单摆

四、单摆 教学目标 一、知识目标 1.知道什么是单摆,区分单摆与生活中的普通摆动。 2.知道单摆动在摆角很小的情况下是简谐运动,了解其证明过程。 3.知道单摆周期的决定因素、周期的计算公式,并能进行简单应用。 4.理解单摆的等时性。 5.知道可以用单摆测定重力加速度。 二、能力目标 1.通过对单摆振动的观察,培养学生对实验的观察能力。 2.通过对单摆回复力的教学,培养学生的分析、推理能力。 3.通过对单摆周期的研究,培养学生设计实验的能力。 三、德育目标 1.通过观察摆动实验,分析、归纳运动规律教学,使学生明白“透过现象看本质”的哲学道理。 2.通过摆角影响摆动的教学.使学生理解“量变引起质变”的哲学道理． 教学重点 1.单摆回复力的分析． 2.单摆周期的分析． 教学难点 1.单摆振动时回复力的分析及数学推理． 2.单摆是简谐运动的理解及证明． 教学方法 1.实验演示教学． 2.用分析、归纳法总结运动规律． 3.用数学方法推理、证明单摆的振动是简谐运动． 教学用具 单摆、投影片、砂漏、秒表、刻度尺 课时安排 l课时 教学过程 一、新课导入 1.复习提问 ①什么是振动图象 ②从图象上可获取哪些信息 对学生的回答情况进行评价,好的给予表扬,差点儿的给予鼓励． [投影参考答案] 1.用来反映振动物体位移随时间变化规律的图象叫振动图象． 2.从振动图象上可获取的信息有： a．振幅 b．周期 c．频率 d．回复力的方向 e．加速度的方向 f．速度的大小及方向 3.引入 前面我们学习了机械振动中最简单、最基本的运动———简谐运动,同时对其代表性运动弹簧振子作了了解.这一节我们来学习另一种简单的机械振动———单摆． 二、新课教学 (一)单摆 基础知识 请学生阅读课文第一自然段,同时思考下列问题： 1.什么是单摆 2.单摆的理想化体现在哪些方面 3.单摆与实际的摆有何区别 [阅读思考后得出结论] 1.用不计质量、不可伸长的长绳拴一小球，使其在竖直平面摆动．这样的装置就是一个 单摆． 2.单摆的理想化主要体现在两个方面： 　　a.摆线的质量忽略不计，即单摆整个装置只有小球具有质量． b.摆线的长度比小球半径大得多，即小球的大小可以忽略． 3.单摆与实际摆相比其根本区别就在于：单摆是理想化的模型，可以看作是质点的振动而实际摆则必须考虑线的质量、伸缩性、球的大小． 深入探究 公园内儿童玩的秋千能否看作单摆 学生分析、讨论后得出结论： 能．因为秋千虽有两根绳拴着，但摆动开始以后是绕同一轴(横梁)转动的，若从侧面看，则相当于单摆上端的固定点(圆心)．同时，人的质量要比悬绳的质量大得多，而且悬绳长度远大于人的身高，故可以看作单摆． 教师总结 从上面学习我们知道，单摆具有两个特点： a.摆动物体质量远大于悬绳质量，即悬绳质量可以忽略不计． b.摆线的长度远大于摆动物体的尺寸，即摆动物体的大小可以忽略不计． (二)单摆的回复力 基础知识 实验演示单摆的摆动．让学生注意观察，同时思考下列问题： [投影出示] 1.单摆的运动有何特点 2.单摆在运动过程中受哪些力的作用 3.这些力对单摆产生什么样的作用效果 4.单摆的回复力有何特点 学生思考、讨论后，在教师的指导帮助下得出结论． 1.单摆摆动后，摆球始终在平衡位置的两侧往复运动． 2.单摆在摆动过程中受重力、悬绳拉力两个力的作用． 3.通过对单摆受力分析可知： a.当摆球在最高点时,其运动的速度为零,故沿绳方向的合力为零、即：T=mgl=mgcosθ． 而垂直于绳方向的力使摆球返回到平衡位置，即提供回复力。故： F回=mg2=mgsinθ b.当摆球在运动过程中时,由于摆球具有一定的速度,且运动轨迹为圆弧，由圆周运动的知识可知：①此时沿绳方向的合力提供向心力．即： F回＝F法＝T－mgl=T-mgcosθ 此合力用来改变摆球摆动速度的方向； ②垂直于绳子方向的合力用来 ... ...