單擺的教案示例

單擺的教案示例一、教學(xué)目標(biāo)1．在物理知識方面的要求：（）解單擺動的特點(diǎn)及它做簡諧運(yùn)動的條件；（）握單擺動的周期公式。2．觀察演示實(shí)驗(yàn)，概括出周期的影響因素，培養(yǎng)學(xué)生由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出物理結(jié)論的能力。3．在做演示實(shí)驗(yàn)之前，可先提出疑問，引起學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的興趣，讓學(xué)生先猜想實(shí)驗(yàn)結(jié)果，由教師實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，使學(xué)生能更好的有目的去觀察實(shí)驗(yàn)。二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析1．本課重點(diǎn)在于掌握好單擺的周期公式及其成立條件。2．本課難點(diǎn)在于單擺回復(fù)力的分析。解決方案對重點(diǎn)內(nèi)容通過課鞏固練習(xí)加深印象課難點(diǎn)在于力的分析上由教師畫好受力分析圖用粉筆標(biāo)示時引導(dǎo)學(xué)生看書部分內(nèi)容屬于類求及了解內(nèi)容，只要使大部分學(xué)生能明白基本過程即可，重在強(qiáng)調(diào)最后結(jié)論。三、教具1．演示單擺振動周期的影響因素三個單擺：兩個擺長相同，質(zhì)量不同；兩個擺長不同。2．投影儀，投影片容見附錄）四、主要教學(xué)過程（一）引入新課提問：什么是簡諧運(yùn)動？答：物體做機(jī)械振動，受到的回復(fù)力大小與位移大小成正比，方向與位移方向相反。前節(jié)課我們學(xué)習(xí)了彈簧振子了了簡諧運(yùn)動和振動周期常生活中我們常常見到鐘表店里擺鐘擺錘的振動（教師展示擺鐘鐘擺的振動振動有什么特點(diǎn)呢？它是根據(jù)什么原理制成的？鐘擺類似于物理上的一種理想模型——單擺就來分析一下單擺來解決以上的問題。（二）教學(xué)過程設(shè)計（教師拿出單擺展示，同時介紹單擺構(gòu)成）這就是單擺繩子上端固定，下端系著一個球。物理上的單擺在一個固定的懸點(diǎn)下一根不可伸長的細(xì)繩系一個一定質(zhì)量的質(zhì)點(diǎn)，在豎直平面內(nèi)小角度地擺動。所以，實(shí)際的單擺要求繩子輕而長，小球要小而重，將擺球拉到某一高度由靜止釋放，單擺振動類似于鐘擺振動。我們這一章研究的是機(jī)械振動，而單擺振動也屬于機(jī)械振動，單擺振動也是在某一平衡位置附近來回振動，這個平衡位置，就是繩子處于豎直的位置。我們在學(xué)習(xí)機(jī)械振動時經(jīng)提到過機(jī)械振動的兩個必要條件是動中物體所受阻力要足夠小物離開平衡位置后到回復(fù)力的作用第個條件單擺是符合的，單擺繩要輕而長，球要小而重都是為了減少阻力；第二個條件說到回復(fù)力。提問：單擺的回復(fù)力又由誰來提供？答：單擺的回復(fù)力由繩的拉力和重力的合力來提供對答案先不否定，通過對學(xué)生的提問，教師把受力圖畫在黑板上1．單擺的回復(fù)力

要分析單擺回復(fù)力，先從單擺受力入手。單擺從位釋放，沿圓在平衡點(diǎn)O附近來回運(yùn)動，以任一位置C為，此時擺球受重力，力T作用，由于擺球沿圓弧運(yùn)動，所以將重力分解成切線方向分力G1和半徑方向G2，線拉力和G2合力必然沿半徑指向圓心，提供了向心力。那么另一重力分力不是在左側(cè)還是右側(cè)始終指向平衡位置，而且正是在G1作下擺球才能回到平衡位再復(fù)習(xí)平衡位置與回復(fù)力的關(guān)系：平衡位置是回復(fù)力為零的位置G1就擺球的回復(fù)力?；貜?fù)力怎么表示？由單擺的回復(fù)力的表達(dá)式能否看出單擺的振動是簡諧運(yùn)動？書上已給出了具體的推導(dǎo)過程用到了兩個近似sinαα）小角度下AO直線與AO弧近似相等。這兩個近似成立的條件是擺角很小α＜附表，打印在投影片上投片我們可α在5°之內(nèi)，并且以弧度為角度單位αα。在分析了推導(dǎo)過程后，給出結(jié)論α＜5°情況下，單擺的回復(fù)力為滿足簡諧運(yùn)動的條件物在小與位移大小成正比向與位移方向相反的回復(fù)力作用下的振動，為簡諧運(yùn)動。所以，α＜5°，單擺振動是一種簡諧運(yùn)動。2．單擺振動是簡諧運(yùn)動特征：回復(fù)力大小與位移大小成正比，方向與位移方向相反。但這個回復(fù)力的得到并不是無條件的，一定是在擺α5°時，單擺振動回復(fù)力才具有這個特征。這也就是單擺振動是簡諧運(yùn)動的條件。條件：擺角5。前面我們所學(xué)簡諧運(yùn)動是以彈簧振子系統(tǒng)為例，單擺振動和彈簧振子不同，從回復(fù)力上說，雖然都具有同一特征卻由不同力來提供彈簧振子回復(fù)力由合力提供單擺則是由重力的一個分力來提供回復(fù)力這回復(fù)力不同那么其他方面還有沒有不同呢？我們在學(xué)習(xí)彈簧振子做簡諧運(yùn)動時提過彈簧振子系統(tǒng)周期與振幅無關(guān)么擺的周期和振幅有沒有關(guān)系呢？下面我們做個實(shí)驗(yàn)來看一看。3．單擺的周期要研究周期和振幅有沒有關(guān)系，其他條件就應(yīng)不變。這里有兩個單擺（展示單擺相同球量不同會會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果呢？也就是單擺的周期和擺球的質(zhì)量有沒有關(guān)？那么就先來看一下質(zhì)量不同，擺長和振幅相同，單擺振動周期是不是相同。演示1]將長相同，質(zhì)量不同的擺球拉到同一高度釋放。現(xiàn)象：兩擺球擺動是同步的，即說明單擺的周期與擺球質(zhì)量無關(guān)，不會受影響。那么就可以用這兩個單擺去研究周期和振幅的關(guān)系了做之前還要明確一點(diǎn)幅不是可任意??？這個實(shí)驗(yàn)主要是為研究屬于簡諧運(yùn)動的單擺振動的周期以角不要超過°。演示2]擺小于5°情況下，把兩個擺球從不同高度釋放?，F(xiàn)象：擺球同步振動，說明單擺振動的周期和振幅無關(guān)。剛才做過的兩個演示實(shí)驗(yàn)證實(shí)單擺振動周期和擺球質(zhì)量幅無關(guān)那么周期和什么有關(guān)？由前所說這兩個擺擺長相等，如果L不，改變了這個條件會不會響周期？演示3]取擺長不同，兩個擺球從某一高度同時釋放，注意α°?，F(xiàn)象：兩擺振動不同步，而且擺長越長，振動就越慢。這說明單擺振動和擺長有關(guān)。具體有什么關(guān)系呢？經(jīng)過一系列的理論推導(dǎo)和證明得到周期公式：同時這個公式的提出，也是在單擺振動是簡諧運(yùn)動的前提下，即滿足擺α＜°條件：擺角5

且我們還可以根據(jù)這個周期公式測某地的重力加速度公式可知只要測出單擺的擺長期，就可以得到單擺所在地的重力加速度。提問：由以上演示實(shí)驗(yàn)和周期公式，我們可知道周期與哪些因素有關(guān)，與哪些因素?zé)o關(guān)？答：周期與擺長和重力加速度有關(guān)，而與振幅和質(zhì)量無關(guān)。單擺周期的這種與振幅無關(guān)的性質(zhì)等時性擺的等時性是由伽利略首先發(fā)現(xiàn)的處可以講一下伽利略發(fā)現(xiàn)單擺等時性的小故事擺的擺動就具有這種性質(zhì)，擺鐘也是根據(jù)這個原理制成的說這種等時性最早是由伽利略從教堂的燈的擺動發(fā)現(xiàn)的果件改變了，比如說（拿出擺鐘展示）這個鐘走得慢了，那么就要把擺長調(diào)整一下，應(yīng)縮短，T減這鐘在北京走得好的廣去會怎么樣？由于廣州小于北京的g值，所以變，鐘也會走慢；同樣，把鐘帶到月球上鐘也會變慢。4．課堂練習(xí)（見投影片）題目甲兩個單擺，甲的擺長是乙擺長的4倍，乙擺球質(zhì)量是甲球質(zhì)量的2倍在甲振動5次時間內(nèi)，乙擺球振____次分析此考查的是周期的影響素知擺長和質(zhì)量比例關(guān)系但周期公式和前面所做演示實(shí)驗(yàn)可知周與質(zhì)量無關(guān)甲的擺長是乙的擺長的4倍那么甲的周期就是乙周期的倍頻是／，以甲振動5次同時乙振動次（三）課堂小結(jié)本節(jié)課主要講了單擺振動的規(guī)律，只有在小角度時單擺振動才能近式測某地的重力加速度由式知只要測出單擺的擺長期就以得到單擺所在地的重力加速度。簡諧運(yùn)動的教案示例（之一）一、教學(xué)目標(biāo)1．在物理知識方面要求：（）解什么機(jī)械振動；（）握簡諧動回復(fù)力的特征；（掌握在一全振動過程中回復(fù)力速度隨偏離平衡位置的位移變化規(guī)定性2．通過觀察演示實(shí)驗(yàn)，概括出機(jī)械振動的特征，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、概括能力；通過相關(guān)物理量變化規(guī)律的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)分析、推理能力。3．滲透物理學(xué)方法的教育，運(yùn)用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，抽象出物理模型——彈簧振子，研究彈簧振子在理想條件下的振動。二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析1．重點(diǎn)是使學(xué)生掌握簡諧運(yùn)動的回復(fù)力特征及相關(guān)物理量的變化規(guī)律?；貜?fù)力的特征是形成加速度、速度、位移等物理量周期性變化的原因。2．偏離平衡位置的位移與運(yùn)動學(xué)中的位移概念容易混淆，這是難點(diǎn)。在一次全振動中速度的變化（大小、方向）較復(fù)雜，比較困難。三、教具1．演示機(jī)械振動鋼板尺、鐵架臺、單擺、豎直彈簧振子、皮筋球。氣墊彈簧振子、微型氣源。

2．分析相關(guān)物理量的變化計算機(jī)、軟盤、彩電吋代彩顯影幻燈、投影片、彩筆。四、主要教學(xué)過程（一）引入新課我們學(xué)習(xí)機(jī)械運(yùn)動的規(guī)律是從簡單到復(fù)雜：勻速運(yùn)動、勻變速直線運(yùn)動、平拋運(yùn)動、勻速圓周運(yùn)動，今天學(xué)習(xí)一種更復(fù)雜的運(yùn)動——諧運(yùn)動。（二）教學(xué)過程設(shè)計1．機(jī)械振動振動是自然界中普遍存在的一種運(yùn)動形式，請同學(xué)舉例說明什么樣的運(yùn)動是振動？說明微風(fēng)中樹枝的顫動心的動鐘的擺動聲帶的振動??這些物體的運(yùn)動都是振動。演示幾個振動的實(shí)驗(yàn)，要求同學(xué)邊看邊想：物體振動時有什么特征？（）端固定鋼板尺（）擺（）簧振子（）在橡皮上的塑料球提出問題：這些物體的運(yùn)動各不相同：運(yùn)動軌跡是直線的、曲線的；運(yùn)動方向水平的、豎直的；物體各部分運(yùn)動情況相同的、不同的??它們的運(yùn)動有什么共同特征？在同學(xué)回答的基礎(chǔ)上歸納出：物體振動時有一中心位置（或物體的一部分在心位置兩側(cè)做往復(fù)運(yùn)動，振動是機(jī)械振動的簡稱。明確：物體（或物體的一部分）在某一中心位置兩側(cè)所做的往復(fù)運(yùn)動，叫做機(jī)械振動。2．簡諧運(yùn)動指出簡諧運(yùn)動是一種最簡單、最基本的振動，我們以彈簧振子為例學(xué)習(xí)簡諧運(yùn)動。（）簧振子演示氣墊彈簧振子的振動。通過同學(xué)的觀察、分析、討論得到：①滑塊的運(yùn)動是平動，可以看作質(zhì)點(diǎn)。②彈簧的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量，可以忽略不計。明確：一個輕質(zhì)彈簧聯(lián)接一個質(zhì)點(diǎn)，彈簧的另一端固定，就構(gòu)成了一個彈簧振子。③沒有氣墊時，阻力太大，振子不振動；有了氣墊時，阻力很小，振子振動。說明我們研究在沒有阻力的理想條件下彈簧振子的運(yùn)動。（）簧振子什么會振動？提出問題：當(dāng)把振子從它靜止的位置O拉一小段距離到B再開后，它為什么會在BO—之振動呢？要求同學(xué)運(yùn)用學(xué)過的力學(xué)知識認(rèn)真分析、思考。引導(dǎo)同學(xué)分析振子受力及從→→→→B的運(yùn)動情況，突出彈力的方向及在O振子由于慣性繼續(xù)運(yùn)動。歸納得到物做機(jī)械振動時一定受到指向中心位置的力個力的作用總能使物體回到中心位置，這個力叫回復(fù)力?；貜?fù)力是根據(jù)力的效果命名的，對于彈簧振子，它是彈力。說明回復(fù)力可以是彈力，或其它的力，或幾個力的合力，或某個力的分力。

在點(diǎn)，回復(fù)力是零，叫振動的平衡位置。（）諧運(yùn)動特征說明彈簧振子在振動過程中，回復(fù)力的大小和方向與振子偏離平衡位置的位移有直接關(guān)系。在研究機(jī)械振動時，我們把偏離平衡位置的位移簡稱為位移。演示：計算機(jī)模擬彈簧振子的振動引導(dǎo)同學(xué)分析、討論：振子從運(yùn)動到時位大小|OE|，方向向右；振子從C運(yùn)到時位移大小|OD|，向向左；振子運(yùn)動到O時，位移為零；位移可以用振子坐標(biāo)x來表示。提出問題：彈簧振子振動時，回復(fù)力與位移是什么關(guān)系？歸納同學(xué)的回答得到：根據(jù)胡克定律，彈簧振子的回復(fù)力與位移成正比，與位移方向相反。明確：物體在跟位移大小成正比，并且總指向平衡位置的力作用下的振動，叫做簡諧運(yùn)動。寫出F=-kx說明式中為復(fù)力；為離平衡位置的位移k是常數(shù)，對彈簧振子k是度系數(shù)，對于其他物體的簡諧運(yùn)動k是的常數(shù)；負(fù)號表示回復(fù)力與位的方向總相反。彈簧振子的振動只是簡諧運(yùn)動的一種。3．在一次全振動中，相關(guān)物理量的變化規(guī)律演示：計算機(jī)模擬彈簧振子的振動面相似，加x、、、的顯示）讓同學(xué)觀察當(dāng)振子從→→→→時成了一次全振動振會重復(fù)上述過程。（）移的變演示：的化。（）復(fù)力的化提出問題：當(dāng)位移變化時，回復(fù)力如何變化？在同學(xué)回答的基礎(chǔ)上明確：根據(jù)簡諧運(yùn)動的特征F與x成正比變化，且方向相反。演示：的化。（）速度的化提出問題：當(dāng)回復(fù)力F變時，加速度a如變化？在同學(xué)回答的基礎(chǔ)上明確：根據(jù)牛頓第二定律a與成正比，且方向相同。演示：的變化。（）度的變引導(dǎo)同學(xué)分析討論：O振怎樣運(yùn)動？明確：是加速度變小的加速運(yùn)動，速度v變，速度最大。再分析討論O→振做什么運(yùn)動？明確：是加速度變大的減速運(yùn)動，速度v變C速度為。演示：的化。發(fā)給同學(xué)表格，并將表格用投影幻燈投影在幕上。符號約定：增大↑減小↓最大零向左←向右→要求同學(xué)填寫指定表格，討論1～名學(xué)的所填內(nèi)容是否正確。（三）課堂小結(jié)1．機(jī)械振動是一種很普遍的運(yùn)動形式，大至地殼的振動，小至分子、原子的振動。振動的特征是在中心位置兩側(cè)往復(fù)運(yùn)動。

2了研究簡諧運(yùn)動們用了物學(xué)中的理想化方法最單基本的情況入手，抓住影響運(yùn)動的主要因素去掉次要的非質(zhì)因素的干擾建立了理想化的物理模型——彈簧振子并且研究了彈簧振子無阻力的理想條件下的運(yùn)動問題想是研究物理問題常用的方法之一。3．簡諧運(yùn)動是一種簡單的、基本的振動，許多物體的微小振動