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单摆教案2

分类:高三物理教案   更新:2017/2/3   来源:网络

  1.理解单摆振动的特点及它做简谐运动的条件;

  2.观察演示实验,概括出周期的影响因素,培养学生由实验现象得出物理结论的能力。

  3.掌握并学会应用单摆振动的周期公式。

  【重点、难点分析】

  1.本课重点在于掌握好单摆的周期公式及其成立条件。

  2.本课难点在于单摆回复力的分析。

  解决方案:对于重点内容通过课堂巩固练习加深印象。本课难点在于力的分析上,由教师画好受力分析图,用彩粉笔标示,同时引导学生看书,这部分内容属于A类要求及了解内容,只要使大部分学生能明白基本过程即可,重在强调最后结论。

  【教学过程】

  一、单摆振动的特点(回复力和平衡位置)

  1、单摆及其平衡位置

  一根绳子上端固定,下端系着一个球。物理上的单摆,是在一个固定的悬点下,用一根不可伸长的细绳,系住一个一定质量的质点,在竖直平面内小角度地摆动。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。

  问题:为什么对单摆有上述限制要求呢?

  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。

  单摆是实际摆的理想化的物理模型。

  另外,单摆绳要轻而长,球要小而重都是为了减少阻力。

  2、单摆的回复力

  答:单摆的回复力由绳的拉力和重力的合力来提供。分析过程:1、不可能是重力或绳子的拉力。2、不可能是重力和拉力的合力。

  ①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。

  ②因为F′垂直于v,所以,我们可将重力G分解到速度v的方向及垂直于v的方向。且G1=Gsinθ=mgsinθG2=Gcosθ=mgcosθ

  ③说明:正是沿运动方向的合力G1=mgsinθ提供了摆球摆动的回复力。

  二、单摆振动是简谐运动

  推导:在摆角很小时,sinθ=

  又回复力F=mgsinθ    F=mg· (x表示摆球偏离平衡位置的位移,l表示单摆的摆长)

  在摆角θ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。

  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。

  三、单摆的周期

  1、周期与振幅无关

  [演示1]摆角小于5°的情况下,把两个摆球从不同高度释放。

  现象:摆球同步振动,说明单摆振动的周期和振幅无关。

  2、周期与摆球质量无关

  [演示2]将摆长相同,质量不同的摆球拉到同一高度释放。

  现象:两摆球摆动是同步的,即说明单摆的周期与摆球质量无关。

  那么就可以用这两个单摆去研究周期和振幅的关系了,在做之前还要明确一点,振幅是不是可任意取?这个实验主要是为研究属于简谐运动的单摆振动的周期,所以摆角不要超过5°。

  3、刚才做过的两个演示实验,证实了单摆振动周期和摆球质量、振幅无关,那么周期和什么有关?由前所说这两个摆摆长相等,如果L不等,改变了这个条件会不会影响周期?

  [演示3]

  取摆长不同,两个摆球从某一高度同时释放,注意要α<5°。

  现象:两摆振动不同步,而且摆长越长,振动就越慢。这说明单摆振动和摆长有关。

  具体有什么关系呢?实验,将摆长变为原来的四倍,再测周期。荷兰物理学家通过精确测量得到单摆周期公式:

  4、单摆周期的这种与振幅无关的性质,叫做等时性。单摆的等时性是由伽利略首先发现的。(此处可以讲一下伽利略发现单摆等时性的小故事。)钟摆的摆动就具有这种性质,摆钟也是根据这个原理制成的,据说这种等时性最早是由伽利略从教堂的灯的摆动发现的。如果条件改变了,比如说(

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