人教版选修34 单摆 第1课时 教案.docx

第四节 单摆教学目标： （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时的振动。2、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）新课教学一、单摆1单摆：一根上端固定的细线，下系一个小球就构成了单摆。要求细线的质量、弹性可以忽略，线的长度比小球的直径大得多。2单摆的回复力：是摆球重力的切向分力，而不是重力与绳拉力的合力。在偏角很小的情况下，不考虑阻力时，单摆做简谐运动。3单摆的周期公式：t=2二、单摆实验：器材与装置：长约1m的轻质无弹性细线，体积小、密度大的小球，带有铁夹的铁架台，长毫米刻度尺，秒表，螺旋测微器。一定要固定悬点 ，实验时摆角约为100 。要使单摆在同一竖直平面内摆动，不能形成圆锥摆，应将摆球拉到一定位置后，由静止开始释放。5测量：摆长是悬点到球心的距离。在单摆稳定摆动时，将摆球的平衡位置作为计时参考点。若测出时间t内通过平衡位置的次数是n，则所测周期应为t/2n 。6探究周期与摆长的关系（1）猜想：影响单摆周期的可能有：振幅、摆长、摆球质量等因素。（2）研究方法：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。（3）实验探究（两个单摆，振动相位相同）：摆长和振幅相同，摆球质量不同，研究摆球的质量对单摆周期的影响。结论：单摆的周期与摆球质量无关。摆长和摆球质量相同，振幅不同，研究摆球的振幅对单摆周期的影响。结论：单摆的周期与摆球振幅无关。振幅和摆球质量相同，摆长不同，研究摆长对单摆周期的影响。结论：单摆的周期与摆长有关，且摆长越长，周期越大。（3）数据处理：能过实验发现，单摆的摆长越长，振动周期越大。（1）猜想：周期(t) 与摆长(l)的关系可能是t与l成正比；t与l2成正比 ；t与 成正比；t与 成正比。（2）验证方法：利用函数图象。7测重力加速度（1）原理：利用单摆周期公式t=2（2）数据处理：多次测量，求重力加速度的平均值。51t/sx/cm234678022甲乙11【典例分析】例1如图是甲、乙两个单摆做简谐运动的图象，则下列说法中正确的是（ ） a甲、乙两摆的振幅之比为2:1 bt=2s时，甲摆的重力势能达到最大，乙摆的动能达到最大 c甲、乙两摆的摆长之比为1：4 d甲、乙两摆摆球在最低点时的向心加速度大小一定相等解析（1）从简谐运动的图象中可直接读出甲、乙的振幅和周期。（2）运用单摆的周期公式求解摆长。（3）根据竖直平面的圆周运动模型，研究摆球在最低点时的向心加速度。答案：ac例2如图所示，一向右运动的车厢顶上悬挂着两个单摆m、n，它们只能在图示平面内摆动。某一时刻出现图示情景。由此可知车厢的运动及两单摆相对车厢的运动情况可能是（ ）a、车厢做匀速直线运动，m在摆动，n静止b、车厢做匀速直线运动，m在摆动，n也在摆动c、车厢做匀速直线运动，m静止，n也静止d、车厢做匀加速直线运动，m在摆动，n也在摆动 解析（1）这是某一时刻出现的振动情景，应该考虑到振动的相位问题。（2）车厢做匀速直线运动时，单摆的平衡位置在最低点，故m一定在摆动，而n可能在摆动，也可能静止，所以a、b选项均正确，而c选项错误。（3）若车厢向右做匀加速直线运动，则单摆的平衡位置在最低点的左侧，n不在平衡位置上，故m可能在摆动也可能静止，而n一定在摆动，所以d选项正确。答案：abd.例3某学生利用单摆测定重力加速度实验，在以下各个实验步骤中是否有错误，如果有，请将错误的地方加以改正。1取一根丝线，一端穿过摆球的小孔，然后打一个结，另一端缠绕在固定在铁架台上的细铁棒上2用米尺量得的丝线长80cm作为摆长3将摆球向一侧偏离150后放开摆球4在放开摆球的同时开始计时5记下摆球完成一次全振动的时间作为周期t6把所得数据代入公式即可解析1中：悬点应该固定2中：悬点到球心间的距离才是摆长3中：最大偏角不能超过1004中：应在摆球经过平衡位置时计时5中：应该测量多次全振动，再求周期6中：应该多测量几组数据，用各组的l、t求出各组的g后，再取平均【知识检测】1下列有关单摆运动过程中受力的说法中，正确的是（ ）a、回复力是重力和摆线拉力的合力b、回复力是重力沿圆弧方向的一个分力c、单摆过平衡位置时合力为零d、回复力是摆线拉力的一个分力2将秒摆（周期为2 s）的周期变为1 s，下列措施可行的是（ ）a、将摆球的质量减半 b、振幅减半c、摆长减半 d、摆长减为原来的3一个打磨得很精细的小凹镜，其曲率很小可视为接近平面将镜面水平放置如图所示一个小球从镜边缘开始释放，小球在镜面上将会往复运动，以下说法中正确的是（ ）a小球质量越大，往复运动的周期越长b释放点离最低点距离越大，周期越短c凹镜曲率半径越大，周期越长d周期应由小球质量、释放点离平衡位置的距离，以及曲率半径共同决定4细长轻绳下端拴一小球构成单摆，在悬挂点正下方摆长处有一个能挡住摆线的钉子a，现将单摆拉开一个小角度，然后无初速地释放，对于以后的运动，下列说法中正确的是 ( ) a.摆球往返运动一次的周期比无钉子时的单摆周期小b.摆球在左、右两侧上升的最大高度一样c.摆球在平衡位置左右两侧走过的最大弧长相等d.摆线在平衡位置右侧的最大摆角是左侧的两倍5一只单摆在第一行星表面上的周期为t1，在第二行星表面上的周期为t2，若这两个行星的质量之比m1m2=41，半径之比r1r2=21，则 （ ）a.t1t2=11b.t1t2=41c.t1t2=21d.t1t2=216利用单摆测定重力加速度的实验中, 若测得的g值偏小，可能的原因是（ ） a摆球在水平面上做圆周运动b测摆长时, 仅测了线长未加小球半径 c测周期时, 把n次全振动误记为（n+1）次d摆球上端未固定牢固，振动中出现松动7在利用单摆测定重力加速度的实验中，由单摆做简谐运动的周期公式得g = l，只要测出多组单摆的摆长l和运