2024-2025学年高中物理第一章机械振动2单摆教案4教科版选修3-4

PAGE5-单摆一、教学目标（一）学问目标1.知道单摆的构造。2.知道单摆的回复力是重力沿切线方向的分力。3.知道单摆在偏角很小时可以近似地做简谐运动。4.理解单摆振动的特点及周期公式。（二）实力目标1.驾驭力的分解原则——按作用效果分解。2.初步驾驭近似处理方法。3.初步驾驭因素分析法，能对问题进行定性分析。4.会用限制变量法设计探究性试验，并对数据进行分析。（三）德育目标1.初步驾驭抓住主要因素，忽视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。二、重点与难点（一）重点1.单摆振动的回复力。2.通过定性分析、试验以及数据分析得出单摆周期公式。（二）难点单摆振动的回复力。三、教学流程图四、教学过程与教学资源设计（一）引入新课什么是单摆呢？单摆摇摆的快慢和哪些因素有关？本节课我们一起来学习选修3-4第一章其次节单摆，大家视察一个模型。（二）呈现新学问1.单摆模型解说师：细线的一端拴一小球，另一端固定在悬点上，假如忽视悬挂小球的细线的微小形变和质量，且线长又比球的直径大得多，这样的装置就叫单摆。那么是不是全部类似的物理模型都可以看做单摆呢？通过分析，我们发觉可以看做单摆的条件是：（1）摆线的伸缩可以忽视。（2）摆线质量可以忽视（3）线长比球的直径大得多——把球看成质点。明显，单摆是一种志向化的模型。2.单摆振动的回复力分析（1）试验演示单摆的振动。（2）回复力分析（与学生一起分析）。师：（问）单摆在运动过程中受到几个力的作用，分别是什么力？生：重力和绳子的拉力。师：（分析）为了探讨摆球的运动，我们分析摆球在A点所受到的力。摆球所受重力G可分解为沿圆弧切线方向上的重量G1和沿摆线方向上的重量G2；重力沿圆周切向方向的分力大致指向最低点O，正是这个力供应了使摆球振动的回复力。选平衡位置为坐标原点，水平线为x轴，当偏角很小时，弧线与x轴近似重合，即sinα≈x/l，所以单摆的回复力为F=-mgx/l（负号表示回复力F与位移x的方向相反。其中mg/l可以用一个常数k表示）。所以，上式可以写成：F=-kx。当小球运动到另一端时这个力的表达形式不变，可见单摆的运动符合物体做简谐运动的条件？师：因为单摆做的是周期性的往复运动，所以我们把单摆做一次全振动所用的时间叫做单摆的周期，那么从单摆的构成上来看，单摆运动的快慢与什么因素有关呢？3.单摆振动的周期（1）单摆振动周期的因素分析探讨生：可能与摆球的质量、振幅的大小、摆长的长短等因素有关。师：要探讨某一因素对周期的影响，采纳什么方法？生：限制变量法。演示试验：定性分析影响单摆周期大小的因素学生视察：①A、l一样时，两个质量不同的单摆的振动周期是否一样。②m、l一样，振幅不一样的两个单摆的振动周期是否一样。③A、m一样，摆长l不一样的两个单摆的振动周期是否一样。试验总结：单摆的周期与摆长l有关，与摆球的质量和振幅无关。师：前面我们主要探讨了单摆的周期和哪些因素有关，并且定量的分析了周期和摆长的关系，大家猜想还有哪个物理量能够影响单摆的周期呢？演示试验：用两个摆线相等的单摆做试验，在铁球的下面放一个电磁铁，给电磁铁通电并同时放开两个小球（为了避开干扰另一个小球可用橡胶球），可以视察到两个摆线等长的单摆运动的步调并不一样。这说明白什么问题？生：铁球下面的磁铁对小球有吸引力的作用，相当于小球的重力增加，而小球的质量不变，所以相当于g的值增大。师：通过现象我们可以看到g变大，单摆的周期怎么变更呢？生：g变大周期变小，反之g变小周期应当变大。师：这样我们找到影响单摆周期的因素，惠更斯通过大量的试验总结得出了单摆周期的精确表达式：T=2π。（三）学问整合和应用(利用ppt演示)

例1单摆作简谐运动时的回复力是：（）A.摆球的重力B.摆球重力沿圆弧切线的分力C.摆线的拉力D.摆球重力与摆线拉力的合力例2.对单摆的振动，以下说法中正确的是（）A.单摆摇摆时，摆球受到的向心力大小到处相等B.单摆运动的回复力是摆球所受合力C.摆球经过平衡位置时所受回复力为零D.摆球经过平衡位置时所受合外力为零例3一个单摆，周期是T。a.假如摆球质量增到2倍，周期将b.假如摆的振幅增到2倍，周期将c.假如摆长增到2倍，周期将d.假如将单摆从赤道移到北京，周期将e.假如将单摆从海面移到高山，周期将例4.周期T=2s的单摆叫做秒摆，试计算秒摆的摆长。(g=9.8m/s2）例4.如图所示，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（

）A.O点B.O点左侧C.O点右侧D.无法确定例6.有一单摆，其摆长1.10m,已知单摆做简谐运动，单摆30次用的时间t=60.9s,试求：①.当地的重力加速度是多大？②.假如将这个摆改成秒摆，摆长应怎样变更？变更多少？五、板书设计单摆1.单摆：细线的一端拴一小球，另一端固定在悬点上，假如忽视悬挂小球的细线的微小形变和质量，且线长又比球的直径大得多，这样的装置就叫单摆。2.单摆的回复力：重力沿运动轨迹切线方向上的分力F=mgsinα。3.单摆做简谐运动的周期：T=2π六【课后反思】本节课为公开课，从课堂内容上看较好的体现了新课程理念，情景设计合理，逻辑关系紧密，演示试验的设计能够使学生的思索有的放矢，但是在讲课的过程中，语言的精确性仍旧须要锤炼，学生在做试验的过程中细微环节问题强调不够，造成部分学生数据不精确，期盼以后能够多从学生的角度思索问题。七、点评本节课的设计体现了新课程教化教学理念，演示试验找寻周期和哪些因素有关是亮点，让学生通过分析试验，发觉单摆的摆长越长周期越大的道理