一、教材分析
1, 教材地位和作用
《单摆》是高中物理人教版选修3-4的第十一章第4节的内容。单摆是继简谐运动之后,本节课我们将认识单摆及单摆的回复力!
2, 教材特点
本节课先列举生活中的实例比如摆钟、撞钟、秋千、怀表(就是用来进行催眠的那种),使学生能够形象地理解单摆模型,并且更贴近生活。本节课主要是从实验演示和受力分析这两个方面来判断单摆振动时,在做简谐运动。第一、实验演示能够直观地判断单摆做简谐运动,更容易理解,使学生能够认识到实验演示的重要性。第二、通过分析单摆的回复力满足,得到单摆振动时,做简谐运动,这又加强学生的理论知识。理论和实验结合,使学生能够更充分地理解单摆模型的特点。
3, 学情分析
学生在学习单摆之前已经系统的学习了简谐运动,学生可以将已经学习过的简谐运动运用到单摆上去同时也巩固了学生对简谐运动的深入认识。通过对单摆受力特征的分析来验证单摆是否属于简谐运动,利于强化学生对简谐运动特征更深刻的认识。学生通过之前的学习已经掌握了对问题的探索能力,本节课将继续引导学生探索单摆运动。
4, 教学目标
知识与技能
1, 能例举出生活中哪些物体运用了单摆的原理。
2, 能找出这些物体的运动具有的共同的运动特征,知道什么是单摆。
3, 对单摆进行受力分析,明确其运动特征并证明其运动属于简谐运动。
4, 认识单摆的装置,分析并设计出单摆影响单摆周期的因素。
能力目标
(1) 通过联系生活实际,培养学生发现问题、思考问题、解决问题的意识和能力
(2)通过自主实验,培养观察能力和分析能力,推理能力、处理实验数据的能力,归纳能力等。
情感态度与价值观
1,通过联系生活实际找出知识运用,激发学生探索物理知识找寻生活规律的兴趣。
2,对单摆周期探索培养学生探索能力和学习能力
3,通过介绍科学家的情况,激发学生专研知识,探索科学的兴趣。鼓励学生勇于创新、敢于创新。
教学中的重点和难点
重点: 知道单摆回复力的来源,运动特征和运动周期。
难点: 1单摆做简谐运动的条件——摆角小于或等于时的振动。
2.单摆振动回复力的来源。
3.周期与那些因素有关
突破的方法:1,通过课堂实验将学生引入课堂,通过提问让学生联系生活实际例举生
活实例。
2,课件演示生活中具有单摆性质的物体的运动,让同学们找出其共性认
识单摆
3,演示实验——单摆模型说明单摆特点
4,知识回顾简谐运动,通过受力分析找出回复力,指出其单摆运动的力,
并进一步推导出单摆的运动为简谐运动。
5,对简谐运动周期的回顾,通过对单摆运动特征的认知和表征,对单摆
装置的认知,分析其元素属性,自主完成测量单摆周期的实验设置。
新课教学
引入 剪辑一个摆钟的视频引入新课,在观看完后提问:那么在生活中还有哪些物体的运动与此类似(秋千、怀表)学生例举完之后用flash呈现学生例举的物体的运动让学生自己总结其运动然后在实验桌上摆出由铁架台、细线和钢球组成的一个简单的单摆装置,引导学生认识什么是单摆——在平衡位置做来回的摆动。
演示实验 将铁架台上的钢球换成装有墨水的注射器筒做一个简单的单摆装置测出其运动轨迹,提问:单摆在平衡位置做来回的运动并且单摆的运动轨迹和简谐运动的轨迹类似,那注射器的摆动是不是简谐运动?简谐运动的条件又是什么?
回复力的推导 我们在一般的条件下研究单摆是不是简谐运动,最简单的方法是看他的回复力是否满足F=-kx。
先对单摆的振动描述,分析其受力特征:在平衡位置重力G和拉力F平衡,拉开摆球,使它偏离平衡位置,放手后摆球所受重力G和拉力F不再平衡,在这个两个
力的共同作用下,摆球沿着以平横位置O为中心的一段圆弧做往复运动,这就是单摆。 受力分析 在摆球运动的任意点对摆球进行受力分析,找出摆球所受合力为F=mgsina产生切向运动的加速度,使它沿圆弧运动,并分析另一侧受力情况得出:当摆球处于平衡位置的左侧时F指向右方,当摆球处于平衡位置右侧是F指向平衡位置的左方,从而得出F=mgsina是使摆球沿圆弧振动的回复力。
条件近似 以O为原点建立坐标系,指出在偏角很小的时,得出sina=x/l,从得出单摆回复力的近似值F=-mg/x,指出其中各自物理量的意义。
结论生成 回顾简谐运动的条件F=-kx,将mg/l,用常数k表示 可得出在偏角很小的情况下单摆做简谐运动。
单摆周期 对简谐运动特征回顾,影响弹簧振子的周期的因素分析单摆周期。 在平衡位置坐来回的振动,并且有周期,那单摆运动一个来回的周期T是多大?与哪些因素有关了?下面将引导学生从实验装置上去引导学生去分析探索单摆的周期。
(一) 运动的表征
让学生对单摆的运动进行表征:做一次演示实验,让学生再次对单摆的运动进行观察并对运动特点进行表征。
(二) 装置的分析
让学生对简单单摆的装置进行观察,分析其包含的元素:摆线,小球。然后对元素的属性分析:摆球,质量和体积,摆线:长度。
(三) 知识迁移
对弹簧振子运动周期的分析,猜想单摆周期的影响因子,并根据自己的猜想设计实验。
用控制变量法:摆长不变,改变小球的质量测量多组数据,分析摆长
保持质量不变改变摆线的长度,测量周期,(周期用秒表测出)测出多组数据
让学生根据自己的属性分析猜想周期与哪些因素有关系,然后让学生根据自己的猜想写出自己的实验方案以待下次在实验室实施实验。
巩固练习
小结本节内容
布置作业