物理选择性必修 第一册4 单摆教案

这是一份物理选择性必修 第一册4 单摆教案，共6页。教案主要包含了创设情景 引入课堂等内容，欢迎下载使用。

课 题
2.4 单摆
课 型
新授课 eq \\ac(□,√) 复习课□ 试卷讲评课□ 其他课□
授课班级
授课时间
2023年 月 日
教学内容分析
《单摆》这节教学内容，是学生在学习了简谐运动及其图像、简谐运动的描述及回复力和能量等内容之后，是简谐运动的典型应用实例，也是高中物理机械振动中的重要内容，具有较强的教学价值。本节从单摆的运动规律、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。
学习者
分析
前面几节学生学习了简谐运动的受力和运动特点，知道了能量的变化情况，而本节内容是简谐运动的知识应用。高二学生经过高一一年的学习，已有一定的分析和观察能力，自学能力也有一定的提升，所以学生在学习本节知识时应该不太困难，老师应多引导，让学生自主学习。
教学目标与核心素养
物理观念∶知道单摆是一种理想化模型，理解单摆模型的条件，能将实际问题中的对象和过程转化为单摆模型。
科学思维∶能通过理论推导，判定单摆小球小角度振动时的运动特点。
科学探究：在探究单摆周期与摆长的定量关系时，能分析数据、发现规律、形成合理的结论，能用已有的物理知识解释相关现象。
科学态度与责任∶培育实事求是的精神，弘扬传统文化和民族自信心。
教学准备
多媒体课件、导学案、视频。
活动设计
教学内容
教师活动
学生活动
评价任务
【创设情景 引入课堂】
生活实列引入新科：
让学生观察图片或视频，引出课题。
体验、观察、思考、讨论。
引导学生通过情境建模，建立物理概念，形成理性与感性的连接。
探索新知： 知识点一：受迫振动
单摆
概念：固定的细线悬挂一个小球的装置就叫做单摆。
注意：这条细线不可伸长，并且没有质量，而小球可以被看成一个质点。只有这样的模型才是单摆，显然这样的模型是理想装置，很难实现。但是满足下列这些条件的模型仍然可以被看成单摆。
1.摆线的形变量很小，这样摆线可以看成不可伸长。
2.摆线的质量比小球质量小很多，这样摆进的质量就可忽略。
3.小球的直径比摆线的长度小很多，这样的摆球可看成质点。
4.小球的密度比较大，这样空气阻力可忽略。
知道了什么可以看成单摆，再来看看下列哪些是单摆呢？
引导思考找出单摆的概念和什么时候可以看成单摆！
思考、讨论、表达
从解决问题的角度探讨物理问题，引导学生从建立物理与实际的联系。
探索新知： 知识点二：受迫振动的频率
（二）单摆的回复力
回复力：F=mingsinθ
向心力：F向=FT-mingcsθ
由几何知识可知，当摆角θ很小时，弧线OP与直线OP近似相等，也与过P点的垂线x近似相等。如果摆长是l，那sinθ，将sinθ代入回复力就
而且回复力和位移反向，所以这里要加一个负号，是定值，就设它等于k这个式子就变成了
符合简谐运动的动力学特征，看来单摆的确可以看成简谐运动
注意：①只有a≤5。，单摆才可以看成是简谐运动。
②这个回复力，其实他就是重力的分力，这么看起来，貌似他俩的合力就是回复力。这么想就错了，不在平衡位置时他们的合力既提供了回复力，又提供了向心力。单摆在平衡位置的回复力是零，但是合力不是零，而是有向心力。也就是说简谐运动的回复力不等同于合外力。
引导学生观察观察图像和找出方法计算出单摆的回复力：
阅读课本做一做：找出规律
观察、思考、找规律
学生通过观察和分析图形，找到解决回复力的方法并找出表达式。
（三）单摆的周期
一条短绳系一个小球，它的振动周期较短。悬绳较长的秋千，周期较长。动图展示摆长不同的单摆运动。
演示：影响单摆周期的因素：
学生实验找出单摆的周期与摆长、振幅和质量的关系。
实验表明：单摆做简谐运动的周期与摆长有关，摆长越长，周期越大；单摆的周期与摆球质量和振幅无关。
实验：探究单摆周期与摆长之间的关系
经过长时间的探索，总结出了单摆的周期公式：单摆做简谐运动的周期T与摆长l的二次方根成正比，与重力加速度g的二次方根成反比，而与振幅、摆球质量无关。
虽然实际过程中单摆的振幅会随着时间越来越小，但是周期会保持不变，这就是单摆的等时性。摆钟就是依据这个原理做出来的。
引导学生完成实验，找出相应表达式。
作图、思考、讨论
引导学生在操作实验之前先制定方案，理解实验原理，培养学生的探究素养。
课堂练习
例2：一个加满水的塑料桶用绳子悬挂在固定点上摆动，如果水桶是漏的，那随着水的流失，其周期会变化吗？
解析：摆长是选点到物体重心的距离，随着水的流失，桶和水的整体重心就会发生变化，摆长度就会跟着变化。
科学漫步：从日晷到原子钟
了解我国古代的计时工具——日晷，弘扬民族传统文化。了解我国制造的空间冷原子钟，增强民族自信心。
课堂练习
例3：如图两个单摆的振动图像。（1）甲、乙两个摆的摆长之比是多少？
（2）以向右的方向作为摆球偏离平衡位置的位移的正方向，从t＝0起，乙第一次到达右方最大位移时，甲摆动到了什么位置？向什么方向运动？
解析：（1）由图像可以看出，单摆乙的周期是单摆家的周期的2倍，及2T甲=T乙。由单摆的周期公式可知
得
（2）由图像可以看出，当乙第一次达到右方最大位移处时经过了周期，而此时甲振动到周期，因此甲处于平衡位置，此时正向左运动。
课堂小结
利用思维导图引导学生完成
主板书设计
2.4单摆
一、单摆
①细线：不可伸长，没有质量
②小球：质点
二、单摆的回复力
F=-kx（符合动力学特征）
三、单摆的周期
单摆做简谐运动的周期T与摆长l的二次方根成正比，与重力加速度g的二次方根成反比，而与振幅、摆球质量无关。
教学反思