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《单摆》精品教案

一、教学目标

1.构建单摆的物理模型，知道单摆是一种理想化的模型；

2.经历探究影响单摆周期的因素，并能从简谐振动推导出单摆周期公式；

3.建立单摆与简谐振动的关联。

二、教学重难点

教学重点：单摆回复力形成的理解和单摆周期公式的理解及应用

教学难点：单摆做简谐运动条件的理解和证明

【学习方法】

1.观察法：通过观察物理情境和事物建立物理模型；

2.问题导向法：通过问题的解答串起学习的过程；

3.探究法：基于物理问题进行实验探究的过程和方法。

三、教学过程设计

教学环节和内容

教师活动

学生活动

基于课标、素养的

设计意图

【创设情景引入课堂】

从荡秋千等真实情境引入课堂。

回荡的秋千、来回运动的钟摆都属于摆动，它们有什么共同的特征？

体验、观察、思考、讨论。

引导学生通过真实情境建立物理知识与实际的联系。

【伽利略的发现】

讲述伽利略发现单摆的秘密的故事

引导学生从伽利略的角度进行思考，提出“如果是在座的同学们，你有什么办法验证自己的想法？”。

聆听，思考，表达

通过物理学史的介绍，渲染氛围，让学生代入到角色中，从而培养科技探索的使命感。

【建立单摆的概念】

从吊灯模型建立单摆的概念

引导学生从吊灯一步步提炼出单摆的模型

观察、思考、交流

让学生体验物理建模的过程，并提出理想模型的作用和特征。

【实验探究】

用DIS力传感器探究影响单摆的周期的因素

引导学生通过控制变量法研究决定单摆周期的因素。

①保持绳长不变，测量并比较不同质量的塑料球和钢球的周期；

②保持小球的质量不变，改变绳子的长度，比较不同长度的摆绳对应的单摆周期。

③保持绳长和小球质量不变，改变摆幅，比较不同摆幅的周期。

思考、讨论、做图、体验

引导学生在操作实验之前先制定方案，理解实验原理，培养学生的探究素养。

学生通过探究得到单摆与摆球的质量m以及摆幅均无关，只与摆长有关，体验深刻。

【验证单摆周期公式】

通过实验验证单摆的周期公式：

引导学生通过实验验证单摆的周期

观察，思考

让学生通过实验事实验证单摆公式。形成实事求是的科学态度。

【单摆与简谐振动的关系】

通过近似法推导出单摆的回复力，并发现回复力与弹簧振子相同，跟摆幅成正比，因此把单摆与简谐振子联系起来。并通过单摆公式推导出简谐振子的周期公式。

提出任务，通过问题引导带领学生进行推导。

思考、演算、回答问题

让学生形成知识间关联的习惯，培养知识迁移的能力。

【描绘单摆的振动图像】

播放实验视频：描绘单摆的振动图像。

观察、思考

通过观察实验，发现单摆的振动图像为正（余）弦图像，进一步加强单摆与简谐振动的关联。

【实践与拓展】

制作秒摆

引导学生通过推导和演算，得到秒摆的摆绳长度。

运算，并制作秒摆

提升学生的实践能力

【物理之美】

观察各种美妙的单摆

引导学生观察单摆

观察、交流

引导学生发现物理之美，鼓励学生用物理的眼光观察事物。

【板书设计】

1.单摆的条件：小球可以看作质点，摆绳长度不可伸缩，质量可忽略不计，长度较长。

2.单摆摆角很小时可以看作简谐运动；

3.单摆做简谐运动时的周期公式：

课后篇巩固提升

必备知识基础练

1.已知单摆a完成10次全振动的时间内,单摆b完成6次全振动,两摆长之差为1.6m,则两单摆长la与lb分别为()

A.la=2.5m,lb=0.9m

B.la=0.9m,lb=2.5m

C.la=2.4m,lb=4.0m

D.la=4.0m,lb=2.4m

解析设两个单摆的周期分别为Ta和Tb。由题意,10Ta=6Tb得Ta∶Tb=3∶5。根据单摆周期公式T=2πlg,可知l=g4π2T2,由此得la∶lb=Ta2∶Tb2=9∶25,则la=925-

lb=2525-9×1.6m=2.5

答案B

2.下列关于单摆周期的说法正确的是()

A.用一个装满沙的漏斗和长细线做成一个单摆,在摆动时沙从漏斗中缓慢漏出,周期不变

B.只将摆球的质量增大,单摆振动周期增大

C.将摆由赤道移到北极,单摆振动周期减小

D.将单摆的摆角由3°增加到5°(不计空气阻力),单摆的周期减小

解析沙从漏斗中缓慢漏出时,等效摆长变化,周期变化,选项A错误;单摆的振动周期与摆球的质量无关,选项B错误;摆由赤道移到北极,重力加速度增大,则周期减小,选项C正确;在摆角很小时,单摆的周期与摆角大小无关,选项D错误。

答案C

3.对于做简谐运动的单摆,下列说法正确的是()

A.在位移为正的区间,速度和加速度都一定为负

B.当位移逐渐增大时,回复力逐渐增大,振动的能量也逐渐增大

C.摆球经过平衡位置时,速度最大,势能最小,摆线所受拉力最大

D.摆球在最大位移处时,速度为零,处于平衡状态

解析在位移为正的区