5.学生实验：用单摆测定重力加速度.doc

单摆教学案 一发展学生核心素养：1.通过创设学生感兴趣的问题情境，引导学生运用已有的简谐运动及其图象，振幅、周期、频率、简谐运动的回复力和能量等概念和规律分析单摆模型，学会用守恒定律解决问题的方法。2.作为简谐运动的应用实例，学习单摆的运动规律、受力情况和图象特点，加强对单摆内容的理解、深化。3会做“用单摆测量重力加速度的大小”的实验，能恰当选用基本的实验器材进行实验，会设计实验方案，能对实验器材进行规范操作，获得实验数据。能通过不同方式分析数据，获得结论，并尝试作出解释。能用科学的语言撰写实验报告。二教学重点、难点:1.理解单摆做简谐运动的受力条件，并体会物理学中常用的近似的方法。2.通过实验观察、设疑、释疑的方式引入单摆周期公式，培养学生探求和分析新问题的能力并加深对公式的物理意义的理解。三教学方法实验观察法、分析归纳法、讲练法四教学过程：【前置学习】简谐运动可以根据其运动学特征和力的特征来定义。那么根据其运动学特征的定义是什么？ 根据其力的特征的定义是什么？【新知探究】（一）什么是单摆？阅读课本第14页第1、2段，思考：什么是单摆？ 1.仔细观察右图所示三个摆，判断它们是不是单摆，为什么？ （提示：从细线质量、长度、摆球所受空气阻力几方面考虑。）单摆由什么构成？其“理想化”体现在哪里? 2.单摆摆动时摆球在做振动，它是不是在做简谐运动，请结合前置学习第1题提出你的验证方法？3.观察课本第15页的演示实验，画出的振动图像是怎样的曲线？(提示：根据X-t图像判断有一定难度，因为我们无法直观地判断曲线的种类。)（二）单摆的回复力阅读课本第15页单摆的回复力部分，完成下列问题。 1.摆球在A A间运动时，是什么力使它总能回到O点?其大小是多少？2.在偏角很小时，若设单摆的回复力为F，摆长为l，摆球对O点的位移为,则F与的关系是怎样的？3.单摆的振动可看作简谐运动的条件是什么？跟踪训练1 下列关于单摆的说法正确的是（ ）A.单摆作简谐运动时，到达平衡位置时回复力为零.B.单摆的回复力是摆球重力沿细线方向的分力.C.只有在偏角很小时，单摆的振动才可视为简谐运动.D.单摆作简谐运动时，到达两振动端点时合力为零.（三）单摆的周期1.单摆的振动可视为简谐运动时，请你猜想它的周期可能与哪些因素有关？2.你将怎样探究周期与这些可能因素的关系？如何设计研究的实验方案？用到了什么实验方法？ 观察对比性演示实验并记录结果：3.通过实验探究，你得出的结论是什么？思考：如何探究周期和重力加速度的关系？启发与演示：虽然我们所在地理位置的重力加速度不能改变，但是我们可以为研究的单摆模拟出不同的重力速度环境。（1）模拟重力加速度为0的情况实验结果：实验分析：实验表明：（学生归纳）（2）模拟重力加速度增大的情况演示实验：如图，两个相同的单摆相隔一定距离做同振幅摆动，摆动过程中突然在其中一个摆球的正下方放置一块强磁铁，要求学生观察该摆球以后的摆动快慢。实验结果：实验分析：实验表明：（学生归纳）4. 阅读第16页实验，思考：怎样探究周期与摆长的定量关系？用什么仪器测量周期、摆线长和小球直径的大小？小组讨论，得出实验方案和所采用的器材，分组实验。实验记录：摆球直径d= m 实验次数线长(m)摆长(m)30次全振动时间(s)周期(s)12345数据处理：5.单摆简谐振动时的周期公式荷兰物理学家惠更斯研究了单摆的摆动，定量得到：单摆做简谐运动的周期T跟摆长L的二次方根成正比，跟重力加速度g的二次方根成反比，跟振幅、摆球的质量无关。跟踪训练2 下列关于单摆作简谐运动时振动周期的说法中正确的是 （ ） A.单摆的振动周期与摆球质量无关. B.振幅越大，单摆的振动周期越大.C.在探究周期与摆长的定量关系时，测量单摆周期所用的仪器是摆钟.D.将一单摆由珠穆朗玛峰的山脚移到山顶时，其振动周期变长了.【自我演练】1.下列关于单摆的说法正确的是 ( )A.选择摆球时，只要质量大些即可，不必考虑体积大小.B.摆球经过平衡位置时，其合力竖直向下.C.单摆作简谐运动的周期与其振幅大小无关.D.摆球经过平衡位置时其回复力为零.2.一个摆钟从甲地拿到乙地，它的钟摆摆动加快了，则下列对此现象的分析及调准方法的叙述中正确的是 ( )A.甲乙，将摆长适当增长 B.甲乙，将摆长适当缩短C.甲乙，将摆长适当增长 D.甲乙，将摆长适当缩短【课后思考】用空心铁球内部装满水做摆球，若球正