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1、单摆单摆教学设计教学设计 【教学目标】： 知识目标： 1、掌握单摆的构造 2、掌握单摆的回复力是重力沿切线方向的分力 3、掌握单摆在偏角很小时可以近似地做简谐运动 4、掌握单摆振动的特点及周期公式 能力目标： 1、掌握力的分解原则按作用效果分解 2、初步掌握近似处理方法 3、初步掌握因素分析法，能对问题进行定性分析 4、会用控制变量法设计探索性实验，并对数据进行分析 德育目标： 1、初步掌握抓住主要因素，忽略次要因素辨证唯物主义思想2、对学生进行实事求是的科学思想熏陶 重点： 1、单摆振动的回复力 2、单摆的偏解很小时满足简谐运动的条件3、通过定性分析、实验、数据分析得出单摆周期公式 难点：
2、单摆振动的回复力 【教具准备】：摆长、摆球大小和质量不一样的单摆四只，砂摆一只，CIA 课件一个等等。【教学过程】： 一、告知教学目标 师：看新标题板书：单摆二、回顾原有相关知识，引入新课师：问简谐运动的条件是什么？ 生：答师：日常生活中那些现象属于机械振动？ 生：答（秋千，钟摆，鼓，地震等等）师：1、打出动画：秋千的摆动，钟摆的摆动2、问：秋千和钟摆的摆动有哪些共同点？ 生：答师：秋千和钟摆最终为什么一定会停下来呢？ 生：有空气阻力存在 师：我们能不能由秋千和单摆摆动的共性及忽略空气阻力，抽象出一个简单的物理模型呢？生：学生相互讨论的后让几个同学回答三、呈现新知识 （一）单摆模型解说 师：1
3、、由学生讨论后总结出单摆的构造：一根不可伸长的细 线下面悬挂一个密度大的小球就组成了单摆。2、单摆的特征：摆线不可伸长，质量可忽略；小球要小， 质量要大。 单摆振动的回复力分析 实验演示单摆的振动 回复力分析 师：（问）单摆做什么运动？ 生：答 师：（问）单摆在振动过程中受到哪些力作用？ 生：答 师：教师由学生的回答板书单摆受力分析图并打出单摆振动的动画。 师：单摆振动的回复力是谁？ 学生讨论后让学生回答。 （可能有重力和拉力的合力，拉力水平方向的分力，重力沿切 线方向的分力等）师：单摆振动时在竖直平面内做变速圆周运动，重力和拉力的合力产生两种效果：使小球 做圆周运动，速度大小发生变化。从匀速
4、圆周运动知识知道，向心力只改变物体运动的速 度方向，因而单摆做变速圆周运动的圆复力就是合力在切线方向的分力，这个分力也是重 力沿切线方向的分力。师：板书sinmgF 回单摆做简谐运动的条件 师：（问）回复力的方向在什么情况下，可与位移方向相反？ 生：讨论后让学生回答（教师 肯定：在偏角很小时，摆长远大于振幅时） 师：偏角很小时单摆振动的运动轨迹与直线非常接近了。 师：多媒体打出正弦与角度弧度制的大小关系角度12345Sina0.017450.03490.05320.06980.0872A0.017450.03490.05320.06990.0873(三)单摆做简谐运动时的图象 图象猜测： 让学
5、生相互讨论，分析出单摆做简谐运动的图象实验演示图象：注意实验用的砂子要细而均匀，在抽动的纸板上用双面胶贴住，这样便 于把砂子粘住。 实验后用多媒体模拟演示一下实验。（四）单摆振动的周期 单摆振动周期的因素分析 师：什么是振动的周期？ 生：答 师：单摆振动的周期可能与哪些因素有关？ 生：可能与摆球的质量，振幅的大小，摆长的长短，重力加速度等等因素有关 在教师启发下对上述因素定性进行逐个分析，得出周期可能与摆长，重力加速度，振幅有 关，可能与质量无关。 实验演示 比较实验：（1）A,g,l 一样，两个质量不同的单摆的振动周期是否不一样（2）m,g,l 一样，振幅不一样的两个单摆的振动周期是否不一样
6、（3）A,m,g 一样，摆长 l 不一样的两个单摆的振动周期是否不一样（4）A,m,l 一样，在一个单摆的下面放一只磁铁，另一只单摆下面不放，这两个 单摆的振动周期是否不一样 实验结论：单摆的周期与摆长 l 和重力加速度有关，与摆球的质量和振幅无关 定量探索 探索 T 与 l 的关系 两只单摆，其中一只单的摆长为 1m,另一只单摆的摆长为 0.8m，让它们同时振动起来，把学生分成两组分别数这 两个单摆振动的次数，根据一相同的时间内的振动次数 的关系，就能推算出这两个单的周期关系改变这两个单摆的摆长之间的比值关系，重做实验四次根据摆长的周期之间的关系，得出lT 给出惠更斯单摆周期公式：glT2单
7、摆周期公式应用： 1.制造机械摆钟，频率的大小表示摆钟的快慢。 2.同一地点摆钟快慢的调节，不同地点的调节 3.测定当地的重力加速度。 在自由振动过程中，同时接通电磁摆球、圆形电磁铁 电源，我们看到摆球的振动立刻 明显变慢了，这是由于摆球受到了电磁铁强磁场的作用（排斥） ，改变了摆球在竖直方向上 的受力情况。这种改变相当于在摆长不变 的情况下，减小了摆球所在位置的加速度 g。实 验显示，单摆周期随着加速度 g 的减小而增大，与单摆振 动规律相符。另外，改变电磁摆球或圆形电磁铁两者其中 一 个的电流方向，让他们产生的磁性相互吸引，即可演示 与实验 1 中现象相同的实验。以上两个实验，在摆长不变的
8、情况下，改变摆球的受 力情况，从而得到相当于改变单摆所在位置的加速度 g， 演示了单摆周期随着加速度 g 的改变也随之发生变化。实 验现象明显，又因是在单摆自由振动过程中，直接 改变摆 球的受力，前后周期变化可比性较强。学生通过观察、感 受、比较，定性地验证了单摆运动规律，加深了对单摆周 期公式的理解，并提高了运用能力。等效重力加速度mT静g四、知识整合和应用 1、如右图所示，悬挂于同一点的两个单摆的摆长相等，A 的质量 大于 B 的质量，O 为平衡位置，分别把它们拉离平衡位置同时释放， 若最大的摆角都小于 5，那么它们将相遇在 （ ） 点 点左侧 点右侧 无法确定2、在光滑圆弧凹槽的一端，在
9、圆弧的圆心。半径远大于 弧长。、同时无初速释放，谁先到达点？3、一小球挂于 O 点，细线长为 l，O 点正下方 l /2 处有一铁 钉。将小球拉至 A 处无初速释放，摆角很小，问这样的一个 摆的周期是多少？【课堂小结】： 单摆：一根不可伸长的细线下面悬挂一个密度大的小球就组成了单摆 单摆的回复力：重力沿切线方向上的分力 Fmgsin 单摆做简谐运动的条件：最大偏角不超过 50单摆做简谐运动的周期：glT2【板书设计】：单单 摆摆1、单摆：一根不可伸长的细线下面悬挂一个密 度大的小球就组成了单摆 2、单摆的回复力：重力沿切线方向上的分力 Fmgsin 3、单摆做简谐运动的条件：最大偏角不超过 504、单摆做简谐运动的周期：glT2草 稿 区
