2.3单摆 教学设计

《单摆》教学设计
教学目标：
知道什么是单摆。理解摆角很小时单摆的振动是简谐运动，掌握单摆的周期公式，并能用它进行有关计算。
通过学习单摆做简谐运动的条件，建构单摆物理模型，体会用理想化的方法建立物理模型在物理学研究中的应用，培养学生的科学思维能力。
经历探究影响单摆周期因素的过程，培养学生的科学探究能力。
教学重点：
摆角很小的单摆的振动是简谐运动；
单摆的振动周期。
教学难点：
摆角很小的单摆的振动是简谐运动；
实验探究影响单摆周期的因素。
教学方法：
通过例举实例，创设情境，演示实验，引导学生进行探究式学习
课时安排：1课时
问题引入：
生活中经常可以看到悬挂起来的物体在竖直平面内往复运动。将一小球用细绳悬挂起来，把小球拉离最低点释放后，小球就会来回摆动。小球的摆动是否为简谐运动呢？
新课教学：
单摆
概念：如果悬挂物体的绳子的伸缩和质量可以忽略不计，绳长比物体的尺寸大很多，物体可以看做质点，这样的装置可以看作单摆。
单摆是实际摆的理想模型。
单摆的运动是往复运动，若单摆的摆角小于5o，单摆的摆动可近似看成简谐运动。
实际摆可以看成单摆的条件：
形变要求：当摆线的形变量比摆线长度小很多时，摆线的伸缩可以忽略，可把摆线看成不可伸长的线。
质量要求：摆线质量与摆球质量相比小得多时，可以认为摆线是没有质量的。
长度要求：摆球的直径与摆线的长度相比可以忽略时，可把摆球看成质点。
受力要求：忽略摆球摆动过程中所受空气阻力的作用。
【实验与探究】如图所示，在铁架台的横梁上固定两个单摆，按照以下几种情况，把它们拉起一定角度后同时释放，观察两摆的振动周期。
（1）两摆的摆球质量、摆长相同，振幅不同（都在小偏角下）。
（2）两摆的摆长、振幅相同，摆球质量不同。
（3）两摆的振幅、摆球质量相同，摆长不同。
比较三种情况下两摆的周期，可以得出什么结论？
实验结论：在摆角很小的情况下，单摆的周期与小球质量和摆角无关，与单摆摆长有关。
单摆的周期大小与摆长的二次方根成正比，即.
二、单摆的周期
【讨论与交流】分析单摆摆动时哪个力为回复力。
重力沿圆弧切线方向的分力，正是这个力充当回复力。
单摆的简谐运动周期与装置的固有因素有关，和外界条件无关。故单摆的简谐运动周期也叫作单摆的固有周期。
惠更斯与1659年发现单摆做简谐运动的周期：
练习1：某一单摆原来的周期是2s，在下列情况下，周期有无变化？如有变化，变为多少？
摆长减为原长的。
摆球的质量减为原来的。
振幅减为原来的。
重力加速度减为原来的。
练习2：如图所示是两个单摆的振动图像。甲、乙两个摆的摆长之比是多少？
课堂小结：
掌握单摆的周期公式；
用理想化的方法建构单摆物理模型。
课后作业：
第3题