《单摆》教学设计

1、单摆教学设计 （人教版，选修 3-4 ） 一、教学目标 （一） 知识与技能 1.1. 认识单摆模型； 2.2. 懂得作单摆的受力分析，并能推导回复力公式； 3.3. 掌握显示单摆图像的沙漏实验； 4.4. 了解单摆的周期跟什么因素有关，掌握单摆周期公式； 5.5. 了解单摆在实际中的应用，运用单摆周期公式解决实际问题。 （二） 过程与方法 1.1. 理论与实践相结合； 2.2. 培养化抽象为具体的能力及逻辑推理能力； 3.3. 学会用近似法推导公式。 （三）情感态度与价值观 1.1. 逐步养成学会质疑、思考的习惯； 2.2. 培养学生合作学习的意识。 二、重难点 （一）难点：证明单摆来回摆动是

2、简谐运动。 （二）重点：单摆周期公式及其应用。 三、教学设计过程 （一）趣味实验引入 1 1给学生看一段课前录制好的视频。 视频中，水杯先是来回运动 （几乎在一水平线上做来回运动） ；让学生猜想， 水杯的运动是怎样实现的。再把水杯运动的“真相”告诉学生：水杯被一根长绳 所系，在来回摆动。 2.2.游戏 课前，在教室门口吊着水杯，让一学生站着不能动，手拉起水杯紧贴鼻子处, 并释放。（释放前，强调改学生不能动，营造紧张氛围，让全班学生猜想后果） 试验后，让亲身经历的学生说一两句感受。 3.3. 教师引导学生进入本节课的教学要点 在视频中，水杯的摆动幅度越来越小，在游戏中，水杯撞不到鼻子，也就是 摆

3、动的幅度也越来越小，这是为什么呢？ 预计学生会回答，这是阻力影响的结果。 （二）单摆模型 1.1. 教师：在生活中，我们经常看到悬挂起来的物体在竖直面内来回摆动，我们 这节课的任务，就是研究这类模型的运动。我们用细绳悬挂着一个小球来代替它 们，如果 J 线的质量和球的质量相比可以忽略，球的直径和线的长度相比可以忽略, 球所受的空气阻力和球的重力相比可以忽略，就可以把这样的装置叫做单摆。 2.2. 引导学生总结单摆的特点： （1 1） 线的质量和球的质量相比可以忽略； （2 2） 球的直径和线的长度相比可以忽略； （3 3） 球所受的空气阻力和球的重力相比可以忽略。 （三）证明单摆的运动是简谐运

4、动 1.1. 回顾简谐运动的规律，并引导学生如何设计实验证明单摆的来回摆动是简谐运 动。 （1 1） 简谐运动规律：振动图像是一条正弦曲线；回复力 F F= =- -kx.kx. （2 2） 引导学生从运动图像和回复力两方面探究。 2.2. 教师演示：从振动图像证明 教师演示实验：在水球下方放一轨道，调节轨道一端高度，让小车能够带着 薄纸板做匀速直线运动（通过位移记录时间），在水中中装满水。把水球拉开- 小角度并释放，同时释放小车使其做匀速直线运动。 最终流在薄纸板上的水的痕迹所成的图形刚好是正弦图像， 证明水球做的是 简谐运动。 3 3学生合作推导：从回复力证明 同桌讨论如何推导小球来回摆动

5、的回复力，并通过数码展示台展示学生的推 通过推导，可以证明，单摆做的是简谐运动。 （四） 单摆的周期 教师：单摆的来回摆动属于简谐运动，那么我们怎样求单摆的振动周期呢？ 单摆的振动周期和那些因素有关呢？ 学生猜想：小球质量、摆长、振幅 学生实验探究 实验器材：铁架台、不同材质的小球、绳子、秒表。 教师提示实验方法：控制变量法 学生分组设计方案，并动手实验。 通过实验，可以分析单摆周期与摆长有关，与小球质量、振幅大小无关， 。 数据处理：通过大致分析，可知单摆周期 T T 与摆长的二次方 I I2有关。教师将 学生的实验数据录入电子表格，并且生成图像，得到一条倾斜的直线。从图线可 以得到关系式 （五） 单摆周期公式的应用 1 1 实际应用：周期是 2s2s 的单摆叫秒表，已知 g =10m/s2，求秒摆的摆长。导过程。 （直接应用单摆周期公式就可以求解） 2.2.分组讨论：用单摆测重力加速度 g g 实验原理：由