2.4单摆教学精品PPT高二上学期物理人教版选择性必修第一册

理论推导小球的回复力是否满足F=-kx
球的直径与线的长度相比可以忽略
通过实验，并运用控制变量法定性探究单摆周期的影响因素
（2）摆球在摆动过程中的回复力F的来源？
单摆做简谐运动的振动周期跟摆长的平方根成正比，跟重力加速度的平方根成反比。
通过实验小组合作，利用控制变量法定性探究单摆周期的影响因素
如何判断物体是否做简谐运动：
方法二 （2）摆球在摆动过程中的回复力F的来源？
理论推导小球的回复力是否满足F=-kx
理论分析
问题探究
（1）摆球在静止O点（平衡位置）时的受力情况
（2）摆球在摆动过程中的回复力F的来源？
Fkx
T
（3）回复力F的方向与偏离平衡位置的位移的方 向之间的关系？
G
理论分析
问题探究
（1）摆球在静止O点（平衡位置）时的受力情况
人民教育出版社 选择性必修 第一册
单摆
高二年级 物理
知识回顾：
1.简谐运动回复力特点：
回复力大小与 它偏离平衡位置位移的大小 成正比 并且方向总是指向 平衡位置
Fkx
表示回复力方向始终与位移方向相反.
2.简谐运动的位移时间图像：
正弦曲线
相对于平衡 位置的位移
单摆
学习目标
一、物理观念
知道什么是单摆
单摆振动是不是简谐运动？
判断物体是否做简谐运动的方法： 摆长:摆球重心到悬点的距离
（1）摆球在静止O点（平衡位置）时的受力情况 人民教育出版社 选择性必修 第一册 （2）摆球在摆动过程中的回复力F的来源？
方法一 （3）回复力F的方向与偏离平衡位置的位移的方 向之间的关系？
实验一：探究单摆周期与小球质量的关系
目标三：单摆的周期 荷兰物理学家惠更斯首先发现
单摆振动的周期公式：
T 2 l
g
g
42L T2
单摆做简谐运动的振动周期跟摆长的平方根 成正比，跟重力加速度的平方根成反比。
单摆周期公式的应用 实践作业：请利用以下实验器材测定重力加速度。
（3）回复力F的方向与偏离平衡位置的位移的方 向之间的关系？
目标二：单摆运动的特点
如何判断物体是否做简谐运动：
方法一
观察小球偏离平衡位置的位移时间图像是否满足
正弦函数规律
方法二
理论推导小球的回复力是否满足F=-kx
实验探究 （1）演示实验 实验操作较难实现？
匀速拖动木板
实验探究 （2）实验装置
支架
注射器 宽纸带
拖动宽纸带做 匀速直线运动
调速机
实验探究 （3）图像分析
目标二：单摆运动的特点
通过小组合作，培养团队合作意识。
实验三：探究单摆周期与摆长的关系
判断物体是否做简谐运动的方法：
回复力大小与
成正比
实验一：探究单摆周期与小球质量的关系
（2）摆球在摆动过程中的回复力F的来源？
课堂练习
C
同学们，这节课你都学到了什么？
二、科学思维
在构建单摆模型的过程中，学会理想化物理模型法。 探究单摆运动的特点，体会数学近似法在物理中的应用。
三、科学探究
通过实验小组合作，利用控制变量法定性探究单摆周期的影响因素
四、科学态度和责任
在实验探究过程中，培养严谨细致的科学态度。通过小组合作，培养 团队合作意识。
目标一：单摆
单摆结构：
细线形变量很小
细线长度不可改变
悬点
（固定）
O
在构建单摆模型的过程中，学会理想化物理模型法。
（2）摆球在摆动过程中的回复力F的来源？
细线的质量与小球质量 （3）回复力F的方向与偏离平衡位置的位移的方
m <<m 相比可以忽略 线 球 荷兰物理学家惠更斯首先发现
理论推导小球的回复力是否满足F=-kx
摆线 （3）回复力F的方向与偏离平衡位置的位移的方
实验结论
Fkx
在摆角很小的情况下（一般偏角 θ< 5°）单摆做简谐运动
目标三:单摆的周期
通过实验，并运用控制变量法定性探究单摆周期的影响因素
实验一：探究单摆周 期与小球质量的关系
实验二：探究单摆周期与 实验三：探究单摆
振幅的关系（小偏角）
周期与摆长的关系
与摆球的质量无关
与振幅无关 摆长越长，周期越大
向之间的关系？ 向之间的关系？
细线的质量与小球质量相比可以忽略
（2）摆球在摆动过程中的回复力F的来源？
回复力大小与
成正比
实验三：探究单摆周期与摆长的关系
球的直径与线的长度相 拖动宽纸带做匀速直线运动
L >>d 线 球 实验一：探究单摆周期与小球质量的关系
比可以忽略 探究单摆运动的特点，体会数学近似法在物理中的应用。
10˚ 0.173648 0.174532 0.51%
数学近似法
θ
L
x
A
பைடு நூலகம்
O
B
sinθ≈θ=
理论分析 问题探究
（1）摆球在静止O点（平衡位置）时的受力情况 （2）摆球在摆动过程中的回复力F的来源？
Fkx
（3）回复力F的方向与偏离平衡位置的位移的方 向之间的关系？
x
F
相反
目标二小结
现象观察 实验探究 理论推导
4˚ 0.069756 0.069813 0.08%
5˚ 0.087155 0.087266 0.12%
6˚ 0.104528 0.104719 0.18%
7˚ 0.121869 0.122173 0.24%
8˚ 0.139173 0.139626 0.33%
9˚ 0.156434 0.157079 0.41%
（2）摆球在摆动过程中的回复力F的来源？
Fkx
T
（3）回复力F的方向与偏离平衡位置的位移的方
向之间的关系？
G2
G1
G
F回=mg sinθ
理论分析 数学信息
θ
sinθ
θ的弧度值
偏差
1˚ 0.017452 0.017453 0.005%
2˚ 0.034899 0.034906 0.02%
sinθ≈θ 3˚ 0.052355 0.052359 0.04%
观察小球偏离平衡位置的位移时间图像是否满足 目标二：单摆运动的特点
（2）摆球在摆动过程中的回复力F的来源？ 目标二：单摆运动的特点 观察小球偏离平衡位置的位移时间图像是否满足 理论推导小球的回复力是否满足F=-kx
正弦函数规律 实验三：探究单摆周期与摆长的关系
单摆做简谐运动的振动周期跟摆长的平方根成正比，跟重力加速度的平方根成反比。 通过小组合作，培养团队合作意识。
理论推导小球的回复力是否满足F=-kx
荷兰物理学家惠更斯首先发现
球体积小，质量大
空气阻力可以忽略
摆球
单摆是理想化模型
目标一：单摆
摆长=绳长+半径
偏角θ
摆长:摆球重心到悬点的距离 偏角:摆球摆到最高点时，细线与竖直方向的夹角
目标一：单摆 随堂练习
目标二：单摆运动的特点
现象观察猜想：单摆振动是简谐运动