（人教版）高中选修3-4物理 11.4《单摆》教案设计

（人教版）高中选修3-4物理 11.4《单摆》教案设计内容摘要：

2、向与位移方向相反。 今天我们学习另一种机械振动单摆的运动（二）进行新课1、 阅读课本第 167 页到 168 页第一段，思考：什么是单摆。 答：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。 摆长指的是从悬点到摆球重心的距离。 将摆球拉到某一高度由静止释放，单摆振动类似于钟摆振动。 摆球静止时所处的位置就是单摆的平衡位置。 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 3、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 摆的振动是不是简谐运动呢。 单摆受到的回复力 F 回 =mg 图：虽然随着单摆位移 X 增大，增大，但是回复力 F 的大小并不是和位移成正比，单摆的振动不是简谐运动。 但是，在 值较小的情况下（一般取 10） ，在误差允许的范围内可以近似的认为 ，近似的有F= mg ( L )x = k x（k=）,又回复力的方向始终指向 O 点，与位移方向相反，满足简谐 5、力充当向心力。 所以，单摆经过平衡位置时，受到的回复力为 0 ，但是所受的合外力不为 0。 3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。 单摆的周期是否和这些因素有关呢。 下面我们用实验来证实我们的猜想为了减小对实验的干扰，每次实验中我们只改变一个物理量，这种研究问题的方法就是控制变量法。 首先，我们研究摆球的质量对单摆周期的影响：那么就先来看一下摆球质量不同，摆长和振幅相同，单摆振动周期是不是相同。 演示 1将摆长相同，质量不同的摆球拉到同一高度释放。 现象：两摆球摆动是同步的，即说明单摆的周期与摆球质量无关，不会受影响。 这个 6、实验主要是为研究属于简谐运动的单摆振动的周期，所以摆角不要超过 10。 接下来看一下振幅对周期的影响。 演示 2摆角小于 10的情况下，把两个摆球从不同高度释放。 （由一名学生来完成实验验证，教师加以指导）现象：摆球同步振动，说明单摆振动的周期和振幅无关。 刚才做过的两个演示实验，证实了如果两个摆摆长相等，单摆振动周期和摆球质量、振幅无关。 如果摆长 L 不等，改变了这个条件会不会影响周期。 演示 3取摆长不同，两个摆球从某一高度同时释放，注意要 10。 （由一名学生来完成实验验证，教师加以指导）现象：两摆振动不同步，而且摆长越长，振动就越慢。 这说明单摆振动和摆长有关。 具体有什么关系呢。 荷兰物理学惠更斯 7、研究了单摆的振动，在大量可靠的实验基础上，经过一系列的理论推导和证明得到：单摆的周期和摆长 l 的平方根成正比，和重力加速度 ，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 10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， （三）课堂小结：本节课主要讲了单摆振动的规律，只有在 10时单摆振动才是简谐运动；单摆振动周期例 1：已知某单摆的摆长为 L，振动周期为 T，试表示出单摆所在地的重力加速度 ：有两个单摆，甲摆振动了 15 次的同时，乙摆振动了 5 次，则甲乙两个摆的摆长之比为_。