1、- 1 -四、单摆教材：全日制高级中学物理试验修订本第九章第四节知识目标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。能力目标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。教学目标德育目标1、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
2、性的概念。2、当单摆的摆角大小变化时， 单的振动也将不同，理解量变和质变的变化规律。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。- 2 -教学难点 1、单摆做简谐运动的条件摆角小于 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。教学方法 1、关于单摆的构成的教学采用问题教学法、 电教法和讲授法进行；2、关于单摆的振动，单摆做简谐运动的条件及单摆回复力的教学采用分析归纳法、电教法、讲授法、推理法 进行；3、关于单摆在摆角很小时做简谐运动的证明采用数学公式推导法、实验验证法进行；关于单摆周期的教学采用猜想、实验验证、分析推理、 归纳
3、总结的方法进行。教学用具 投影仪、投影片、纸漏斗、细线、硬 纸板、支架、沙子、单摆、秒表、米尺、条形磁铁课时安排 1 课时教 学 步 骤- 3 -导入新课1、复习提问：用投影片出示下列问题：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的作用下的运动叫做简谐运动。简谐运动的位移 时间图 象具有什么特点？答：所有简谐运动的位移时间图象都是正弦或余弦曲线。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：讲述故事： 1862 年，18 岁的伽利略离开神学院进入比萨大学学习医学，他的心中充满 着奇妙的幻想
4、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的摇摆不定的挂灯，右手按着左手的脉博，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，于量制作了音 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。引入新课：本 节课我们 就来学习这一理想化模型 单摆（板书）- 4 -新课教学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）激励性评价（回答得很好）并提出问题：为什么对单摆有上述限
5、制要求呢？（4）讲解：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。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。2、单摆的摆动演示: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.提问:同学 们认为摆球做什么运动?学生回答: 以悬挂点为圆心在竖直平面内做圆弧运动.学生还可能回答:摆球以平衡位置 O 为中心振动.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 。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
6、球所做的运动。分析：（如图甲）摆球被拉到位置 a 时，摆还需受到重力 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 O 点为中点的一段圆弧作往复运动。3、关于单摆的回复力老师说明：在研究 摆球沿 圆弧的运动情况时，要以不考虑与摆球运动方向垂直的力，而只考 虑沿摆球运动方向的力，如图乙所示。因为 F垂直于 v，所以，我们可将重力 G 分解到速度 v 的方向垂直于 v 的方向。且 G1=Gsin=mgsinG2=Gcos=mgcos说明：正是沿运 动方向的合力 G1=mgsin 提供了回复力。4、关于单摆做简谐运动的条件推导：在摆 角很小时，（其中 x 表
7、示摆球偏离平lmgFsingFlxsin力衡位置的位移，l 表示单摆摆长 ）师生分析得到：在 摆角 很小时，回复力的方向与摆球偏离平衡位置的位移方向相反，大小成正比，单摆做简谐 运动。教师讲：我 们知道简谐 运动的图象是正弦（或余弦曲 线），那么在摆角很小的情况下，既然单摆做的是简谐运动，它振动的图象也是正弦或余弦曲线。做课本图的演示 实验，并用实物投影仪投影漏斗的漏砂落到匀速运动的硬纸板上形成的图象是简谐运动的图象。总结：从理 论上和实际 得到的图象中均可看出：在 摆角很小的情况下，单摆做简谐运动 。3、单摆振动的周期（1）提出问题：决定单摆振动的周期的因素有哪些？（2）学生进行猜想单摆振动
8、的周期可能与振幅、摆球的质量、 摆长、重力加速度及空气阻力有关。（3）教师说明：在摆角很小时，空气阻力较小，可以忽略。（4）学生分组做对比实验对比实验甲组：当摆长为 1m 时，振幅 A1=8cm，测出单摆的周期 T1。乙组：当摆长为 1m 时，振幅 A2=5cm，测出单摆的周期 T1。对比实验甲组：当摆长为 1m 时，使摆球的质量为 m，测出单摆 的周期T2。乙组：当摆长为 1m 时，使摆球的质量为 m，测出单摆 的周期T2。对比实验甲组：当摆长为 1m 时，使摆球一定质量的摆球,测出 单摆的周期 T3。乙组：当摆长为 0.64m 时，使用和甲 组质量相同的摆 球，测出单摆的周期 T3。对比实
9、验甲组：单摆的摆球用铁球(质量为 m),测出单摆的周期 T4。乙组：在甲组单摆摆球的平衡位置下方放一块磁铁(相当于重加速度增大)测 出单摆的周期 T4。各组对实验结 果分析比 较后,总结得到:单摆摆动的周期与单摆的周期与单摆的振幅无关,与单摆的摆长、重力加速度有关。教师讲：荷 兰物理学家惠更斯研究了 单摆的摆动 ，定量得到：单摆的周期 T=2 ，即 单摆振动时具有发下 规律：gla、单摆的振动周期与振幅的大小无关单摆的等 时性。b、单摆的振动周期与摆球的质量无关。c、单摆的振动周期与摆长的平方根成正比；d、单摆的振动周期与重力加速度的平方根成反比。- 5 -巩固训练1、单摆由 和 组成，保证单
10、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 摆角较小，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度不 变小 结通过本节课学习，我们知道：1、单摆是一种理想化的模型，单摆振动的回复力是由摆球重力沿圆弧切线方向的分力 mgsin 提供的。2、在摆角小于 5时，回复力 F= ，单摆的振动可看成xlmg简谐运动。3、单摆的振动周期跟振幅、摆球质量的大小无关，跟摆长的平方根成正比，跟重力加速度的平方根成反比，即T=2 gl作业 课本 P170 练习 四- 6 -板书设计单摆（1）组成：摆球：结实的不可伸长的细线，线长比球的直径大得多；选用密度大的实心球。（2）单摆的摆角很小时回复力 F=mgsinF 与 x 方向相反单摆的周期： T=2 gl与振幅无关；与摆长的二次方根成正比；与重力加速度的平方根成反比。
