1.3 单摆 教案.doc

单摆教案一教学目标知识目标知道什么是单摆理解单摆振动的回复力来源及做简谐运动的条件知道单摆的周期和什么有关掌握单摆振动的周期公式并能用公式解题能力目标观察演示实验概括出影响周期的因素培养由实验现象得出物理结论的能力二教学重点难点分析本课重点在于掌握好单摆的周期公式及其成立条件本课难点在于单摆回复力的分析三教具两个单摆摆长相同质量不同四教学过程引入新课在前面我们学习了弹簧振子知道弹簧振子做简谐运动那么物体做简谐运动的条件是什么答物体做机械振动受到的回复力大小与位移大小成正比方向与位移方向相反今天我们学习另一种机械振动单摆的运动二进行新课阅读课本第页到页第一段思考什么是单摆答一根细线上端固定下端系着一个小球如果悬挂小球的细线的伸长和质量可以忽略细线的长度又比小球的直径大得多这样的装置就叫单摆物理上的单摆是在一个固定的悬点下用一根不可伸长的细绳系住一个一定质量的质点在竖直平面内摆动所以实际的单摆要求绳子轻而长摆球要小而重摆长指的是从悬点到摆球重心的距离将摆球拉到某一高度由静止释放单摆振动类似于钟摆振动摆球静止时所处的位置就是单摆的平衡位置物体做机械振动必然受到回复力的作用弹簧振子的回复力由弹簧弹力提供单摆同样做机械振动思考单摆的回复力由谁来提供如何表示平衡位置当摆球静止在平衡位置点时细线竖直下垂摆球所受重力和悬线的拉力平衡点就是摆球的平衡位置回复力单摆的回复力回单摆的振动是不是简谐运动呢单摆受到的回复力回如图虽然随着单摆位移增大也增大但是回复力的大小并不是和位移成正比单摆的振动不是简谐运动但是在值较小的情况下一般取在误差允许的范围内可以近似的认为近似的有又回复力的方向始终指向点与位移方向相反满足简谐运动的条件即物体在大小与位移大小成正比方向与位移方向相反的回复力作用下的振动为简谐运动所以当时单摆振动是简谐运动图条件摆角位移大时单摆的回复力大位移小回复力小当单摆经过平衡位置时单摆的位移为回复力也为思考此时单摆所受的合外力是否为单摆此时做的是圆周运动做圆周运动的物体受向心力单摆也不能例外也受到向心力的作用引导学生思考单摆作圆周运动的向心力从何而来在平衡位置摆球受绳的拉力和重力的作用绳的拉力大于重力它们的合力充当向心力所以单摆经过平衡位置时受到的回复力为但是所受的合外力不为单摆的周期我们知道做机械振动的物体都有振动周期请思考单摆的周期受那些因素的影响呢生可能和摆球质量振幅摆长有关单摆的周期是否和这些因素有关呢下面我们用实验来证实我们的猜想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首先我们研究摆球的质量对单摆周期的影响那么就先来看一下摆球质量不同摆长和振幅相同单摆振动周期是不是相同演示将摆长相同质量不同的摆球拉到同一高度释放现象两摆球摆动是同步的即说明单摆的周期与摆球质量无关不会受影响这个实验主要是为研究属于简谐运动的单摆振动的周期所以摆角不要超过接下来看一下振幅对周期的影响演示摆角小于的情况下把两个摆球从不同高度释放由一名学生来完成实验验证教师加以指导现象摆球同步振动说明单摆振动的周期和振幅无关刚才做过的两个演示实验证实了如果两个摆摆长相等单摆振动周期和摆球质量振幅无关如果摆长不等改变了这个条件会不会影响周期演示取摆长不同两个摆球从某一高度同时释放注意要由一名学生来完成实验验证教师加以指导现象两摆振动不同步而且摆长越长振动就越慢这说明单摆振动和摆长有关具体有什么关系呢荷兰物理学惠更斯研究了单摆的振动在大量可靠的实验基础上经过一系列的理论推导和证明得到单摆的周期和摆长的平方根成正比和重力加速度的平方根成反比周期公式同时这个公式的提出也是在单摆振动是简谐运动的前提下条件摆角由周期公式我们看到与两个因素有关当一定与成正比当一定与成反比都一定就一定了对应每一个单摆有一个固有周期三课堂小结本节课主要讲了单摆振动的规律只有在时单摆振动才是简谐运动单摆振动周期例已知某单摆的摆长为振动周期为试表示出单摆所在地的重力加速度