2022年单摆教学设计.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载单摆教学设计一、教材分析1、教材的位置与作用单摆是高中物理人教版选修3-4 第 11 章第 4 节内容；本节内容支配在 简谐运动的回复力和能量之后,属于简谐运动的应用实例,起到了承上启下的作用；在学习“ 单摆” 之前,同学们学习了简谐运动 及其图象,简谐运动的振幅、周期、频率以及回复力和能量等内容；这里作为简谐运动的应用实例,来学 习单摆的运动规律、受力情形和图像特点,以加强对单摆内容的懂得,深化、突出了单摆这种简谐运动；2、教材处理 由于单摆内容多、理论性强、探究过程复杂,故本节课只学习单摆振动的图像和回复力、单摆做简谐 运

2、动的条件等内容,单摆的周期及运用单摆测重力加速度留待下节课争论；3、学情分析 经过近两年的高中学习,同学已经把握了高中物理学中处理问题的许多基本方法,具有了肯定的思维 才能和接受才能；但是由于本节课结合了数学学问,涉及到小角度的近似处理,这在高中物理学习中是第 一次显现,同学对这样的处理感觉有困难；二、教学目标学问与技能：1、知道什么是单摆,明白单摆的运动特点 2、知道在摆角很小时单摆做简谐运动 过程与方法：经受证明单摆运动是简谐运动的过程,同学体会数学方法在物理中的应用情感态度与价值观：通过证明过程,培育同学学习科学的爱好和自觉性；并在学习证明的过程中,学会运用科学态度、科学价 值观去克服困

3、难、探究解决类似的问题三、教学重难点 重点：单摆振动的特点名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载难点：单摆的回复力以及对小角度的近似处理；五、教学过程（一）引入新课PPT 展现摆钟、秋千照片,引导同学分析它们的运动都有什么相同点,提问这些摇摆是属于一种什么样的运动呢？今日我们来学习最简洁的摇摆单摆的运动；本堂课主要解决两个问题1、知道什么是单摆；2、证明单摆的运动是不是简谐运动（二）进行新课板书： 11.4 单摆 1、单摆模型（1）单摆：一根不行伸长的细绳,一端固定,另一端与小球相连,假如细线的质量与小

4、球相比可以忽略,求的直径与线的长度相比可以忽视,忽视空气阻力的影响,这样的装置叫单摆；老师活动：由同学预习教材,得出单摆的定义；老师对定义进行补充说明；设计意图：培育同学自学才能,加深对单摆概念的懂得；老师活动：这样的装置在生活中存在吗？设计意图：使同学意识到这样的装置在现实生活中不存在,是一种抱负化模型；（2）单摆是实际摆的抱负化模型,同学总牢固际摆可看做单摆条件,老师补充；老师活动： PPT 展现练习题名师归纳总结 1.多项 制作一个单摆,合理的做法是 第 2 页,共 6 页A摆线细而长B摆球小而不太重C摆球外表面光滑且密度大D端点固定且不松动2.用以下哪些材料能做成单摆 A.长为 1 米

5、的细线B.长为 1 米的细铁丝C.长为 0.2 米的细丝线D.长为 1 米的麻绳E.直径为 5 厘米的泡沫塑料球F.直径为 1 厘米的钢球G.直径为 1 厘米的塑料球H.直径为 5 厘米的钢球- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载总结 悬线：细、长、伸缩可忽视 摆球：小而重（即密度大）老师活动：向同学讲解何为摆长、摆线长以及偏角；设计意图：使同学更加明确什么是单摆模型,摆球大小不行完全忽视,故摆长与摆线长不同；2、单摆的运动老师活动：如何判定一个运动是不是简谐运动呢？单摆是否做简谐运动呢？同学：可依据振动图像（正弦曲线）或判定回复力（F=

6、-kx ）设计意图：针对两种证明方法绽开教学1画单摆的 x-t 图象播放演示试验视频,画出单摆的x-t 图象,与正弦曲线非常相像老师活动：既然图象与正弦曲线非常相像,那单摆的运动就有可能是简谐运动,那究竟是不是？假如我们得到的图像很精确,我们可以去做拟合曲线,得到图像假如严格满意正弦规律,说明就是；但这个对试验要求比较高,假如不是匀速拉动也会得不到正弦曲线的；下面我们从另一个角度去做一个判定,我们从力的特点求回复力去证明单摆的振动是不是简谐运动；老师活动：凡是振动都需要回复力,那单摆的回复力是什么力呢？设计意图：同学明确,接下来要查找回复力；2单摆的回复力分析确定平稳位置当摆球静止于O 点时,

7、摆球受到的重力G 和悬线的拉力 彼此平稳, O 点就是单摆的平稳位置. 分析回复力老师活动：提问单摆在振动过程中受到哪些力作用？生：答老师：找几个同学板书各个特别位置单摆受力分析图,其他同学在下面分析；老师活动：摆球做圆周运动的向心力由谁来供应？摆球做机械振动的回复力由谁来供应？同学争论后让同学回答；名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载老师活动：单摆振动时在竖直平面内做变速圆周运动,重力和拉力的合力产生两种成效：一是使小球做圆 周运动,速度方向发生变化,这个成效力称为向心力；二是使小球总是有回到平稳位

8、置的趋势,这个成效 力就是我们说的回复力,因而单摆做变速圆周运动的回复力就是合力在切线方向的分力,这个分力也是重 力沿切线方向的分力；老师活动：板书 F=F 2=mgsin ,强调单摆区分于弹簧振子,由于其也在做圆周运动,故平稳位置合力不为 零,供应回复力的也不是合力而是重力沿切线方向的分力；老师活动：由单摆的回复力的表达式能否看出单摆的振动是简谐运动呢？请同学们回忆一下简谐运动回复 力的特点；学 生：物体所受回复力的大小与位移大小成正比,并且总是指向平稳位置；表达式为：F=-kx；老师活动：书上已给出了详细的推导过程,其中用到了两个近似：1sin ；2在小角度下 OP 直线与 OP 弧线近似

9、相等；这两个近似成立的条件是摆角很小, 5 ； 在 5 之内,并且以弧度为角度单位,sin ；老师活动：在这个基础上,接下来请大家依据教材上的提示,导出回复力与位移的关系；（3）关于单摆做简谐运动的条件推导：在摆角很小时,sin xmgx （表示摆球偏离平稳位置的位移,ll又回复力 mgsinl 表示单摆的摆长）师生分析得到：在摆角 很小时,回复力的方向与摆球偏离平稳位置的位移方 向相反,大小成正比,单摆做简谐运动；老师：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形下,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；我们之前的单摆振动 图像在角度很小时是正弦曲线；总结

10、：从实际得到的图象和理论上均可看出：在摆角很小（六、课堂训练5 ）的情形下,单摆做简谐运动；名师归纳总结 1.关于单摆的摆球在运动中所受的力,以下说法正确选项 第 4 页,共 6 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载A摆球运动到平稳位置时,重力与摆线拉力的合力为零 B摆球在运动过程中受到三个力的作用：重力、摆线的拉力和回复力 C摆球在运动过程中,重力和摆线拉力的合力等于回复力 D摆球在运动过程中,重力沿圆弧方向上的分力等于回复力2.以下关于单摆的说法,正确选项 A单摆摆球从平稳位置运动到正向最大位移处时的位移为 置时的位移为AB单摆摆

11、球的回复力等于摆球所受的合外力C单摆摆球的回复力是摆球重力沿圆弧切线方向的分力D单摆摆球经过平稳位置时加速度为零AA 为振幅 ,从正向最大位移处运动到平稳位3.振动的单摆小球通过平稳位置时,关于小球受到的回复力及合力的说法中正确选项 A回复力为零,合力不为零,方向指向悬点 B回复力不为零,方向沿轨迹的切线 C合力不为零,方向沿轨迹的切线 D回复力为零,合力也为零4、下图左为单摆的振动图像,右图为单摆做简谐运动的实际情形图,请在右图中指出时刻摆球所在的实 际位置及振动方向 . 七、课堂小结本节课主要争论了什么是单摆,并证明白在摆角很小时,单摆的运动可以看作是简谐运动,并体会近似 法在处理物理问题中的便利；前面我们所学简谐运动是以弹簧振子系统为例,单摆振动和弹簧振子不同,从回复力上说,虽然都具有名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载同一特点, 却由不同的力来供应；弹簧振子回复力由合力供应,而单摆就是由重力的一个分力来供应回复力；弹簧振子平稳位置合力为零,单摆平稳位置合理不为零；八、课下作业1、导学案达标检测2、预习单摆的周期名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 6 页