单摆教学文档

单摆

绵竹中学邓兴龙

【教学目标】

1．知识目标：

（1）知道什么是单摆；

（2）理解单摆振动的回复力来源及做简谐运动的条件；

（3）知道单摆的周期和什么有关，掌握单摆振动的周期公式，并能用公式解题。

2．能力目标：

观察演示实验，概括出影响周期的因素，培养由实验现象得出物理结论的能力。【教学重点、难点分析】

1．本课重点在于掌握好单摆的周期公式及其成立条件。

2．本课难点在于单摆回复力的分析。

【教学过程】

●引入新课

在前面我们学习了弹簧振子，知道弹簧振子做简谐运动。那么：物体做简谐运动的条件是什么？

答：物体做机械振动，受到的回复力大小与位移大小成正比，方向与位移方向相反。

●进行新课

【板书】一、什么是单摆？

一根细线上端固定，下端系着一个小球，如果悬挂小球的细线的伸长和

质量可以忽略，细线的长度又比小球的直径大得多，这样的装置就叫单摆。

物理上的单摆，是在一个固定的悬点下，用一根不可伸长的细绳，系住一个一定质量的质点，在竖直平面内摆动。所以，实际的单摆要求绳子轻而长，摆球要小而重。

【板书】二、单摆的运动性质

物体做机械振动，必然受到回复力的作用，弹簧振子的回复力由弹簧弹力提供，单摆同样做机械振动，思考：单摆的回复力由谁来提供，如何表示？1）平衡位置当摆球静止在平衡位置O点时，细线竖直下垂，摆球所受重力G和悬线的拉力F平衡，O点就是摆球的平衡位置。

2）回复力单摆的回复力F回=G1=mg sinθ，单摆的振动是不是简谐运动呢？

如图：

F = - ( mg / L )x = - k x（k=mg/L）所

以，当θ≤5°时，单摆振动是简谐运动。

★练习

1、关于单摆的振动，以下说法正确的是

图２

( )

A.摆球摆到最高点时，所受合外力为零

B.摆球摆到最高点时，所受合外力指向悬点

C.摆球摆到最低点时，所受合外力指向悬点

D.摆球摆到最低点时，所受合外力为零.

2.单摆作简谐运动时的回复力是：（）

A.摆球的重力

B.摆球重力沿圆弧切线的分力

C.摆线的拉力

D.摆球重力与摆线拉力的合力

【板书】三、单摆的周期

我们知道做机械振动的物体都有振动周期，请思考：

单摆的周期受那些因素的影响呢？

生：可能和摆球质量、振幅、摆长有关。

○［演示1］摆长L相同，振幅相同，观察周期T与摆球质量的关系？○［演示2］摆球质量相同，摆长L相同，观察周期T与振幅的关系？○［演示3］摆球质量相同，振幅相同，观察周期T与摆长L的关系？

【板书】周期公式：

同时这个公式的提出，也是在单摆振动是简谐运动的前提下，条件：摆角θ≤5°

由周期公式我们看到T与两个因素有关，当g一定，T与成正比；当L 一定，T与成反比；L，g都一定，T就一定了，对应每一个单摆有一个固有周期T。

★练习

3、单摆的振动周期在发生下述哪些情况中增大:( )

A.增大摆球的质量

B.增大摆长

C.单摆由地球表面移到月球表面

D.增大振幅

4.由单摆作简谐运动的周期公式知:( )

A.摆长无限减小,可以使振动周期接近于零

B.在月球表面的单摆周期一定比地球表面的单摆的周期长

C.单摆的振动周期与摆球的质量无关

D.单摆的振动周期与摆角无关,所以摆角可以是300

5、若单摆的摆长不变，摆球的质量增加为原来的4倍，摆球经过平衡位置的速度变为原来的1/2，则单摆振动的（）

A.频率不变，振幅不变

B.周期不变，振幅改变

C.频率改变，振幅改变

D.周期改变，振幅不变

6、在下述哪些情况下单摆的简谐振动周期会变大( )

A.摆球质量增大

B.摆长减小

C.单摆由赤道移到北京

D.单摆由海平面移到高山顶上

●【课堂小结】

1.单摆：理想化的物理模型．在细线的一端拴上一个小球，另一端固定在悬点上，如果线的伸缩和质量可以忽略不计，摆线长比小球直径大得多，这样的装置叫单摆．

2.单摆做简谐的条件：在摆角很小的情况下(θ≤5°)，单摆所受回复力跟位移成正比且方向相反，单摆做简谐运动．

3.单摆的周期公式：单摆做简谐运动的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，跟振幅、摆球的质量无关．