单摆教学设计
单摆教学设计
【教学设计】 池锝网
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篇一：单摆教学设计 《单摆》教学设计 ? 【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】：? 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F回＝mg?sin? 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。xx 在偏角很小时,sin???,而??,所以sin??.ll xmg 则F回?mg?sin??mg???x ll 单摆的运动这时可以当做简谐运动来处理. (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。
（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T? （4） 给出惠更斯单摆周期公式：T?2?
lgl 四、知识整合和应用 1、如右图所示，悬挂于同一点的两个单摆 的摆长相等，A的质量大于B的质量，O为 平衡位置，分别把它们拉离平衡位置同时释 放，若最大的摆角都小于5°，那么它们将 相遇在（） Ａ
Ｏ点左侧 Ｃ
Ｏ点右侧 Ｄ
2、Ａ在光滑圆弧凹槽的一端，Ｂ在圆弧的 圆心。半径远大于弧长。Ａ、Ｂ同时无初速 释放，谁先到达Ｏ点？
3、一小球挂于O点，细线长为l，O点正下方 l /2处有一铁钉。将小球拉至A处无初速释放，摆角很小，问这样的一个摆的周期是多少？篇二：单摆教学设计 《单摆》教学设计 江苏省邳州市宿羊山高级中学 周中华 一、设计思想
中学物理教学的目的，是使学生比较系统地掌握进一步学习现代科学技术所需的物理基础知识，了解这些知识的实际应用，培养学生的实验技能、思维能力、自学能力和灵活运用知识解决实际问题的能力；培养学生的辩证唯物主义观点。培养学生的创新意识和创新能力是现代教育研究的核心，本文介绍单摆课题中开展创新教学、培养学生创新能力的一点做法。
旧教育模式基本如下：
提出单摆的模型→规律→应用、解题
该教学模式重视的是知识的传授，重点是知识的应用──解题，且通过解题来熟练掌握该知识和提高运用这些知识解决问题的能力，即熟练解题技巧。这种教学模式，缺乏知识的产生和发展的过程，学生实际参与少，体验不深，理论联系实际少，且介绍创造发明的往往一笔带过。本人认为这把物理学的精华部分给埋没了，使学生感到学习物理知识是为了解题，为了升学考试，从而使学生的学习处于被动状态，即学生对学习的内在动力不足，兴趣不浓，这是目前教学中存在的共同问题。大量解题，学习解题的各种技巧，造成知识面狭窄，自学能力差，除课本上知识外，很少接触其他课外书，不重视实验，观察能力和实验操作能力差。
本人根据自己的教学经验结合“单摆”教学实际，确立如下教学模式：
观察→抽象建模→规律→应用
此教学模式让学生充分感受、理解知识的产生和发展过程，引导、启发学生模拟探究原科学家的实践活动过程，发现“新”现象，通过联想、判断、推理、分析、综合，归纳出物体呈现如此现象的本质和规律，然后把规律应用到实际中去。力求体现物理学研究的基本方法，重点展现发现规律的过程和应用规律的过程，即展现发现、发明创造的过程，从中培养学生创新意识和创新能力，使学生感到所学知识确有实际意义，从内心感到确需知道该知识和方法，从而积极参与、主动学习、自主探索。同时体现教师适时点拨、“搭桥引路”的主导地位。当然在教学过程中要精选习题、当堂达标训练，切实提高课堂教学效率。 二、教学过程
下面是该教学模式的具体操作过程：
1．观察：钟摆的摆动
由日常见到的现象：挂灯在风吹后的摆动，秋千在人推动后的摆动
（物体来回摆动）入手，通过联想、判断使学生感到我们所研究的物理现象来源于自然，不是凭空想象出来的。
2．抽象建模
把观察到的物理现象进行抽象，建立理想模型，使研究的物理问题简单化。在细线的一端拴上一个小球，另一端固定在悬点上，线的伸缩和质量忽略不计，球的直径比线长短得多，即把球看成一个质点──单摆模型。
（1）单摆呈现来回摆动现象的本质：让学生想想，师生一起分析摆球受到重力和细线的拉力不在一条直线上，即受力不平衡的缘故。重力沿细线垂直方向的分力，即是使摆球回到最低点的回复力，注意这个力不是重力和细线拉力的合力。在摆角小于5°时，摆球运动可看做简谐运动。摆球在空间摆动观察时如无显著的参照物作为标准，很可能造成圆锥摆。可采用上端带有支架（支架垂直与面板，并且po在一条直线上垂直与面板）的面板。如图（1）。人是很难做到不同摆角和同一摆角。易造成摆角过大而引起非简谐运动，或摆角太小不易测量周期。现在面板上做一以p为圆心的半圆，并标出刻度。实验时就可以根据面板上的刻度读出摆角值，从而准确的验证影响周期的因素。 （2）单摆的规律：等时性。
模拟科学家研究过程，但不完全照搬，也要有所创新。从中激发学生的兴趣，重视学生的内心体验与主动参与。伽利略在教堂中看到挂灯的摆动，发现该现象，并研究得出单摆的等时性。根据历史记载，伽利略所处年代还没有精确的计时仪器，他如何确定的？只好用自己的脉搏跳动测得，他利用人在正常情况下脉搏跳动是基本均匀的，这是一种类比方法。现在我们有计时仪器，可以照课本上实验来确定这一结论。一般人的脉搏跳动总有些不稳定，这样实验不够精确，那么我们现在如何设计一个简单而精确的实验来验证呢？让学生想一想，然后提示学生用比较法。
用2个单摆比较，可能有学生提出；也许是巧合呢？那么用5个单摆，其中2个摆球形状、质量完全一样，其余3个各不相同（这样容易比较）。用5根约1m长的细线一端拴住摆球，另一端各悬挂在同一水平横杆上（并排）如图2，使摆长一样（这是实验成败的关键）。想想如何比较摆球的周期相同不相同？ 先试一下，一个一个推动摆球（摆角&5°），让摆球摆动，可以看到摆得较乱，看不出关系。设法拉开摆球，从同一高度同时静止释放，可观察到同步摆动。这说明单摆的周期跟单摆的摆球质量无关。再设法把小球拉开不同角度，同时静止时释放，可观察到：同步摆动（注意沿着横杆方向看）。这说明单摆的周期跟单摆的振幅无关，由此得到单摆的等时性（使学生感到成就感）。那么单摆的周期跟什么因素有关呢？（让学生想想，猜想可能是摆长），改变其中4个单摆的摆长，使它们摆长不一样，再让它们同时摆动，可观察到；摆长长的，摆动慢，摆长短的，摆动快。课本中并没有通过实验验证重力加速度与周期的关系。若采用磁性摆球，并在摆球的平衡位置正下方放一U型的磁铁，相当于增大重力加速度。比较和未加磁铁时同一摆球50～60次全振动所需时间就验证了重力加速度增大时周期变短，改变磁铁磁极，相当于减小重力加速度，周期变长。说明重力加速度的改变可以影响周期的变化。然后提出，这由惠更斯研究发现单摆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，且确定了如下的单摆振动周期公式（也可用数学方法和弹簧振子的周期公式推导出这一公式，应看学生的基础、程度而定。）4．应用
由物理现象得出物理规律，再应用到实际中去，这是物理研究的最终目的，是理论联系实际的过程，也是发明创造的过程，也即学生内化和外延的过程。在这过程中有意识地培养学生发散思维，并进行“创造发明”的教学。
由惠更斯首先利用单摆的等时性，直接应用发明了带摆的计时仪──摆钟。简介摆钟基本结构，然后让学生想想摆钟有哪些缺点。分析原因：（1）由于热胀冷缩，引起摆长改变，使计时有快慢。（2）钟摆受阻力作用，摆动一定次数后要停止，需定时上发条，不方便。（3）造价贵，与现行的电子钟、石英钟比较，电子钟、石英钟精确，一节5号电池，可使用半年。
然而是不是要淘汰摆钟呢？不，有人把这做得大一些，做成一种落地座钟，成为一件装饰品，又是一种计时器，这也是一种创造发明。
联想运用单摆的周期公式，可以测定当地的重力加速度，又可拿到某一星球表面上，测该星球表面的重力加速度：
等效应用：把一个物体的来回运动等效看成单摆的运动。例如，一个小球在较大半径的光滑圆弧槽内来回运动（槽固定在地面上），可以等效看成绕圆心来回摆动的单摆运动。又如，双线摆可等效看成某一摆长的单摆运动，在升降机中单摆周期的变化，等等。应用中不仅使学生解题能力得到提高，而且使学生的创新能力和综合能力得到培养，使学生在获得知识同时，多方面的能力也得到培养，但应用中应减少一些纯粹为熟练公式或无实际价值的问题。
本节课设计的指导思想是培养学生各方面的素质，教学中以实验为基础结合学生的思维特点。充分发挥教师的主导作用，体现学生的主体地位，让学生成为知识的发现者，以规律的认识为主线，把传授知识、培养能力、渗透方法有机结合到一起。目的在于培养学生各方面的能力。
人教网篇三：单摆教学设计 单摆教学设计（第一课时） 一、教学分析 1、教材的地位与作用 《单摆》是高中物理人教版选修3-4第11章第4节内容。本节内容安排在《简谐运动的回复力和能量》之后，属于简谐运动的应用实例，起到了承上的作用。在学习“单摆”之前，学生们学习了简谐运动及其图象，简谐运动的振幅、周期、频率以及回复力和能量等内容。这里作为简谐运动的应用实例，来学习单摆的运动规律、受力情况和图像特点，以加强对单摆内容的理解，深化、突出了单摆这种简谐运动。 2、教材处理 本节课内容多、理论性强、探究过程复杂，所以用两课时完成：第1课时学习单摆振动的图像和回复力、单摆做简谐运动的条件等内容。第2课时着重探究单摆周期与摆长的关系。 3、学情分析 经过近两年的高中学习，学生已经掌握了高中物理学中处理问题的很多基本方法，具有了一定的思维能力和接受能力。但是由于本节课结合了数学知识，涉及到小角度的近似处理，这在高中物理学习中是第一次出现，学生对这样的处理感觉有困难。 二、教学目标 知识与技能： 1、知道什么是单摆，了解单摆的运动特点 2、知道在摆角很小时单摆做简谐运动 过程与方法： 经历证明单摆运动是简谐运动的过程，学生体会数学方法在物理中的应用 情感态度与价值观： 通过证明过程，培养学生学习科学的兴趣和自觉性。并在学习证明的过程中，学会运用科学态度、科学价值观去克服困难、探究解决类似的问题
三、教学重点 重点：单摆振动的特点依据：单摆振动是具体的简谐运动的应用实例，分析简谐运动也就是分析质点在运动过程中的振幅、周期、位移、频率、能量等一些物理量的特点，通过对单摆运动特点的分析、理解，学生对简谐运动的特点理解会更加深刻。
四、教学难点 难点：单摆的回复力以及对小角度的近似处理。 依据：在分析具体的简谐运动时学生往往不能正确的分析出回复力的来源，有的学生即使能够分析出回复力的来源，也不知如何导出F??kx的形式，给解决问题带来了困难，因此将这个问题设置为难点。
五、课前准备 本节内容属于简谐运动的应用实例，主要解决两个问题：1、认识单摆 2、用图象法和公式法证明单摆的振动属于简谐振动，基于这个目标，实现课堂教学的有效性，教师可以针对这个目标可布置以下预习作业。 1、指导学生自制单摆，画出单摆的x-t图象，对单摆的运动特点有一定的认识 2、在证明了竖直方向弹簧振子的运动属于简谐运动的基础上，要求学生教材、分析教材自行证明单摆的运动是不是简谐运动。 3、课件。
六、教学过程 （一）引入新课 前面我们学习了弹簧振子，知道了简谐运动的特点。在日常生活中，我们还常常看见摆钟、荡船、秋千都在竖直平面内做摆动，这些摆动是属于一种什么样的运动呢？今天我们来学习最简单的摆动——单摆的运动。 本堂课主要解决两个问题1、知道什么是单摆。2、证明单摆的运动是不是简谐运动 设计意图：交代清楚本节的任务，使学生心中有数。 （二）进行新课 板书：11.4 单摆 1、单摆模型（1）单摆：一根不可伸长的细绳，一端固定，另一端与小球相连，如果细线的质量与小球相比可以忽略，求的直径与线的长度相比可以忽略，忽略空气阻力的影响，这样的装置叫单摆。 教师活动：由学生阅读教材，得出单摆的定义。教师对定义进行补充说明。 设计意图：培养学生自学能力，加深对单摆概念的理解。 教师活动：这样的装置在生活中存在吗？ 设计意图：使学生意识到这样的装置在现实生活中不存在，是一种理想化模型。 （2）单摆是实际摆的理想化模型 （3）判断下列模型是否属于单摆模型 教师活动：展示几幅图片，让学生判断是否属于单摆模型。
设计意图：使学生更加明确什么是单摆。
2、单摆的运动 教师活动：单摆在做振动，这种振动是不是简谐运动呢？需要我们证明，有几种方法？ 学生：回答两种，图象法和公式法 设计意图：针对两种证明方法展开教学 (1)画单摆的x-t图象 播放演示实验视频，画出单摆的x-t图象，与正弦曲线十分相似 教师活动：既然图象与正弦曲线十分相似，那单摆的运动就有可能是简谐运动，那到底是不是？如果我们得到的图像很准确，我们可以去做拟合曲线，得到图像如果严格满足正弦规律，说明就是。但这个对实验要求比较高，如果不是匀速拉动也会得不到正弦曲线的。下面我们从另一个角度去做一个判断，我们从力的特征用公式法去证明单摆的振动是不是简谐运动。 教师活动：凡是振动都需要回复力，那单摆的回复力是什么力呢？ 设计意图：学生明确，接下来要寻找回复力。 (2)单摆的回复力分析 ①确定平衡位置 当摆球静止于O点时，摆球受到的重力G和悬线的拉力Ｆ′彼此平衡，O点就是单摆的平衡位置. ②实验演示单摆的振动，分析回复力 教师活动：提问单摆在振动过程中受到哪些力作用？ 生：答 教师活动：教师由学生的回答板书单摆受力分析图 教师活动：摆球做圆周运动的向心力由谁来提供？摆球做机械振动 的回复力由谁来提供？ 学生讨论后让学生回答。 教师活动：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：一是使小球做圆周运动，速度大小发生变化， 这个效果力称为向心力。二是使小球总是有回到平衡位置的趋势，这个效果力就是我们说的回复力，因而单摆做变速圆周运动的回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。 教师活动：板书 F=F2=mgsinθ 教师活动：由单摆的回复力的表达式能否看出单摆的振动是简谐运动呢？请同学们回忆一下简谐运动回复力的特点。 学 生：物体所受回复力的大小与位移大小成正比，并且总是指向平衡位置。表达式为：F=-kx。 教师活动：书上已给出了具体的推导过程，其中用到了两个近似：(1)sinα≈α；(2)在小角度下OP直线与OP弧线近似相等。这两个近似成立的条件是摆角很小，α＜10°。 由上表我们可知α在5°之内，并且以弧度为角度单位，sinα≈α。 教师活动：在这个基础上，接下来请大家按照教材上的提示，导出回复力与位移的关系。 （3）关于单摆做简谐运动的条件 ①推导：在摆角很小时，sinθ＝x l x（ｘ表示摆球偏离平l又回复力Ｆ＝mgsinθ
?Ｆ＝mg· 衡位置的位移，l表示单摆的摆长） ②师生分析得到：在摆角θ很小时，回复力的方向与摆球偏离平 衡位置的位移方向相反，大小成正比，单摆做简谐运动。 ④教师：我们知道简谐运动的图象是正弦(或余弦曲线)，那么在 摆角很小的情况下，既然单摆做的是简谐运动，它振动的图象也是正 弦或余弦曲线。我们之前的单摆振动图像在角度很小时是正弦曲线。 ⑤总结：从实际得到的图象和理论上中均可看出：在摆角很小的情况下，考虑实验观察的方便，认为在??15?时，单摆做简谐运动。 （4）用量角器画出15?角 设计意图：学生感受15?角，到底有多大。 七、课堂训练 1、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 2、振动的单摆小球通过平衡位置时，关于小球受到的回复力及合外力的说法正确的（） A.回复力为零，合外力不为零，方向指向悬点 B.回复力不为零，方向沿轨迹的切线 C.合外力不为零，方向沿轨迹的切线 篇四：《单摆》教学设计 《单摆》教学设计
王玉峰 张掖二中
一、教材分析 1.地位：＂单摆＂是人教版高中物理第一册第九章机械振动第四节内容，在此之前，教材安排了简谐运动、振幅、周期、频率、简谐运动的图象三节内容，然后介绍单摆的运动类型、图象特点，使教学难度自然&上坡&，随后介绍简谐运动的能量、共振，加强了对单摆内容理解，深化，突出了单摆这一种简谐运动。 2．知识特点：本节内容与老教材，（人教版第一册必修内容）相比，有较大变化。 a)引课：从原来直截了当定义改为秋千插图引入定义，更加亲和、自然，形式上更为活泼。 b)难度：从回避&重力沿切线的分力是回复力&这一难点到面对之，知难而上，拓展知识面，强调物理思维方法和熏陶，重视知识的综合运用。 c)实验：由穿插在课文中改为单独框出更为醒目，加强实验，更突出探索性实验的教学。 d)摆角：由原来规定改为注明，学生心理易于接受。 e)图象：由单独一章节改为在第二节基础上由实验得出，知识链接加强。所以新教材知识内容布局更为合理，具有弹性，顾及对象更广，更便于多层次教学。 二、任务分析三、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、初步掌握近似处理方法 2、初步掌握因素分析法，能对问题进行定性分析 3、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〕：初步掌握抓住主要因素，忽略次要因素辨证唯物主义思想。 四、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 五、教具准备：摆长、摆球大小和质量不一样的单摆及强磁铁若干，每四名学生分为一组，砂摆一只，CIA课件一个等等。 六、教学过程： （一）复习回顾、整体模型 {幻灯片演示1}：请回忆：什么是简谐运动？简谐运动的图像是什么形状？如果回忆不起来，请翻阅课本有关内容，或相互交换意见。 设计意图：回顾有关知识，为学生自主探究本节内容在知识上做铺垫，思路上给提示。以什么形式回忆不重要，重要的是把要用的知识回忆出来。
观看视频：请同学们观看荡秋千、摆钟的运动。 {幻灯片演示2}：抽象模型 ：我们可以把以上的两个实际运动简化为以下那一个模型？
请同学们对比（1）、（2）、（3）、（4）与（5）的区别，在独立思考的基础上，可以相互议论：总结单摆的特点？然后自由发言，后面发言的同学不要重复回答，作补充或纠正即可。 设计意图：以中常见的现象为教材的引入点，进一步丰富学生的感性材料。强调处理实际问题时，应先将实际物体抽象为模型再研究的思路。在对比中发现区别，突出单摆的特点，诱发学生归纳总结现象背后隐含的本质。 （二）自主探究、揭示规律 {幻灯片演示3}：1、请同学们将你眼前的单摆拉开一定角度后释放，观察小球的运动。判断摆球的运动是什么运动？请议论后自由发言。（单次为竖直平面内的圆周运动的一部分，多次为机械振动） 2、试画图分析摆球在运动过程中，在任意一位置的受力情况。请讨论说明：摆球做圆周运动的向心力由谁来提供？摆球做机械振动的回复力由谁来提供？然后选出代表展示讨论结果。 3、试写出回复力与摆角间的关系？请自由发言。 设计意图：单摆的恢复力为什么不是合力？而是重力沿切线方向的分力，证明单摆是简谐运动，是本节难点所在，由于老师巧妙设疑使学生的讨论循序渐进而化解，在讲授中既注意物理思维的培养，又贯穿科学方法的应用（两次科学近似）学生在判断处理类单摆运动的有关习题时能潜移默化。 {幻灯片演示4}：单摆在小角度下的运动是简谐运动，请同学们思考单摆的振动曲线是什么形状呢？ 教师演示实验：教师用砂摆做演示实验，得到正或余弦曲线。从图像上证明单摆在小角度下做简谐运动。 设计意图：让学生清楚图像既然是描述运动的一种方法，在证明运动时当然可以用图像证明。 {幻灯片演示5}：猜想单摆的周期与那些物理量有关？根据现有仪器，自行设计可对比观察的实验验证你的想法？请分组讨论，然后实验验证。 控制变量实验过程： （1）探究单摆周期与摆球质量的关系 [实验过程1]将摆长相同，质量不同的钢球和塑料球拉到同一高度释放。 学生观察现象：两摆球摆动是同步的 引导学生得出结论：单摆的周期与摆球质量无关。 （2）探究单摆周期与振幅的关系 [实验过程2]摆角较小的情况下，把两个相同的摆球从不同高度释放。 学生观察现象：摆球同步振动 引导学生得出结论：单摆振动的周期和振幅无关。 （3）探究单摆周期与摆长的关系 [实验过程3]取摆长不同，两个相同的摆球从某一高度同时释放。 学生观察现象：两摆振动不同步 引导学生得出结论：单摆振动的周期和摆长有关。 （4）探究单摆周期与重力加速度的关系 [实验过程4]将强磁铁放置到摆长、质量相同的钢球和塑料球的下方，然后把两单摆拉到同一高度释放。 学生观察现象：两摆振动不同步 引导学生得出结论：单摆振动的周期和重力加速度有关。 {幻灯片演示6}：除了这种验证单摆振动的周期和重力加速度方法外，还有什么办法？讨论后谈谈自己的想法？（利用不同地域重力加速度不同，不同星球重力加速度不同等等。学生会说很多） {幻灯片演示7}：通过前面3个演示实验，我们可以得到什么结论？ 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。 设计意图：这部分是本节教学的重点，通过学生从猜想到动手实验再到得出结论，使学生对单摆周期的认识由感性上升到理性。将其设计为开放性教学，学生分组实验的方式，目的是让学生亲身体验物理学的实验、探索、研究过程。 {幻灯片演示8}：荷兰物理学家惠更斯（1629---1695）通过实验进一步找到：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．
设计意图：让学生明白，从定性到定量，实验要求更精确，更复杂，尤其对数据的处理上要求更高。今天看似简单的发现，在当时，科学家为此却作出了巨大的付出。鼓励学生要有为科学献身的精神。 （三）迁移深化、学以致用 {幻灯片演示9}：课题：如果让你测量本地的重力加速度，你能办到吗？课后学同学们交流一下意见，查阅相关资料或上网查询，看看谁的方法多。写出你的想法来。 设计意图：这是一个开放性的课题，以现在学生学习过的知识，可以想出好多方法来实现，作为课后课题让学生去研究，对开发学生科学研究思维、培养科学兴趣有很好的作用。 七、教学设计说明 1、本节课不能过会注重知识的传授，应注重获取知识与技能的过程，使其成为学会学习和形成正确价值观的过程。 2、本节课突出以学生活动为主，倡导学生主动参与过程，获取探索未知事物的方法，体验在合作与交流中的快乐与成功，提升学生的语言概括和表述能力。 3、本节课注重的是一种科学知识获得的过程，培养学生的实践研究能力，增强学生的科学素养。
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联系电话： 电子信箱：QQ:篇五：单摆教学设计第四节
单摆 学情分析 1. 知识结构：学生已经学习了简谐运动的图像和运动规律，在借助图像对简谐运动有一定的了解后，再将受力和运动情况较为复杂的单摆作为简谐运动的一个特例来研究，有利于将知识转化为能力。 2. 心理特点：高中物理的教学以实验为基础，通过对实验的分析来总结运动规律。目前学生的抽象能力和逻辑思维能力在第一轮复习后有所提高，但不注重对知识体系(本文来自： 千 叶帆文 摘:单摆教学设计)的把握，相关知识之间没有形成一定的系统。本节内容是选修部分，高考所占比例不大，学生可能会不重视。所以在教学中要加强对学生的引导，强化对知识系统化的意识，决不能存在知识上的盲点。 学习内容分析 通过介绍单摆的构成，首先让学生了解究竟怎样才能称之为单摆，然后对其运动特点进行理论分析。在授课中要将一些必要的数据以表格的形式呈现给学生，可以使学生有一个从感性到理性认识的跨越，加深学生对简谐运动的理解，同时对摆球进行受力分析，找出简谐运动的回复力与位移的关系，提高学生的分析能力。 教学目标 1. 知识与技能：知道什么是单摆，了解单摆运动的特点，并能对单摆运动做简谐运动的条件进行分析，单摆的周期公式。 2. 过程与方法：通过分析了解单摆的运动是简谐运动。 3. 情感态度与价值观：观察演示实验，培养学生对未知事物的探究意识。 教学重点 单摆的周期公式以及应用。 教学难点 单摆的受力和运动情况相比较弹簧振子要复杂一些，在研究摆球沿圆弧运动情况时，与摆球运动方向垂直的合力提供向心力，沿摆球运动方向的力提供回复力，不易理解，所以回复力的分析以及小角度的近似处理是难点。重点是 教学理念 在本节课的设计上，根据目前学生的特点，并结合班级中学生的差异，我努力做到“以学生为主体，以教师为主导”。让学生尽可能的参与到教学过程中来，提高物理课的教学效率。对于重难点问题，深入浅出的呈现出来，让学生完整的了解摆球的受力特点，提高学习的积极性。同时也让学生对生活中的一些现象进行分析，做到学以致用，活学活用。 教学过程 一、什么是单摆？ 【演示】
单摆 在细线的一端拴一个小球，另一端固定在悬点上，如果悬挂小球的细线的伸缩和质量可以忽略不计，线长又比直径大得多，这种装置就叫单摆。 单摆是实际摆理想化的模型； 那么，以下模型是不是单摆呢？为什么？ 【认识单摆】摆线长、摆长和偏角 二、单摆的回复力 【学生活动】请同学们在纸上画出单摆的受力示意图 【问题】摆球静止在O点，它受几个力？这些力的关系如何？ 摆球重力G和悬线的拉力T
【问题】O点就是平衡位置。拉动摆球使它偏离平衡位置，然后放手，摆球沿以O为中心的一段圆弧AB做往复运动。当摆球摆到BO弧上任一点C时，受几个力作用？ 摆球重力G和悬线的拉力T’
【问题】摆球重力G和悬线拉力T’是否平衡？ 不平衡，因为摆球做往复运动是变速运动。
【问题】那么摆球回到平衡位置的回复力是什么？ A：单摆的回复力是摆球受的重力和绳的拉力的合力。 B：单摆的回复力是重力沿圆弧切线方向的分力。
【点评】：单摆和弹簧振子是有区别的。弹簧振子是一条直线上的往复运动，它振动的加速度是由合外力产生的。单摆在一个圆弧上来回运动，摆球做圆周运动时需要向心力来改变白球的运动方向（如图所示）T和G1的合力指向圆心提供向心力，不改变摆球在弧线上运动的快慢，只改变摆球的运动方向。G2是重力的切向分力，它的方向始终指向平衡位置，会改变摆球的运动快慢，使摆球沿圆弧两侧做往复运动。因此在研究单摆振动的回复力时不需要考虑向心力，只需要考虑切向分力G2就可以了。
【问题】G2=mgsinθ能否说明单摆的振动是简谐运动呢？请同学们回忆一下简谐运动回复力的特点。 物体所受到的回复力与位移大小成正比，并且总指向平衡位置。表达式F=-kx。 【点评】：通常情况下，单摆的振动并不是简谐运动。那么，在什么条件下回复力与位移大小成正比呢？请看表格。 【推导】：（略）
结论：在偏角很小的情况下，摆球所受的回复力与它偏离平衡位置的位移成正比，方向总是指向平衡位置，因此单摆做简谐运动。
三、单摆的周期 【演示】单摆周期的影响因素 实验现象表明：单摆的周期与摆长有关。荷兰物理学家惠更斯曾经详尽的研究过单摆，发现单摆的周期公式：T?2该式是个近似公式 【知识整合和应用】 例1．将一水平木板从一沙摆（可视为简谐运动的单摆）下面以a=0.2 m/s的加速度匀加速地水平抽出，板上留下的沙迹如图11-4-2所示，量得O1O2=4 cm,O2O3=9 cm,O3O4=14 cm，试求沙摆的振动周期和摆长.（g=10 m/s）
例2．试确定下列几个摆球在平衡位置附近来回振动的周期. （1）如图11-4-3甲所示.悬挂在水平横梁上的双线摆球.摆线长为l，摆线与水平横梁夹角θ； （2）如图11-4-3乙所示.光滑斜面上的摆球. 斜面倾角为θ，摆线长为l； （3）如图11-4-3丙所示.悬挂在升降机中的 单摆，摆长为l，升降机以加速度a竖直向上 做匀加速运动.
例3.一单摆做小角度摆动，振动图象如图所示，以下说法正确的是 A.t1时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最小 B.t2时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最小 C.t3时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最大 D.t4时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最大
例4.图中两单摆摆长相同，平衡时两摆球刚好接触，现将摆球A在两摆 球所在平面内向左拉开一小角度后释放，碰撞后，两摆球分开，各自做 简谐运动.以ma、mb分别表示摆球A、B的质量，则（ ) A.如果ma＞mb，下一次碰撞将发生在平衡位置右侧 B.如果ma＜mb，下一次碰撞将发生在平衡位置左侧 C.无论两摆球的质量之比是多少，下一次碰撞都不可能在平衡位置右侧 D.无论两摆球的质量之比是多少，下一次碰撞都不可能在平衡位置左侧
例5.摆钟在山脚处的周期为T1，把它拿到山顶上周期为T2，摆长不变。山脚处到地球中心距离为R，摆钟可看成单摆，试求山顶到山脚的高度差。 【提升练习】 1、一个带摆的时钟，由甲地移到乙地后发现走时变快了，其变化的原因及调准的方法是： A．因为g甲＞g乙，将摆长适当缩短；B．因为g甲＜g乙，将摆长适当放长； C．因为g甲＜g乙，将摆长适当缩短；D．因为g甲＞g乙，将摆长适当放长。
222.一单摆做简谐运动,若单摆的摆长不变,摆球质量增加为原来的4倍,摆球经过平衡位置时速度减小为原来的1/2,则单摆的振动() A．频率不变,振幅不变B．频率不变,振幅改变 C．频率改变,振幅改变 D．频率改变,振幅不变 3．某学生利用单摆测定重力加速度,测得摆球的直径是2.0cm,悬线长是99.0cm,振动30次 2所需时间为60.0s,则测得的重力加速度值等于m/s 4.已知在单摆a完成10次全振动的时间内，单摆b完成6次全振动，两摆长之差为1.6 m，则两单摆摆长La与Lb分别为（ ) A. La=2.5 m，Lb=0.9 mB. La=0.9 m，Lb=2.5 m C. La=2.4 m，Lb=4.0 mD. La=4.0 m，Lb=2.4 m 【课堂小结】： 1.单摆：在细线的一端拴一个小球，另一端固定在悬点上，如果悬挂小球的细线的伸缩和质量可以忽略不计，线长又比直径大得多，这种装置就叫单摆。 2.单摆的回复力：重力沿切线方向上的分力F＝mgsin? 03.单摆做简谐运动的条件：最大偏角不超过5 4.单摆做简谐运动的周期：T?2?l g 【板书设计】： 1.单摆模型 2.单摆的回复力 3.单摆的周期 4.典例讲解 5.深化应用
【】： 1.备课方面：最大的问题在于对单摆回复力备的不深入，单摆回复力的方向究竟是否指向平衡位置交代不清。回复力是使质点回到平衡位置的力，并非指向平衡位置的力。这一点和弹簧振子是不同的。改进之后的设计应该是将弹簧振子和单摆放在一起进行对比，找出它们的不同，然后在偏角很小的情况下可以近似认为回复力指向平衡位置，这样和弹簧振子就统一了。第二个问题是，演示实验的失败。主要原因是摆长太短，实验现象不明显。在实际操作时，后排的学生看不清楚，再者，演示实验没有做不同摆长、不同质量的情形，实验设计不全面，有很大的提升空间，需要改进，增加实验精度。 2.方面：教案准备略显粗糙。教学重点和教学难点不突出，教学设计和课件不同步。改进后的设计，相关热词搜索：
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