高中物理教案(振动03)

1、高中物理教案（振动03）课题：单摆目标：一、知识与技能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1. 通过单摆的教学，知道单摆是一种理想化的模型，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和思维能力。三、情感态度价值观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，单摆的振动也有

2、所不同，理解量变和质变的变化规律。3、初步掌握抓住主要因素，忽略次要因素辨证唯物主义思想4、对学生进行实事求是的科学思想熏陶重点：1.了解单摆的构成；2.知道单摆的回复力的形成；3.单摆的周期公式。难点：1、单摆振动的回复力2、单摆振动的周期跟什么有关。教具：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。过程：前提测评教师：在生活中我们经常可以看到悬挂起来的物体在竖直平面内摆动，比如一端用细线系住的小球在竖直平面内摆动。提问：这个小球运动的特点是什么？学生讨论回答：小球在竖直面内往复运动。教师：小球的这种摆动在实际中的应用是很广泛的，比如荡秋千、挂钟的摆动等。教师：秋千和

3、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？那么这样的模型属于一种什么运动呢？这节课我们就来共同研究这个问题。新课教学一、什么是单摆教师：我们现在研究运动总是从最简单、最基本的运动入手，因此研究摆动我们也要从最简单、最基本的摆动入手。这种摆动实际上就是刚才所演示的小球的运动，只不过条件有所限制：如果悬挂小球的细线的伸缩和质量可以忽略，线长又比球的直径大得多，这时小球所做的运动就是最简单、最基本的摆动。像这样的装置就叫做单摆。摆线1. 构造:摆球从单摆的定义中可以看出，符合下列条件的装置叫做单摆：ra线的伸缩和质

4、量可以忽略这样可以使摆线有一定长度而无质量，2、条件单'摆的质量全部集中在摆球上；b.线长比球的直径大得多这样可以把摆球当作是一个质点，只有质量无大小，悬线的长度就是单摆的摆长。小结:通过上述分析，我们知道单摆又是一个理想化的模型，是实际摆的理想化。二、单摆的特点1、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

5、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：板书卩回=mgsin问：单摆的回复力是摆球所受的合力吗？2、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12345Sina0.017450.03490.05320.06980.0872A0.017450.034

6、90.05320.06990.0873在偏角很小时，sin、；、£,而=,所以sin二壮.xmg则F回二mgsin用匚mgxll单摆的运动这时可以当做简谐运动来处理.三、单摆做简谐运动时的图象1图象猜测：让学生相互讨论，分析出单摆做简谐运动的图象2、实验演示图象：（1）下面的木板不动，让砂摆振动。现象：砂在木板上来回划出一条直线，说明振动物体仅仅只在平衡位置两侧来回运动，但由于各个不同时刻的位移在木板上留下的痕迹相互重叠而呈现为一条直线。问：砂子堆砌在一条直线上，堆砌的沙子堆，它的纵剖面是矩形吗？学生答：砂子不是均匀分布的，中央部分（即平衡位置处）堆的少，在摆的两个静止点下方，砂子堆

7、的多（如图2），因为摆在平衡位置运动的最快。图2讲解：质点做的是直线运动，但它每时刻的位移都有所不同。如何将不同时刻的位移分别显示出来呢？（2）让砂摆振动，同时沿着与振动垂直的方向匀速拉动摆下的长木板（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）。图3现象：原先成一条直线的痕迹展开成一条曲线。3、实验后用多媒体模拟演示一下实验。四、单摆振动的周期1、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，

8、重力加速度，振幅有关,可能与质量无关。2、实验演示比较实验：（1）A,g,l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(3) A,m,g样，摆长I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I和重力加速度有关，与摆球的质量和振幅无关过渡:到底是什么关系呢？荷兰物理学家惠更斯经过研究发现单摆做简谐运动的周期T跟摆长I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，并且确定了单摆周期的公式:五

9、、单摆的应用教师:单摆在实际中有很多应用，比如利用单摆的等时性，惠更斯发明了摆钟；禾U用单摆周期与重力加速度的关系，还可以测出当地的重力加速度；还可以利用单摆周期与摆长的关系，测出单摆的摆长。学生推导:例题1计算演示中摆长为1米的摆的周期，与测量值进行比较T=2J=2sV9.8说明：常用的秒摆周期为2s,摆长约为1m例题2、一秒摆，在同一地点要使它的周期减小为1秒，则应使：A振动的振幅增大为原来的2倍B摆球的质量减小为原来的一半C单摆的摆长减小为原来的一半D单1摆的摆长减小为原来的14例题3、在北京校准的带有摆锤的座钟，如果移动上海或广州使用，摆锤振动的周期将发生怎样的变化？这只座钟的走时将变

10、快还是变慢？应该怎样调整才能使它走时准确？又若在夏季校准的座钟到了冬季，它的走时将会发生怎样的变化？应如何调整？5、思考：用空心铁球内部装满水做摆球，若球正下方有一小孔，水不断从孔中流出，从球内装满水到水流完为止的过程中，其振动周期的大小是.A.不变B.变大C.先变大后变小再回到原值D.先变小后变大再回到原值四、几种非常规摆几种摆模型，并求出T课堂巩固课堂总结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F=mgsina3、单摆做简谐运动的条件：最大偏角不超过5°4、单摆做简谐运动的周期:板书设计单摆-摆线1.构造:-摆球2.

11、特点:做简谐运动条件:0v5°3.周期:T=2n1g4.应用教学总结作业布置C1、关于单摆及其振动的叙述，哪一条是不正确的A、对于单摆来说，摆线的伸缩要小到忽略不计，摆球的直径比摆线要短得多，摆球的质量比摆线要大得多B、放开摆球后，摆球在重力和线的拉力的作用下做振动C、只要满足单摆的条件（指A所列条件）其振动就是简谐振动D、单摆的振动跟弹簧振子的振动不同，它是沿一段圆弧的往复运动B2、单摆作简谐振动的回复力是A摆球的重力B摆球的重力沿圆弧切线分力C摆线的拉力D摆球重力与摆线拉力的合力ACD3个作简谐振动的单摆周期是1秒A、摆长缩短为原来的四分之一时，频率是2赫兹B、摆球的质量减小到原

12、来的四分之一时，周期是4秒C、振幅减为原来的四分之一时周期是1秒D、如果重力加速度减为原来的四分之一时，频率是0.5赫兹B4、若单摆的摆长不变，摆球的质量增加为原来的4倍，摆球经过平衡位置时的速度减1为原来的一，则单摆振动时A、频率不变，振幅不变B、频率不变，振幅改变C、频率改2变，振幅改变D、频率改变，振幅不变B5、把调准的摆钟，由北京移至赤道，那么摆钟的周期A变慢了要使它恢复准确，应该增加摆长B变慢了要使它恢复准确应缩短摆长C变快了要使它恢复准确，应该增加摆长D变快了要使它恢复准确，应该缩短摆长A6、一单摆摆长为98厘米，在t=0时开始从平衡位置向右运动，则当t=1.2秒时，下列关于摆球运

13、动的描述正确的是A正向左做减速运动，加速度正在增加B正向左做加速运动，加速度正在减小C正向右做减速运动，加速度正在增加D正向右做加速运动，加速度正在减小D7、一个单摆摆长为I,在摆线悬点的正下方3-L处钉了一枚钉子，则此摆的4振动周期将变为A、2n1Bg2m的光滑圆弧面,B8.如图9-4-9所示，曲面AO是一段半径为圆弧与水平面相切于0A和AO弧的中点B由静止释放，到达图9-4-9点，AO弧长10cm现将一小球先后从曲面的顶端底端0的速度分别为vv2,所经历的时间分别是C.v1=v2,h=t2D.上述三种都有可能A.V!:v2,ti:t2B.V!v2,ti=t29、水星半径和地球半径之比是1:3,水星的平均密度与地球的平均密度之比是3:5,如果把地球上的一个单摆移到水星上去，则它在水星上的周期与地球上的振动周期之比为j5：110、单摆的摆球质量为m摆长为L,最大摆角为0(小于5°),则摆球的最大回复的大小是其方向是单摆的机械能是摆线的最大张力是mgsina指向Omgl(1-cosa)11、摆长为L的单摆做简谐运动，摆球质量为m,最大偏角为a,摆球从右端最大偏角位置摆向平衡位置的过程中，回复力做的功为,摆球