人教版物理選擇性必修一 單擺

1本節(jié)內(nèi)容呈現(xiàn)路徑問題情境(導(dǎo)入：單擺）

問題分析：單擺的運動是否為簡諧運動問題探究：單擺的周期知識應(yīng)用觀察、思考、推導(dǎo)實驗、數(shù)據(jù)處理、歸納常規(guī)、探索、實踐24.單擺課程標(biāo)準——機械振動1.2.1通過實驗，認識簡諧運動的特征。能用公式和圖像描述簡諧運動。1.2.2通過實驗，探究單擺的周期與擺長的定量關(guān)系。知道單擺周期與擺長、重力加速度的關(guān)系。會用單擺測量重力加速度的大小。1.2.3通過實驗，認識受迫振動的特點。了解產(chǎn)生共振的條件及其應(yīng)用。5理解單擺模型的條件。能通過實驗探究和理論推導(dǎo)，判定單擺小角度振動時的運動特點通過實驗探究知道單擺周期的影響因素知道單擺周期與擺長、重力加速度的定量關(guān)系，能解決相關(guān)實際問題學(xué)習(xí)目標(biāo)一.認識單擺判斷：以下能否看成單擺模型細繩鐵球細繩塑料球橡皮繩鐵球粗麻繩鐵球細繩鐵球細繩繞在柱上鐵球條件：1.細線長度不變2.“輕繩”3.小球可視為質(zhì)點4.忽略空氣阻力理想模型質(zhì)點點電荷自由落體平拋運動彈簧振子電流元理想氣體理想變壓器點光源..........1.猜想：單擺的運動是否為簡諧運動？二.探究單擺的運動2.驗證：方法一：方法二：運動學(xué)特征—單擺擺動的X-t圖像是否為正弦曲線動力學(xué)特征—單擺擺動的回復(fù)力是否滿足F回=-kxOCBAθO’單擺小角度擺動時：1.平衡位置：最低點O2.受力分析：重力G、拉力TGTG2G13.回復(fù)力來源：重力沿切向的分力思考1：誰提供回復(fù)力？思考2：回復(fù)力是T和G的合力么？切向：徑向：F回=-kx方法二：動力學(xué)特征9擺角正弦值弧度值1o0.017540.017452o0.034900.034913o0.052340.052364o0.069760.069815o0.087160.087276o0.104530.104727o0.121870.122178o0.139170.139639o0.156430.1570810o0.173650.17445sinθ≈θ|X|≈弧長=LθF回=-kx

X結(jié)論單擺在擺角很小的情況下做簡諧運動L思考3：做簡諧運動的物體在平衡位置的合外力一定為0么？思考4：簡諧運動的回復(fù)力都是由合外力提供么？11三.單擺的周期1.猜想：單擺的周期與哪些因素有關(guān)？振幅質(zhì)量擺長2.實驗方法：控制變量法（1）單擺的周期與振幅無關(guān)3.實驗結(jié)論：擺的等時性（2）單擺的周期與質(zhì)量無關(guān)（3）單擺的周期與擺長有關(guān)12單擺周期與擺長的關(guān)系：實驗次數(shù)線長cm半徑cm擺長cm周期T（s)周期的平方T2(S2)130.000.9530.951.121.25248.950.9549.901.422.02376.000.9576.951.763.10481.800.9582.751.823.31593.000.9593.951.953.806108.500.95109.452.104.41荷蘭物理學(xué)家惠更斯經(jīng)過詳盡的研究得到：單擺做簡諧運動的周期T與擺長l的二次方根成正比，與重力加速度g的二次方根成反比，而與振幅、擺球的質(zhì)量無關(guān)?；莞勾_定了計算單擺的周期的公式：

三.單擺的周期14

應(yīng)用LθT等效擺長等效重力加速度垂直于紙面前后擺動LLθθ15理想模型：單擺條件：懸點：固定擺線：輕而長，幾乎沒有形變擺球：小而重單擺的運動：簡諧運動x-t圖像：正弦曲線回復(fù)力：重力沿切向的分力mgsinθ單擺的周期應(yīng)用：等效擺長等效重力加速度課堂小結(jié)16隨堂演練1.（對單擺回復(fù)力的理解）（多選）一單擺做小角度擺動，其振動圖像如圖所示，以下說法正確的是（

）A.t1時刻擺球速度為0，擺球的合外力為0B.t2時刻擺球速度最大，懸線對它的拉力最小C.t3時刻擺球速度為0，擺球的回復(fù)力最大D.t4時刻擺球速度最大，懸線對它的拉力最大CD172.（單擺周期公式的應(yīng)用）（多選）惠更斯利用擺的等時性發(fā)明了帶擺的計時器，叫擺鐘。擺鐘運行時克服摩擦所需的能量由重錘的勢能提供，運行的速率由鐘擺控制。旋轉(zhuǎn)鐘擺下端的螺母可以使擺上的圓盤沿擺桿上下移