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单摆
【教学目标】
一、知识与技能
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。
二、过程与方法
1.通过单摆的教学,知道单摆是一种理想化的系统,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、思维能力。
三、情感态度价值观
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。
【教学重点】
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。
【教学难点】
1.单摆做简谐运动的条件——摆角小于或等于5°时的振动。
2.单摆振动的回复力是由什么力提供的。
3.单摆振动的周期与什么有关。
【教学过程】
一、复习提问、新课导入
1.用投影片出示下列问题:
①什么样的运动叫简谐运动?
答:物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比,并且总指向平衡位置的回复力作用下的振动,叫简谐运动。
②简谐运动的位移——时间图像具有什么特点?
答:所有简谐运动的位移时间图像都是正弦或余弦曲线。
③什么是简谐运动的周期?
答:做简谐运动的物体完成一次全振动所用的时间,叫做振动的周期。
2.引入:
①讲述故事
1862年,18岁的伽利略离***进入比萨大学学习医学,他的中充满着奇妙的幻想和对自然科学的无穷疑问,一次他在比萨大学忘掉了向上帝祈祷,双眼注视着天花板上悬垂下来摇摆不定的挂灯,右手按着左手的脉搏,口中默默地数着数字,在一般人熟视无睹的现象中,他却第一个明白了挂灯每摆动一次的时间是相等的,于是制作了单摆的模型,潜心研究了单摆的运动规律,给人类奉献了最初的能准确计时的仪器。
②引入新课:本节课我们就来学习这一理想化模型——单摆
二、新课教学
(一)简谐运动的回复力
1.什么是单摆
(1)学生阅读课文有关内容。
(2)学生回答什么是单摆。
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,这样的装置叫单摆。
(3)激励评价(回答得很好)并提出问题:为什么对单摆有上述限制要求呢?
(4)讲解:
①线的伸缩和质量可以忽略——使摆线有一定的长度而无质量,质量全部集中在摆球上。
②线长比球的直径大得多,可把摆球当作一个质点,只有质量无大小,悬线的长度就是摆长。
(5)总结:通过上述学习,我们知道单摆是实际摆的理想化的物理模型。
2.单摆的摆动
(1)介绍单摆的平衡位置。
①出示一个单摆。
②分析:当摆球静止在O点时,摆球受到哪些力的作用?这些力有什么关系?
③抽学生回答:摆球受到重力G和悬线的拉力作用,这二个力是平衡的。
④教师强调总结:当摆球静止于O点时,摆球受到的重力G和悬线的拉力F’彼此平衡,O点就是单摆的平衡位置。
(2)单摆的摆动
①演示:用力将摆球拉离平衡位置,使摆线与竖直方向成一角度,然后释放,并用CAI课件模拟。
②提问:同学们认为摆球做什么运动?
③学生可能答:以悬挂点为圆心在竖直平面内做圆弧运动。
学生还可能答:摆球以平衡位置O为中心振动。
④教师总结,摆球沿着以平衡位置O为中点的一段圆弧做往复运动,这就是单摆的振动。
⑤问:是什么原因导致摆球以平衡位置O为中点的一段圆弧做往复运动呢?
用CAI课件模拟摆球所做的运动。
分析:(如图甲)
摆球被拉到位置a时,摆球受到重力mg,绳的拉力F’,且mg与拉力F’不再平衡,所以摆球在这两个力的共同作用下,将沿以 内容过长,仅展示头部和尾部部分文字预览,全文请查看图片预览。 证单摆做简谐运动的关键控制因素是_____。
2.秒摆的周期是______(g=9.8m/s2)时,秒摆的摆长大约是_______米。(取两位有效数字)
3.一个做简谐运动的单摆,如果将它的摆角变小,下列说法正确的是( )
A.振动时的总能量不变
B.振幅不变
C.振动周期不变
D.振子到达平衡位置时的速率不变
4.关于单摆做简谐运动的回复力正确的说法是( )
A.就是振子所受的合外力
B.振子所受合外力在振子运动方向的分力
C.振子的重力在运动方向的分力
D.振子经过平衡位置时回复力为零
参考答案:
1.摆线;摆球;摆角不超过10°
2.2秒;0;99
3.C
4.BCD
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