物理-人教版-选修3-4-教学设计6：11.4 单摆.doc-第十一章 机械振动-教学设计.doc

淘出优秀的你httpwww91taokecomwww91taokecom联系电话4000916716114单摆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时的振动淘出优秀的你httpwww91taokecomwww91taokecom联系电话40009167162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1什么是单摆1学生自学阅读课文有关内容2学生回答什么是单摆淘出优秀的你httpwww91taokecomwww91taokecom联系电话4000916716如果悬挂小球的细线的伸缩和质量可以忽略线长又比球的直径大得多这样的装置叫单摆3激励评价并提出问题为什么对单摆有上述限制要求呢4教师讲解线的伸缩和质量可以忽略使摆线有一定的长度而无质量质量全部集中在摆球上线长比球的直径大得多可把摆球当作一个质点只有质量无大小悬线的长度就是摆长5总结通过上述学习我们知道单摆是实际摆的理想化的物理模型教师引导从前学过的物理模型引申为物理研究的一种科学方法2单摆的摆动1介绍单摆的平衡位置出示一个单摆分析当摆球静止在O点时摆球受到哪些力的作用这些力有什么关系抽学生回答摆球受到重力G和悬线的拉力作用这二个力是平衡的教师强调总结当摆球静止于O点时摆球受到的重力G和悬线的拉力彼此平衡O点就是单摆的平衡位置2单摆的摆动演示用力将摆球拉离平衡位置使摆线与竖直方向成一角度然后释放并用CAI课件模拟提问同学们认为摆球做什么运动学生可能答以悬挂点为圆心在竖直平面内做圆弧运动学生还可能答摆球以平衡位置O为中心振动教师总结摆球沿着以平衡位置O为中点的一段圆弧做往复运动这就是单摆的振动问是什么原因导致摆球以平衡位置O为中点的一段圆弧做往复运动呢用CAI课件模拟摆球所做的运动分析如图甲www91taokecom91淘课网摆球被拉到位置a时摆球受到重力mg绳的拉力F且mg与拉力F不再平衡所以摆球在这两个力的共同作用下将沿以O为中点的一段圆弧做往复运动淘出优秀的你httpwww91taokecomwww91taokecom联系电话40009167163关于单摆的回复力1老师说明在研究摆球沿圆弧的运动情况时不考虑与摆球运动方向垂直的力而只考虑沿摆球运动方向的力如图乙所示www91taokecom91淘课网2因为垂直于v所以我们可将重力G分解到速度v的方向及垂直于v的方向且1sinmgsin2Gcosmgcos3说明正是沿运动方向的合力1mgsin提供了摆球摆动的回复力www91taokecom91淘课网4关于单摆做简谐运动的条件推导在摆角很小时sinwww91taokecom91淘课网又回复力Fmgsinwww91taokecom91淘课网mgwww91taokecom91淘课网表示摆球偏离平衡位置的位移l表示单摆的摆长师生分析得到在摆角很小时回复力的方向与摆球偏离平衡位置的位移方向相反大小成正比单摆做简谐运动教师讲我们知道简谐运动的图象是正弦或余弦曲线那么在摆角很小的情况下既然单摆角度正弦值弧度值10017450017452003490003491300523400523640069760069815008716008727601045301047270121870122178013917013963淘出优秀的你httpwww91taokecomwww91taokecom联系电话4000916716做的是简谐运动它振动的图象也是正弦或余弦曲线做课本教材图的演示实验并用实物投影仪投影注射器喷出的墨水落到匀速拉动的白纸上形成的图象是简谐运动的图象总结从理论上和实际得到的图象中均可看出在摆角很小的情况下单摆做简谐运动4单摆振动的周期1提出问题决定单摆振动的周期的因素有哪些2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3教师说明在摆角很小时空气阻力较小可以忽略4学生分组做对比实验对比实验甲组当摆长为1m时使振幅18cm测出单摆的周期T1乙组当摆长为1m时使振幅25cm测出单摆的周期2对比实验甲组当摆长为时使摆球质量为测出单摆的周期2乙组当摆长为时用橡皮泥均匀地粘在摆球周围测出单摆的周期2对比实验甲组当摆长为时使用一定的质量的摆球测出单摆的周期3乙组当摆长为064时使用和甲组质量相同的摆球测出单摆的周期3对比实验甲组单摆的摆球用铁球质量为m测出单摆的周期4乙组在甲组单摆摆球的平衡位置下方放一块磁铁相当于重力加速度增大测出单摆的周期4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荷兰物理学家惠更斯研究了单摆的摆动定量得到单摆的周期2www91taokecom91淘课网即单摆振动时具有如下规律a单摆的振动周期与振幅的大小无关单摆的等时性淘出优秀的你httpwww91taokecomwww91taokecom联系电话4000916716单摆的振动周期与摆球的质量无关单摆的振动周期与摆长的平方根成正比单摆的振动周期与重力加速度的平方根成反比5单摆周期公式的应用1惠更斯利用摆的等时性发明了带摆的计时器摆的周期可以通过改变摆长来调节计时很方便2单摆的周期和摆长容易用实验准确地测定出来所以可利用单摆准确地测定各地的重力加速度四课堂小结通过本节课学习我们知道1单摆是一种理想化的振动模型单摆振动的回复力是由摆球重力沿圆弧切线方向的分力mgsin提供的2在摆角小于5时回复力Fwww91taokecom91淘课网单摆的振动可看成简谐运动3单摆的振动周期跟振幅摆球质量的大小无关跟摆长的平方根成正比跟重力加速度的平方根成反比即www91taokecom91淘课网五布置作业课后练习