2019-2020年新課標(biāo)教科版3-4選修三1.2《單擺》WORD教案1.doc
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2019-2020年新課標(biāo)教科版3-4選修三1.2單擺WORD教案1一、教學(xué)目標(biāo)1知識目標(biāo):(1)知道什么是單擺;(2)理解單擺振動的回復(fù)力來源及做簡諧運(yùn)動的條件;(3)知道單擺的周期和什么有關(guān),掌握單擺振動的周期公式,并能用公式解題。2能力目標(biāo):觀察演示實(shí)驗(yàn),概括出影響周期的因素,培養(yǎng)由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出物理結(jié)論的能力。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析1本課重點(diǎn)在于掌握好單擺的周期公式及其成立條件。2本課難點(diǎn)在于單擺回復(fù)力的分析。三、教具:兩個(gè)單擺(擺長相同,質(zhì)量不同)四、教學(xué)過程()引入新課在前面我們學(xué)習(xí)了彈簧振子,知道彈簧振子做簡諧運(yùn)動。那么:物體做簡諧運(yùn)動的條件是什么?答:物體做機(jī)械振動,受到的回復(fù)力大小與位移大小成正比,方向與位移方向相反。今天我們學(xué)習(xí)另一種機(jī)械振動單擺的運(yùn)動(二)進(jìn)行新課1、 閱讀課本第167頁到168頁第一段,思考:什么是單擺?答:一根細(xì)線上端固定,下端系著一個(gè)小球,如果懸掛小球的細(xì)線的伸長和質(zhì)量可以忽略,細(xì)線的長度又比小球的直徑大得多,這樣的裝置就叫單擺。圖物理上的單擺,是在一個(gè)固定的懸點(diǎn)下,用一根不可伸長的細(xì)繩,系住一個(gè)一定質(zhì)量的質(zhì)點(diǎn),在豎直平面內(nèi)擺動。所以,實(shí)際的單擺要求繩子輕而長,擺球要小而重。擺長指的是從懸點(diǎn)到擺球重心的距離。將擺球拉到某一高度由靜止釋放,單擺振動類似于鐘擺振動。擺球靜止時(shí)所處的位置就是單擺的平衡位置。物體做機(jī)械振動,必然受到回復(fù)力的作用,彈簧振子的回復(fù)力由彈簧彈力提供,單擺同樣做機(jī)械振動,思考:單擺的回復(fù)力由誰來提供,如何表示?1)平衡位置 當(dāng)擺球靜止在平衡位置O點(diǎn)時(shí),細(xì)線豎直下垂,擺球所受重力G和懸線的拉力F平衡,O點(diǎn)就是擺球的平衡位置。2)回復(fù)力單擺的回復(fù)力F回=G1=mg sin,單擺的振動是不是簡諧運(yùn)動呢?單擺受到的回復(fù)力F回=mg sin,如圖:雖然隨著單擺位移X增大,sin也增大,但是回復(fù)力F的大小并不是和位移成正比,單擺的振動不是簡諧運(yùn)動。但是,在值較小的情況下(一般取10),在誤差允許的范圍內(nèi)可以近似的認(rèn)為 sin=X/ L,近似的有F= mg sin= ( mg /L )x = k x(k=mg/L),又回復(fù)力的方向始終指向O點(diǎn),與位移方向相反,滿足簡諧運(yùn)動的條件,即物體在大小與位移大小成正比,方向與位移方向相反的回復(fù)力作用下的振動,F(xiàn) = - ( mg / L )x = - k x(k=mg/L)為簡諧運(yùn)動。所以,當(dāng)10時(shí),單擺振動是簡諧運(yùn)動。條件:擺角10位移大時(shí),單擺的回復(fù)力大,位移小,回復(fù)力小,當(dāng)單擺經(jīng)過平衡位置時(shí),單擺的位移為0,回復(fù)力也為0,思考:此時(shí),單擺所受的合外力是否為0?單擺此時(shí)做的是圓周運(yùn)動,做圓周運(yùn)動的物體受向心力,單擺也不能例外,也受到向心力的作用(引導(dǎo)學(xué)生思考,單擺作圓周運(yùn)動的向心力從何而來?)。在平衡位置,擺球受繩的拉力F和重力G的作用,繩的拉力大于重力G,它們的合力充當(dāng)向心力。所以,單擺經(jīng)過平衡位置時(shí),受到的回復(fù)力為0 ,但是所受的合外力不為0。3單擺的周期我們知道做機(jī)械振動的物體都有振動周期,請思考:單擺的周期受那些因素的影響呢?生:可能和擺球質(zhì)量、振幅、擺長有關(guān)。單擺的周期是否和這些因素有關(guān)呢?下面我們用實(shí)驗(yàn)來證實(shí)我們的猜想為了減小對實(shí)驗(yàn)的干擾,每次實(shí)驗(yàn)中我們只改變一個(gè)物理量,這種研究問題的方法就是控制變量法。首先,我們研究擺球的質(zhì)量對單擺周期的影響:那么就先來看一下擺球質(zhì)量不同,擺長和振幅相同,單擺振動周期是不是相同。演示1將擺長相同,質(zhì)量不同的擺球拉到同一高度釋放?,F(xiàn)象:兩擺球擺動是同步的,即說明單擺的周期與擺球質(zhì)量無關(guān),不會受影響。這個(gè)實(shí)驗(yàn)主要是為研究屬于簡諧運(yùn)動的單擺振動的周期,所以擺角不要超過10。接下來看一下振幅對周期的影響。演示2擺角小于10的情況下,把兩個(gè)擺球從不同高度釋放。(由一名學(xué)生來完成實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,教師加以指導(dǎo))現(xiàn)象:擺球同步振動,說明單擺振動的周期和振幅無關(guān)。剛才做過的兩個(gè)演示實(shí)驗(yàn),證實(shí)了如果兩個(gè)擺擺長相等,單擺振動周期和擺球質(zhì)量、振幅無關(guān)。如果擺長L不等,改變了這個(gè)條件會不會影響周期?演示3取擺長不同,兩個(gè)擺球從某一高度同時(shí)釋放,注意要10。(由一名學(xué)生來完成實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,教師加以指導(dǎo))現(xiàn)象:兩擺振動不同步,而且擺長越長,振動就越慢。這說明單擺振動和擺長有關(guān)。具體有什么關(guān)系呢?荷蘭物理學(xué)惠更斯研究了單擺的振動,在大量可靠的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,經(jīng)過一系列的理論推導(dǎo)和證明得到:單擺的周期和擺長l的平方根成正比,和重力加速度g的平方根成反比,周期公式:同時(shí)這個(gè)公式的提出,也是在單擺振動是簡諧運(yùn)動的前提下,條件:擺角10由周期公式我們看到T與兩個(gè)因素有關(guān),當(dāng)g一定,T與成正比;當(dāng)L一定,T與成反比;L,g都一定,T就一定了,對應(yīng)每一個(gè)單擺有一個(gè)固有周期T, (三)課堂小結(jié):本節(jié)課主要講了單擺振動的規(guī)律,只有在10時(shí)單擺振動才是簡諧運(yùn)動;單擺振動周期例 1:已知某單擺的擺長為L,振動周期為T,試表示出單擺所在地的重力加速度g.例 2:有兩個(gè)單擺,甲擺振動了15次的同時(shí),乙擺振動了5次,則甲乙兩個(gè)擺的擺長之比為_。- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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