般人熟视无睹的现象中,他却第一个明白了挂灯每摆动一次的时间是相等的,于是制作了单摆的模型,潜心研究了单摆的运动规律,给人类奉献了最初的能准确计时的仪器.(2)引入新课:本节课我们就来学习这一理想化模型——单摆(三)新课教学一、单摆1.单摆:一根上端固定的细线,下系一个小球就构成了单摆.要求细线的质量、弹性可以忽略,线的长度比小球的直径大得多.2.单摆的回复力:是摆球重力的切向分力,而不是重力与绳拉力的合力.在偏角很小的情况下,不考虑阻力时,单摆做简谐运动.l3.单摆的周期公式:T=2πg二、单摆实验:4.器材与装置:长约1m的轻质无弹性细线,体积小、密度大的小球,带有铁夹的铁架台,长毫米刻度尺,秒表,螺旋测微器.一定要固定悬点,实验时摆角约为10°.要使单摆在同一竖直平面内摆动,不能形成圆锥摆,应将摆球拉到一定位置后,由静止开始释放.5.测量:摆长是悬点到球心的距离.在单摆稳定摆动时,将摆球的平衡位置作为计时参考点.若测出时间t内通过平衡位置的次数是N,则所测周期应为t/2N .6.探究周期与摆长的关系(1)猜想:影响单摆周期的可能有:振幅、摆长、摆球质量等因素.(2)研究方法:为了减小对实验的干扰,每次实验中我们只改变一个物理量,这种研究问题的方法就是控制变量法.(3)实验探究(两个单摆,振动相位相同):摆长和振幅相同,摆球质量不同,研究摆球的质量对单摆周期的影响.结论:单摆的周期与摆球质量无关.摆长和摆球质量相同,振幅不同,研究摆球的振幅对单摆周期的影响.结论:单摆的周期与摆球振幅无关.振幅和摆球质量相同,摆长不同,研究摆长对单摆周期的影响.结论:单摆的周期与摆长有关,且摆长越长,周期越大.(4)数据处理:能过实验发现,单摆的摆长越长,振动周期越大.(1)猜想:周期(T) 与摆长(l)的关系可能是①T与l成正比;②T与l2成正比;③T与l成正比;④T与3l成正比.(2)验证方法:利用函数图象.7.测重力加速度l(1)原理:利用单摆周期公式T=2πg(2)数据处理:多次测量,求重力加速度的平均值.典例分析例1.如图是甲、乙两个单摆做简谐运动的图象,则下列说法中正确的是()A.甲、乙两摆的振幅之比为2:1B.t=2s时,甲摆的重力势能达到最大,乙摆的动能达到最大C.甲、乙两摆的摆长之比为1:4D.甲、乙两摆摆球在最低点时的向心加速度大小一定相等解析:(1)从简谐运动的图象中可直接读出甲、乙的振幅和周期.(2)运用单摆的周期公式求解摆长.(3)根据竖直平面的圆周运动模型,研究摆球在最低点时的向心加速度.答案:AC例2.如图所示,一向右运动的车厢顶上悬挂着两个单摆M、N,它们只能在图示平面内摆动.某一时刻出现图示情景.由此可知车厢的运动及两单摆相对车厢的运动情况可能是()A、车厢做匀速直线运动,M在摆动,N静止B、车厢做匀速直线运动,M在摆动,N也在摆动C 、车厢做匀速直线运动,M 静止,N 也静止D 、车厢做匀加速直线运动,M 在摆动,N 也在摆动解析:(1)这是某一时刻出现的振动情景,应该考虑到振动的相位问题.(2)车厢做匀速直线运动时,单摆的平衡位置在最低点,故M 一定在摆动,而N 可能在摆动,也可能静止,所以A 、B 选项均正确,而C 选项错误.(3)若车厢向右做匀加速直线运动,则单摆的平衡位置在最低点的左侧,N 不在平衡位置上,故M 可能在摆动也可能静止,而N 一定在摆动,所以D 选项正确.答案:ABD.例3.某学生利用单摆测定重力加速度实验,在以下各个实验步骤中是否有错误,如果有,请将错误的地方加以改正.1.取一根丝线,一端穿过摆球的小孔,然后打一个结,另一端缠绕在固定在铁架台上的细铁棒上2.用米尺量得的丝线长80cm 作为摆长3.将摆球向一侧偏离150后放开摆球4.在放开摆球的同时开始计时5.记下摆球完成一次全振动的时间作为周期T6.把所得数据代入公式224l g Tπ=即可 答案:1中:悬点应该固定;2中:悬点到球心间的距离才是摆长;3中:最大偏角不能超过100;4中:应在摆球经过平衡位置时计时;5中:应该测量多次全振动,再求周期;6中:应该多测量几组数据,用各组的L 、T 求出各组的g 后,再取平均.当堂检测1.下列有关单摆运动过程中受力的说法中,正确的是( )A 、回复力是重力和摆线拉力的合力B 、回复力是重力沿圆弧方向的一个分力C 、单摆过平衡位置时合力为零D 、回复力是摆线拉力的一个分力答案:B2.将秒摆(周期为2 s )的周期变为1 s ,下列措施可行的是( )A 、将摆球的质量减半B 、振幅减半C 、摆长减半D 、摆长减为原来的14答案:D3.一个打磨得很精细的小凹镜,其曲率很小可视为接近平面.将镜面水平放置如图所示.一个小球从镜边缘开始释放,小球在镜面上将会往复运动,以下说法中正确的是( )A .小球质量越大,往复运动的周期越长B .释放点离最低点距离越大,周期越短C .凹镜曲率半径越大,周期越长D .周期应由小球质量、释放点离平衡位置的距离,以及曲率半径共同决定答案:C4.细长轻绳下端拴一小球构成单摆,在悬挂点正下方21摆长处有一个能挡住摆线的钉子A ,现将单摆拉开一个小角度,然后无初速地释放,对于以后的运动,下列说法中正确的是( )A.摆球往返运动一次的周期比无钉子时的单摆周期小B.摆球在左、右两侧上升的最大高度一样C.摆球在平衡位置左右两侧走过的最大弧长相等D.摆线在平衡位置右侧的最大摆角是左侧的两倍答案:AB5.一只单摆在第一行星表面上的周期为T 1,在第二行星表面上的周期为T 2,若这两个行星的质量之比M 1∶M 2=4∶1,半径之比R 1∶R 2=2∶1,则( )A.T 1∶T 2=1∶1B.T 1∶T 2=4∶1C.T 1∶T 2=2∶1D.T 1∶T 2=22∶1 答案:A6.利用单摆测定重力加速度的实验中, 若测得的g 值偏小,可能的原因是( )A .摆球在水平面上做圆周运动B .测摆长时, 仅测了线长未加小球半径C .测周期时, 把n 次全振动误记为(n +1)次D .摆球上端未固定牢固,振动中出现松动答案:BD。
一、教学目标1. 知识与技能:了解单摆的基本原理,掌握单摆的周期公式,能够运用周期公式进行简单的计算。
2. 过程与方法:通过实验探究,培养学生的观察、分析、归纳和总结能力,提高学生的科学探究能力。
3. 情感态度与价值观:激发学生对物理学的兴趣,培养学生的科学精神和严谨态度。
二、教学重点与难点1. 教学重点:掌握单摆的周期公式,能够运用公式进行计算。
2. 教学难点:理解单摆周期公式的推导过程,分析影响单摆周期的因素。
三、教学过程1. 导入新课(1)教师通过展示单摆实验装置,引导学生观察并思考单摆的运动特点。
(2)提出问题:单摆的运动周期与哪些因素有关?2. 实验探究(1)学生分组进行实验,观察不同摆长、摆角的单摆运动周期。
(2)教师引导学生分析实验数据,归纳出单摆周期与摆长、摆角的关系。
(3)教师引导学生进行理论推导,得出单摆周期公式。
3. 讲解与应用(1)教师讲解单摆周期公式的推导过程,解释公式的物理意义。
(2)学生运用单摆周期公式进行计算,解决实际问题。
4. 总结与反思(1)教师引导学生回顾本节课所学内容,总结单摆周期公式及其应用。
(2)学生反思自己在实验探究过程中的收获与不足。
5. 课后作业(1)完成课后练习题,巩固所学知识。
(2)思考单摆周期公式在实际生活中的应用。
四、教学评价1. 课堂表现:观察学生在实验探究、讲解与应用等环节的表现,评价学生的参与度和学习效果。
2. 作业完成情况:检查学生课后作业的完成情况,了解学生对知识的掌握程度。
3. 实验报告:评价学生实验报告的撰写质量,考察学生的实验探究能力和总结归纳能力。
五、教学资源1. 单摆实验装置2. 单摆周期公式推导过程的相关资料3. 课后练习题4. 单摆周期公式在实际生活中的应用案例通过本节课的教学,旨在帮助学生掌握单摆的基本原理和周期公式,提高学生的科学探究能力和应用能力。
同时,激发学生对物理学的兴趣,培养学生的科学精神和严谨态度。
初中物理单摆教案一、教学目标:1. 让学生了解单摆的定义、特点和应用,掌握单摆的周期公式。
2. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
3. 培养学生的实验操作能力,提高学生的观察、思考、分析问题的能力。
二、教学内容:1. 单摆的定义、特点和应用。
2. 单摆的周期公式。
3. 单摆实验的操作步骤和注意事项。
三、教学重点和难点:1. 重点:单摆的定义、特点和应用,单摆的周期公式。
2. 难点:单摆周期公式的推导和应用。
四、教学方法:1. 采用问题驱动法,引导学生思考单摆的定义、特点和应用。
2. 采用实验教学法,让学生亲自动手进行单摆实验,提高学生的实验操作能力。
3. 采用讲解法,讲解单摆的周期公式及其推导过程。
五、教学过程:1. 导入:通过提问方式引导学生回顾之前学过的简单机械知识,为新课的学习做好铺垫。
2. 讲解单摆的定义、特点和应用:讲解单摆的定义,阐述单摆的周期性特点,介绍单摆在现实生活中的应用。
3. 推导单摆的周期公式:讲解单摆的周期公式,引导学生通过数学推导理解公式的含义。
4. 实验操作:引导学生分组进行单摆实验,讲解实验步骤和注意事项,确保实验安全、准确。
5. 数据分析:引导学生根据实验数据,计算单摆的周期,分析实验结果与理论公式的关系。
6. 总结:对本节课的内容进行总结,强调单摆的周期公式及其应用。
7. 作业布置:布置一道有关单摆的应用题,巩固所学知识。
六、教学反思:在课后,教师应认真反思本节课的教学效果,针对学生的掌握情况,调整教学策略,以提高教学效果。
同时,关注学生在实验过程中的表现,培养学生的实验操作能力和科学素养。
七、教学评价:通过课堂讲解、实验操作和课后作业,评价学生对单摆知识的掌握程度,以及对单摆实验的操作能力和数据分析能力。
同时,关注学生在学习过程中的态度和合作精神,鼓励学生积极参与课堂讨论和实验操作。
4 单摆-人教版高中物理选择性必修第一册(2019版)教案一、教学目标1.了解单摆的定义和组成结构,能够描述单摆的运动规律;2.掌握通过实验测定单摆周期的方法;3.深入理解单摆振动的线性特征,能够应用公式计算单摆的运动参数;4.掌握单摆的应用,例如在人们日常生活中用到的测量和计时。
二、教学重点1.单摆的定义和运动规律;2.单摆周期的测定方法;3.单摆的线性特征;4.单摆的应用。
三、教学内容及安排1. 单摆基础知识(20分钟)•引入:通过问答的方式了解学生对单摆的了解程度;•观察实验:通过实验展示单摆的组成结构和运动规律,并介绍单摆的定义;•概念讲解:对单摆运动的基本概念进行详细讲解。
2. 单摆周期的测定(30分钟)•学生自行实验:由学生自行组装单摆,在实验中掌握通过测定单摆周期的方法计算单摆长度;•实验过程与分析:教师引导学生在实验过程中进行数据记录和分析,掌握单摆周期的计算方法;•实验结论与总结:结合实验结果,提出单摆周期与单摆长度、重力加速度之间的关系。
3. 单摆的线性特征和运动参数计算(30分钟)•理论讲解:对单摆的线性特征和运动参数进行详细讲解,并提出计算方法;•实例演示:通过实例演示,帮助学生掌握单摆运动参数的计算方法;•计算练习:提供多个计算练习,帮助学生熟练掌握单摆运动参数的计算方法。
4. 单摆的应用(20分钟)•理论讲解:介绍单摆在人们日常生活中的应用,如宝石的切割、大钟的计时等;•分组讨论:将学生分组讨论单摆在实际应用中的具体实现方法;•工作汇报:每组派出一名代表进行汇报。
五、教学方法1.教师讲授与学生合作学习相结合;2.观察实验、自主探究、合作探究;3.课堂讨论与工作汇报。
六、教学评估1.回答老师提出的问题;2.实验报告;3.计算题讲解;4.应用场景设计。
七、教学参考资料1.人教版高中物理选择性必修第一册(2019版);2.《物理实验指导书》。
小学科学单摆运动教学设计小学科学单摆运动教学设计篇一:单摆教学设计20140324单摆教学设计(第一课时)一、教学分析1、教材的地位与作用《单摆》是高中物理人教版选修3-4第11章第4节内容。
本节内容安排在《简谐运动的回复力和能量》之后,属于简谐运动的应用实例,起到了承上的作用。
在学习“单摆”之前,学生们学习了简谐运动及其图象,简谐运动的振幅、周期、频率以及回复力和能量等内容。
这里作为简谐运动的应用实例,来学习单摆的运动规律、受力情况和图像特点,以加强对单摆内容的理解,深化、突出了单摆这种简谐运动。
2、教材处理本节课内容多、理论性强、探究过程复杂,所以用两课时完成:第1课时学习单摆振动的图像和回复力、单摆做简谐运动的条件等内容。
第2课时着重探究单摆周期与摆长的关系。
3、学情分析经过近两年的高中学习,学生已经掌握了高中物理学中处理问题的很多基本方法,具有了一定的思维能力和接受能力。
但是由于本节课结合了数学知识,涉及到小角度的近似处理,这在高中物理学习中是第一次出现,学生对这样的处理感觉有困难。
二、教学目标知识与技能:1、知道什么是单摆,了解单摆的运动特点2、知道在摆角很小时单摆做简谐运动过程与方法:经历证明单摆运动是简谐运动的过程,学生体会数学方法在物理中的应用情感态度与价值观:通过证明过程,培养学生学习科学的兴趣和自觉性。
并在学习证明的过程中,学会运用科学态度、科学价值观去克服困难、探究解决类似的问题三、教学重点重点:单摆振动的特点依据:单摆振动是具体的简谐运动的应用实例,分析简谐运动也就是分析质点在运动过程中的振幅、周期、位移、频率、能量等一些物理量的特点,通过对单摆运动特点的分析、理解,学生对简谐运动的特点理解会更加深刻。
四、教学难点难点:单摆的回复力以及对小角度的近似处理。
依据:在分析具体的简谐运动时学生往往不能正确的分析出回复力的来源,有的学生即使能够分析出回复力的来源,也不知如何导出F??kx的形式,给解决问题带来了困难,因此将这个问题设置为难点。
教科版高三物理选修3《单摆》教案及教学反思一、教学目标知识目标1.掌握单摆的基本概念和原理2.理解单摆的运动规律3.熟悉单摆的应用领域能力目标1.能够设计实验验证单摆的运动规律2.能够运用单摆的相关知识解决实际问题3.能够分析单摆运动中的实验误差二、教学重难点教学重点1.单摆的基本概念和原理2.单摆运动规律的理解和应用教学难点1.实验误差的分析和控制2.单摆应用题的解题方法和步骤三、教学过程1. 导入环节引导学生回忆初中物理中对单摆的学习,并通过生活实例引入单摆的应用领域。
2. 教学中心【教学内容1】单摆的基本概念和原理1.讲解单摆的定义:简单来说,单摆就是一个质量为m的物体,通过一条不可伸缩的细线连接一个固定点。
2.讲解单摆的运动方式:单摆往返摆动的运动形式被称为简谐运动。
3.讲解单摆长度、弧度和角度的关系:单摆长度为l的摆动,其振幅$\\theta$与弧度$\\alpha$、角度$\\varphi$的关系为$\\theta=l\\alpha=l(\\mathrm{\\frac{\\pi}{180}}\\va rphi)$。
【教学内容2】单摆运动规律1.讲解单摆的运动规律:单摆摆动的周期与单摆长度成正比,与重力加速度成反比。
即$T=2\\pi\\sqrt{\\frac{l}{g}}$。
2.指导学生运用摆动周期公式,计算不同长度的单摆的运动周期。
3.设计实验,验证单摆的运动规律,以及掌握实验误差分析方法。
【教学内容3】单摆的应用1.讲解单摆在科学实验、钟表等领域的应用。
2.指导学生运用单摆相关知识,解决实际问题,如钟摆的调速问题。
3. 实验环节设计实验,验证单摆运动规律,帮助学生巩固理论知识,以及掌握实验误差分析方法。
4. 总结环节对本次教学内容进行总结,并帮助学生理清相关知识点之间的联系和应用场景。
四、教学反思单摆作为物理学常用的教学实验,具有着较广泛的应用性和较高的教育价值,在课堂教学中能有效地激发学生的学习兴趣。
大学物理实验教案实验名称:单摆的研究 实验目的:1.掌握用单摆测定重力加速度的方法。
2.研究单摆振动的周期和摆长的关系。
3.掌握米尺、游标卡尺、秒表的正确使用方法。
4.掌握根据测量精度要求选择合适的测量仪器和测量方法。
实验仪器:单摆 秒表 米尺 游标卡尺实验原理:用一根不能伸长的轻线悬挂一小球,作幅角θ很小的摆动就是一个单摆。
设小球的质量为m ,其质心到摆的支点O 的距离为l (摆长)。
作用在小球上的切向力的大小为θsin mg ,它总指向平衡点'O 。
当幅角θ0很小时,则θθ≈sin ,切向力的大小为θmg ,按牛顿第二定律,质点的运动方程为θmg ma -=切θθmg dt d ml -=22 θθl gdtd -=22 这是一简谐运动方程,该简谐振动角频率ω的平方等于g ,由此得出lg T==πω2 g l T π2= 224l g Tπ= 单摆的振动周期T 和摆动的角度θ之间存在下列关系2222411321sin sin 22242T θθπ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫=+++⎢⎥ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦对于幅角θ不超过50时,周期的实测值和小振动近似的结果的偏差就不会大于千分之一。
若按这误差要求用式glT π2=测量重力加速度,必须把单摆的幅角控制在50之内。
mgθsin实验时,测量一个周期的相对误差较大,一般是测量连续摆动n 个周期的时间t ,则n t T /=,因此2224tln g π=式中π和n 不考虑误差,因此g 的不确定度传递公式)(g u 为()()222)(⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=t t u l l u g g u从上式可以看出,在()l u 、()t u 大体一定的情况下,增大l 和t 对测量g 有利。
实验内容:(一)、测定重力加速度 1、 单摆调整(1)实验时,将仪器放置桌边;(2)调节摆角板高度(距上端50cm ),并使摆角板平面、镜面、单摆底座的前表面及桌子侧面平行;(3)调整立柱铅直。
高中物理单摆教案
一、教学目标:
1. 掌握单摆的基本原理及运动规律;
2. 了解单摆的周期、频率和振幅的相关概念;
3. 能够利用单摆进行简单的实验并进行数据分析。
二、教学内容:
1. 单摆的定义及基本构造;
2. 单摆的运动规律;
3. 单摆的周期、频率和振幅;
4. 单摆实验的设计及数据分析。
三、教学步骤:
1. 引入:通过展示单摆的示意图,引导学生了解单摆的构造及运动规律。
2. 理论讲解:介绍单摆的定义、基本原理及运动规律,引导学生理解单摆周期、频率和振幅的概念。
3. 实验设计:设计单摆实验,让学生通过改变摆长、质量等因素,观察单摆的运动变化,并记录数据。
4. 实验分析:根据实验数据,让学生计算单摆的周期、频率和振幅,并分析实验结果。
5. 总结:总结单摆实验的过程及结果,强调单摆的运动规律及相关概念。
四、教学资源:
1. 单摆模型或示意图;
2. 实验器材:单摆、测量工具等;
3. 实验记录表及数据处理软件。
五、教学评估:
1. 实验数据记录及分析报告;
2. 单摆运动规律的理论测试;
3. 实验结果的展示及讨论。
单摆
刘德厚泸县二中高2017届B部物理组
教材分析:
摆动是常见的一种机械振动,单摆就是研究这类运动的一个物理模型,也就是说研究单摆的运动将为我们研究复杂摆动打下基础,同时现实生活中的许多摆动可以被近似地看成单摆运动,研究单摆运动规律将直接有助于我们解决这类实际问题,所以,本节知识属于高中物理中的重点知识.
本节教材在简谐运动的图象后讲授,这样可使学生在借助图象对简谐运动有了一定程度的了解后,再将受力和运动情况较为复杂的单摆作为简谐运动的一个特例来研究,这样安排可能会更有利于学生学习.
本节内容包括单摆的组成,单摆回复力的形成,单摆的周期及单摆的等时性等知识点. 教学目标
一、知识目标
1.知道什么是单摆;
2.理解摆角很小时单摆的振动是简谐运动;
3.知道单摆的周期跟什么因素有关,了解单摆的周期公式,并能用来进行有关的计算;
4.知道用单摆可测定重力加速度.
二、能力目标
1.通过单摆的教学,知道单摆是一种理想化的系统,学会用理想化的方法建立物理模型.
2.通过单摆做简谐运动条件的教学,体会用近似处理方法来解决物理问题.
3.通过研究单摆的周期,掌握用控制变量的方法来研究物理问题.
4.培养学生的观察实验能力、思维能力.
三、德育目标
1.单摆在小角度情况下做简谐运动,它既有简谐运动的共性,又有其特殊性,理解共性和个性的概念.
教学难点
1. 单摆振动的回复力是由什么力提供的.
2 单摆做简谐运动的条件——摆角小于或等于5°时的振动.
3.单摆振动的周期与什么有关.
教学方法
1.关于单摆的构成的教学——采用问题教学法.电教法和讲授法进行.
2.关于单摆的振动.单摆做简谐运动的条件及单摆回复力的教学——采用分析归纳法、电化教学法、讲授法、推理法进行.
3.关于单摆在摆角很小时做简谐运动的证明——采用数学公式推导法、实验验证法进行.
4.关于单摆周期的教学——采用猜想、实验验证、分析推理、归纳总结的方法进行. 教学用具
投影仪、投影片、纸漏斗、细线、硬纸板、支架、沙子、单摆、秒表、米尺、条形磁铁教学步骤
一、故事引入
师:同学们,我刚刚接到一个电话,我的一个朋友去哈尔滨旅游,以高价购买了一台精致的摆钟,买的时候发现它走时很准。
回到南通不到两天就发现走时不准,同学们能不能帮我解决这个问题,摆钟的问题出在哪儿呢?
生回答
师:今天这一堂课我们就来一起探讨有关摆钟的问题,请同学们带着这个疑问,仔细阅读单摆的定义(包括右边的小字);
二、新课教学
(1)单摆的定义
生:学生阅读课文有关内容.
师:好,同学们看书非常认真,下面请同学们就单摆的定义交流一下你们的看法!
生讨论
师:同学们讨论的非常认真,请看屏幕,请同学们讨论一下下列模型能否看成单摆?
生:第一个模型摆线形变不可忽略。
第二个模型小球直径不可忽略。
第三:球的质量偏小,与空气阻力相比不可忽略。
师:同学们分析的非常精辟,请哪位同学就单摆的定义作一次归纳!
生:细线的质量与小球相比可以忽略;球的直径与细线相比也可以忽略。
师:(出示一单摆,挂好,摆动),好,我们再来看这样一个模型,请问该模型能看成单摆吗?
生:可以
2.单摆的摆动
师:请同学们观察单摆的运动,猜想单摆做的可能是什么运动?
生:机械振动
往复运动
简谐运动
师:很好,显然单摆的运动是机械振动(往复运动),如果是简谐运动呢?请同学们思考一下如何证明?
生:图象(x-t图)和力的角度
师:我们先从图象的角度研究单摆动的运动
(给出一个漏沙摆,细沙,玻璃板)
借助这些器材,我们如何完成这个实验?
生:注入细沙,使漏沙摆偏离一个角度,自由释放,沿垂直于摆动方向匀速拉动玻璃,师:好
师生共同操作,生展示
师:接下来请同学们讨论一下如何从回复力的角度加以证明?
生讨论:先找出回复力,再证明回复力满足与位移成正比的关系,且回复力的方向与位移方向相反。
生讨论;
生演示(实物投影) 师:偏角较小时,
师:当偏角较小时,单摆的运动是简谐运动
3.单摆振动的周期
师:决定单摆振动的周期的因素可能有哪些?
学生进行猜想:
单摆振动的周期可能与振幅、摆球质量、摆长、重力加速度及空气阻力有关.
师:请同学们分组讨论,利用我们的铁架台,几个单摆,如何进行实验;
生:用控制变量的思想,进行对比实验
师:将学生的活动单展示
生分组实验
实验一:将摆长相同,最大偏角相同(振幅相同),质量不同两个摆球同时释放。
结论:周期与摆球质量无关。
实验二:将摆长相同,质量相同,最大偏角不同(振幅不同)两个摆球同时释放。
结论:周期与振幅无关。
实验三:将最大偏角相同 ,质量相同,摆长不同两个摆球同时释放。
结论:摆长越长,周期越大
各组对实验结果分析比较后,总结得到:单摆摆动的周期与单摆的振幅无关,与单摆的摆长、重力加速度有关.
教师讲:早在四百年前,伟大的物理学家伽利略就研究了单摆的周期问题,请同学们阅读下列两则材料;
生阅读
师:思考一:广州人所买的摆钟,走时不准的原因是什么?应该如何调整?
生:两地重力加速度不同,广州重力加速度较小,应减小摆长!
师:很好!哪位同学来总结一下你今天这节课学到了那些内容?
生:1、 单摆的定义
2、从图象和力的角度证明单摆的振动是简谐振动
3、利用控制变量法探讨单摆的周期
4、单摆的周期公式及应用
师:我们下一节课将研究单摆周期公式的应用,下课!
三、巩固练习
1.单摆由________和成______组成,保证单摆做简谐运动的关键控制因素是_____.
2.秒摆的周期是______(g=9.8 m/s2)时,秒摆的摆长大约是_______米.(取两位有
效数字) x L mg mg F =⋅=θsin 回) ( L mg k = 令 L
x ≈
θsin
3.一个做简谐运动的单摆,如果将它的摆角变小,下列说法正确的是
A.振动时的总能量不变
B.振幅不变
C.振动周期不变
D.振子到达平衡位置时的速率不变
4.关于单摆做简谐运动的回复力正确的说法是
A.就是振子所受的合外力
B.振子所受合外力在振子运动方向的分力
C.振子的重力在运动方向的分力
D.振子经过平衡位置时回复力为。