《单摆》教学设计绍兴县鲁迅中学312000何尧荣

《单摆》教学设计

绍兴县鲁迅中学（312000） 何尧荣

● 【教学目标】：

〔知识目标〕：1、掌握单摆的构造

2、掌握单摆的回复力是重力沿切线方向的分力

3、掌握单摆在偏角很小时可以近似地做简谐运动

4、掌握单摆振动的特点及周期公式

〔能力目标〕：1、掌握力的分解原则――按作用效果分解

2、初步掌握近似处理方法

3、初步掌握因素分析法，能对问题进行定性分析

4、会用控制变量法设计探索性实验，并对数据进行分析

〔德育目标〕：1、初步掌握抓住主要因素，忽略次要因素辨证唯物主义思想

2、对学生进行实事求是的科学思想熏陶

● 【重点难点】：

〔重点〕： 1、单摆振动的回复力

2、单摆的偏解很小时满足简谐运动的条件

3、通过定性分析、实验、数据分析得出单摆周期公式 〔难点〕：单摆振动的回复力

● 【任务分析】：

●【教具准备】：摆长、摆球大小和质量不一样的单摆四只，砂摆一只，CIA

课件一个等等。

●【教学过程】：

一、告知教学目标

师：看新标题

板书：单摆

公布目标：多媒体打出

二、回顾原有相关知识，引入新课

师：问简谐运动的条件是什么？

生：答

师：日常生活中那些现象属于机械振动？

生：答（秋千，钟摆，鼓，地震等等）

师：1、打出动画：秋千的摆动，钟摆的摆动

2、问：秋千和钟摆的摆动有哪些共同点？

生：答

师：秋千和钟摆最终为什么一定会停下来呢？

生：有空气阻力存在

师：我们能不能由秋千和单摆摆动的共性及忽略空气阻力，抽象出一个简单的物理模型呢？

生：学生相互讨论的后让几个同学回答

三、呈现新知识

（一）单摆模型解说

师：1、由学生讨论后总结出单摆的构造：一根不可伸长的细线下

面悬挂一个密度大的小球就组成了单摆。

2、单摆的特征：摆线不可伸长，质量可忽略；小球要小，质

量要大。

（二）单摆振动的回复力分析

1、实验演示单摆的振动

2、回复力分析

师：（问）单摆做什么运动？

生：答

师：（问）单摆在振动过程中受到哪些力作用？

生：答

师：教师由学生的回答板书单摆受力分析图并打出单摆振

动的动画。

师：单摆振动的回复力是谁？

学生讨论后让学生回答。（可能有重力和拉力的合力，拉

力水平方向的分力，重力沿切线方向的分力等）

师：单摆振动时在竖直平面内做变速圆周运动，重力和拉

力的合力产生两种效果：使小球做圆周运动，速度大

小发生变化。从匀速圆周运动知识知道，向心力只改

变物体运动的速度方向，因

而单摆做变速圆周运动的

圆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。

师：板书αsin ⋅mg F ＝回

3、单摆做简谐运动的条件

师：（问）回复力的方向在什么情

况下，可与位移方向相反？

生：讨论后让学生回答（教师 肯定：在偏角很小时，摆长远大于振幅时）

师：偏角很小时单摆振动的运动轨迹与直线非常接近了。

角度 1 2 3 4 5

Sina 0.01745 0.0349 0.0532 0.0698 0.0872

A 0.01745 0.0349 0.0532 0.0699 0.0873

(三)单摆做简谐运动时的图象

1、图象猜测：让学生相互讨论，分析出单摆做简谐运动的图象

2、实验演示图象：注意实验用的砂子要细而均匀，在抽动的纸板上用双面胶贴住，这样便于把砂子粘住。

3、实验后用多媒体模拟演示一下实验。

.sin .sin ,,sin ,做简谐运动来处理单摆的运动这时可以当则所以而在偏角很小时回x l

mg l x mg mg F l x l x ⋅=⋅≈⋅=≈=≈ααααα

（四）单摆振动的周期

1、单摆振动周期的因素分析

师：什么是振动的周期？

生：答

师：单摆振动的周期可能与哪些因素有关？

生：可能与摆球的质量，振幅的大小，摆长的长短，重力加速

度等等因素有关

在教师启发下对上述因素定性进行逐个分析，得出周期可能与

摆长，重力加速度，振幅有关，可能与质量无关。

2、实验演示

比较实验：（1）A,g,l 一样，两个质量不同的单摆的振动周期

是否不一样

（2）m,g,l 一样，振幅不一样的两个单摆的振动周

期是否不一样

（3）A,m,g 一样，摆长l 不一样的两个单摆的振动

周期是否不一样

（4）A,m,l 一样，在一个单摆的下面放一只磁铁，

另一只单摆下面不放，这两个单摆的振动周期

是否不一样

实验结论：单摆的周期与摆长l 和重力加速度有关，与摆球的

质量和振幅无关

3、定量探索

探索T 与l 的关系

（1） 两只单摆，其中一只单的摆长为1m,另一只单摆的

摆长为0.8m ，让它们同时振动起来，把学生分成两

组分别数这两个单摆振动的次数，根据一相同的时

间内的振动次数的关系，就能推算出这两个单的周

期关系

（2） 改变这两个单摆的摆长之间的比值关系，重做实验

四次

（3） 根据摆长的周期之间的关系，得出l T ∝

（4） 给出惠更斯单摆周期公式：g

l T π

2=