高二物理单摆

1、普通高级中学必修加选修高二物理单摆教学目标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。教学重点1.单摆的重力加速度。2.单摆的周期公式。教学难点1.单摆的回复力是由什么力提供的？2.单摆在摆角小于100时的振动是简谐运动。3.单摆的振动周期与摆球质量、振动的振幅无关。教学用具准备 自制多媒体课件教学过程安排一、 旧课回顾 前几节课，我们学习了弹簧振子，了解了简谐运动的受力特点及振动图象。提问：弹簧振子做简谐运动的回复力是有什么力提供的？（弹簧的弹力）提问：我请一位同学来

2、回答一下回复力有什么特点？提问：现在大家来回顾一下振动图象在坐标轴中是一条什么线？（正弦或余弦曲线） 它的纵坐标轴表示是什么？横坐标？（振子离开平衡位置的位移x，横坐标表示时间t）边提问边用多媒体辅助现在有这样一道题，一振子做简谐振动的振动图象如图所示，由图可知，t=4时振子（B）幻灯片投影A、速度为正的最大值，加速度为 零。B、速度为负的最大值，加速度为零。C、速度为零，加速度为正的最大值。D、速度为零，加速度为负的最大值。二、 新课教学日常生活中，我们常常见到像钟表店里的 摆钟那样的 振动，它是利用什么原理制作的呢？这节课我们来学习“单摆”。同学们就会明白它的制作原理了。1什么是单摆.(展

3、示实验装置，介绍单摆模型)多媒体投影演示（1）、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，这样的装置就叫做单摆。 （2）、生活中各种各样的实际摆能看成单摆的条件: L线d球 ，m球m线，伸缩不计 （3）、单摆是实际摆的理想化的物理模型。（指出理想化模型在物理学中是非常重要的研究方法）2、单摆的回复力（受力特点）提问：单摆的振动是不是简谐运动？提问：同学们思考一下，我们可用什么方法证明单摆的振动是简谐运动？提示引导得出：方案1：证明是否符合F回=kx方案2：观察单摆的振动图像提示：要证明是否符合F回=kx，必须先了解单摆振动中摆球受到的回复力是什么力？分析：摆球在振动过程中

4、只受重力和细绳的拉力作用，我们把重力进行分解，一沿圆弧切线方向G1，一沿细绳的反方向G2。（投影）由于回复力始终指向平衡位置的特点，G1的方向始终指向平衡位置，正是这个力提供了使摆球振动的回复力。而F和G2的合力提供摆球作圆弧运动的向心力。投影：摆球重力的分力G1始终沿轨迹切向指向平衡位置O。单摆的回复力：大小：F回G1=Gsin =mg sin 方向：沿切线指向平衡位置说明：小角度下的两个近似：（1）、在小角度下NO直线与NO弧线近似相等。（2）、sin （弧度值）两个近似成立条件： 10进一步推导：弧度值等于其所对弧长除以半径F回G1=Gsin =mg sin mgx/l式中l为摆长，x为

5、摆球离开平衡位置的位移。而位移x与F回在运动过程中方向始终相反。所以F回mgx/l由于m、g、l都有确定的数值。即mgx/l为一常数，令 kmgx/l 所以 F回=kx结论：在偏角很小的情况下，单摆所受得到回复力的大小与偏离平衡位置位移的大小成正比，与位移的方向相反。单摆作简谐运动。过渡：单摆作简谐运动，也可以从单摆的振动图象看出来。课件演示：把漏斗吊在支架上，下方放一块硬纸板，纸板上画一条直线OO.在漏斗里装满细沙，让漏斗摆动，同时沿着跟摆动方向垂直的方向匀速拉动硬纸板。结论：通过演示观察，细沙显示出一条正弦或余弦曲线，从而证明单摆做简谐运动。3、单摆的周期提问：单摆振动的周期可能与哪些因素

6、有关呢？投影片（1）、周期与振幅是否有关 ?（2）、周期与摆球的质量是否有关 ? （3）、周期与摆长是否有关 ?（4）、周期与重力加速度是否有关?提示：如果我们用实验来研究这个问题，这个实验应采用什么研究方法呢？引导得出：控制变量法课件演示，辅助教学结论：周期与A、m无关，与l、g有关。指出：这种与振幅无关的性质叫做单摆的等时性 讲解：经过进一步的理论和精确的实验验证，荷兰物理学家惠更斯首先发现了单摆的周期公式 对公式的理解说明几点：（）摆长L细绳长度小球半径（）单摆周期与摆长和重力加速度有关，与振幅和质量无关。对（2）举例理解：投影片例:在下述哪些情况下单摆的简谐振动周期会变大（D） A.摆

7、球质量增大 B.摆长减小 C.单摆由赤道移到北京 D.单摆由海平面移到高山顶上（）摆长、重力加速度都一定时，周期和频率也一定，通常称为单摆的固有周期和固有频率。4、单摆周期公式的应用投影片 （1）惠更斯利用摆的等时性发明了带摆的计时器，摆的周期可以通过改变摆长来调节，计时很方便。（2）单摆的周期和摆长容易用实验准确地测定出来，所以可利用单摆准确地测定各地的重力加速度5、课堂小结投影片 （1）单摆是一种理想化的振动模型，它的回复力：重力沿圆弧切线的分力 mgsin（2）只有在摆角 10的条件下，单摆的振动可看作简谐运动。（3）单摆周期与摆长和重力加速度有关，与振幅和质量无关。两个有关（l . g），两个无关 (A. m)（4）、单摆振动周期公式：6、课堂练习（1）、一个单摆，周期是Ta.如果摆球质量增到2倍，周期将 不变 。b.如果摆的振幅增到2倍，周期将 不变 。c.如果摆长增到2倍，周期将 变为 T 。d.如果将单摆从赤道移到两极，周期将 变小 。e