2024-2025學(xué)年高中物理第一章機械振動2單擺教案4教科版選修3-4

PAGE5-單擺一、教學(xué)目標(biāo)（一）學(xué)問目標(biāo)1.知道單擺的構(gòu)造。2.知道單擺的回復(fù)力是重力沿切線方向的分力。3.知道單擺在偏角很小時可以近似地做簡諧運動。4.理解單擺振動的特點及周期公式。（二）實力目標(biāo)1.駕馭力的分解原則——按作用效果分解。2.初步駕馭近似處理方法。3.初步駕馭因素分析法，能對問題進行定性分析。4.會用限制變量法設(shè)計探究性試驗，并對數(shù)據(jù)進行分析。（三）德育目標(biāo)1.初步駕馭抓住主要因素，忽視次要因素辨證唯物主義思想。2.對學(xué)生進行實事求是的科學(xué)思想熏陶。二、重點與難點（一）重點1.單擺振動的回復(fù)力。2.通過定性分析、試驗以及數(shù)據(jù)分析得出單擺周期公式。（二）難點單擺振動的回復(fù)力。三、教學(xué)流程圖四、教學(xué)過程與教學(xué)資源設(shè)計（一）引入新課什么是單擺呢？單擺搖擺的快慢和哪些因素有關(guān)？本節(jié)課我們一起來學(xué)習(xí)選修3-4第一章其次節(jié)單擺，大家視察一個模型。（二）呈現(xiàn)新學(xué)問1.單擺模型解說師：細線的一端拴一小球，另一端固定在懸點上，假如忽視懸掛小球的細線的微小形變和質(zhì)量，且線長又比球的直徑大得多，這樣的裝置就叫單擺。那么是不是全部類似的物理模型都可以看做單擺呢？通過分析，我們發(fā)覺可以看做單擺的條件是：（1）擺線的伸縮可以忽視。（2）擺線質(zhì)量可以忽視（3）線長比球的直徑大得多——把球看成質(zhì)點。明顯，單擺是一種志向化的模型。2.單擺振動的回復(fù)力分析（1）試驗演示單擺的振動。（2）回復(fù)力分析（與學(xué)生一起分析）。師：（問）單擺在運動過程中受到幾個力的作用，分別是什么力？生：重力和繩子的拉力。師：（分析）為了探討擺球的運動，我們分析擺球在A點所受到的力。擺球所受重力G可分解為沿圓弧切線方向上的重量G1和沿擺線方向上的重量G2；重力沿圓周切向方向的分力大致指向最低點O，正是這個力供應(yīng)了使擺球振動的回復(fù)力。選平衡位置為坐標(biāo)原點，水平線為x軸，當(dāng)偏角很小時，弧線與x軸近似重合，即sinα≈x/l，所以單擺的回復(fù)力為F=-mgx/l（負號表示回復(fù)力F與位移x的方向相反。其中mg/l可以用一個常數(shù)k表示）。所以，上式可以寫成：F=-kx。當(dāng)小球運動到另一端時這個力的表達形式不變，可見單擺的運動符合物體做簡諧運動的條件？師：因為單擺做的是周期性的往復(fù)運動，所以我們把單擺做一次全振動所用的時間叫做單擺的周期，那么從單擺的構(gòu)成上來看，單擺運動的快慢與什么因素有關(guān)呢？3.單擺振動的周期（1）單擺振動周期的因素分析探討生：可能與擺球的質(zhì)量、振幅的大小、擺長的長短等因素有關(guān)。師：要探討某一因素對周期的影響，采納什么方法？生：限制變量法。演示試驗：定性分析影響單擺周期大小的因素學(xué)生視察：①A、l一樣時，兩個質(zhì)量不同的單擺的振動周期是否一樣。②m、l一樣，振幅不一樣的兩個單擺的振動周期是否一樣。③A、m一樣，擺長l不一樣的兩個單擺的振動周期是否一樣。試驗總結(jié)：單擺的周期與擺長l有關(guān)，與擺球的質(zhì)量和振幅無關(guān)。師：前面我們主要探討了單擺的周期和哪些因素有關(guān)，并且定量的分析了周期和擺長的關(guān)系，大家猜想還有哪個物理量能夠影響單擺的周期呢？演示試驗：用兩個擺線相等的單擺做試驗，在鐵球的下面放一個電磁鐵，給電磁鐵通電并同時放開兩個小球（為了避開干擾另一個小球可用橡膠球），可以視察到兩個擺線等長的單擺運動的步調(diào)并不一樣。這說明白什么問題？生：鐵球下面的磁鐵對小球有吸引力的作用，相當(dāng)于小球的重力增加，而小球的質(zhì)量不變，所以相當(dāng)于g的值增大。師：通過現(xiàn)象我們可以看到g變大，單擺的周期怎么變更呢？生：g變大周期變小，反之g變小周期應(yīng)當(dāng)變大。師：這樣我們找到影響單擺周期的因素，惠更斯通過大量的試驗總結(jié)得出了單擺周期的精確表達式：T=2π。（三）學(xué)問整合和應(yīng)用(利用ppt演示)

例1單擺作簡諧運動時的回復(fù)力是：（）A.擺球的重力B.擺球重力沿圓弧切線的分力C.擺線的拉力D.擺球重力與擺線拉力的合力例2.對單擺的振動，以下說法中正確的是（）A.單擺搖擺時，擺球受到的向心力大小到處相等B.單擺運動的回復(fù)力是擺球所受合力C.擺球經(jīng)過平衡位置時所受回復(fù)力為零D.擺球經(jīng)過平衡位置時所受合外力為零例3一個單擺，周期是T。a.假如擺球質(zhì)量增到2倍，周期將b.假如擺的振幅增到2倍，周期將c.假如擺長增到2倍，周期將d.假如將單擺從赤道移到北京，周期將e.假如將單擺從海面移到高山，周期將例4.周期T=2s的單擺叫做秒擺，試計算秒擺的擺長。(g=9.8m/s2）例4.如圖所示，懸掛于同一點的兩個單擺的擺長相等，A的質(zhì)量大于B的質(zhì)量，O為平衡位置，分別把它們拉離平衡位置同時釋放，若最大的擺角都小于5°，那么它們將相遇在（

）A.O點B.O點左側(cè)C.O點右側(cè)D.無法確定例6.有一單擺，其擺長1.10m,已知單擺做簡諧運動，單擺30次用的時間t=60.9s,試求：①.當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣仁嵌啻?？?假如將這個擺改成秒擺，擺長應(yīng)怎樣變更？變更多少？五、板書設(shè)計單擺1.單擺：細線的一端拴一小球，另一端固定在懸點上，假如忽視懸掛小球的細線的微小形變和質(zhì)量，且線長又比球的直徑大得多，這樣的裝置就叫單擺。2.單擺的回復(fù)力：重力沿運動軌跡切線方向上的分力F=mgsinα。3.單擺做簡諧運動的周期：T=2π六【課后反思】本節(jié)課為公開課，從課堂內(nèi)容上看較好的體現(xiàn)了新課程理念，情景設(shè)計合理，邏輯關(guān)系緊密，演示試驗的設(shè)計能夠使學(xué)生的思索有的放矢，但是在講課的過程中，語言的精確性仍舊須要錘煉，學(xué)生在做試驗的過程中細微環(huán)節(jié)問題強調(diào)不夠，造成部分學(xué)生數(shù)據(jù)不精確，期盼以后能夠多從學(xué)生的角度思索問題。七、點評本節(jié)課的設(shè)計體現(xiàn)了新課程教化教學(xué)理念，演示試驗找尋周期和哪些因素有關(guān)是亮點，讓學(xué)生通過分析試驗，發(fā)覺單擺的擺長越長周期越大的道理