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人教2003课标版《4单摆》新课标教案优质课下载
教学过程:
1.贴近生活,引入课题
在日常生活中,经常可以看到悬挂起来的物体在竖直平面内作摆动:摆钟摆锤的摆动,公园里小孩在荡秋千,起重机下货物的晃动……悬挂物体在竖直平面内做什么运动?摆钟是利用什么原理制作的?学习了“单摆”这节课后,我们就会明白了。
2.探究单摆振动特征
教师:单摆是一种理想化模型,单摆由摆线和摆球两部分组成:第一,摆线需由质量不计、没有伸缩性的细线提供;第二,摆球的密度较大,而且摆球的直径要比摆线的长度小得多。这样才可将摆球看成质点,构成单摆。前面实验时提供的摆球和摆线基本符合构成单摆的条件,实验用的摆可看作单摆。
(1)提出问题
在上述实验探究中学生可能提出问题:单摆振动是不是简谐运动?
(2)进行猜想
组织学生讨论,提出猜想:
①单摆振动不是简谐运动,因为单摆振动周期的大小跟偏角的大小有关,不是一个定值。
②不能确定。因为单摆的振动是不是简谐运动要看它受到的回复力的大小是否跟位移的大小成正比。
③因为在偏角较小时,单摆的周期跟振幅无关,跟摆长有关,像弹簧振子的周期那样,周期由振动物体本身决定。所以这时单摆振动是简谐运动。
读读议议:学生阅读、讨论课文上的内容,教师巡视指导并随时解惑。
使摆球偏离平衡位里,然后放开,摆球就在重力和拉力的作用下在一个圆弧上来回运动。重力沿悬线方向的分力和悬线的拉力的合力,方向指向圆心,成为摆球沿圃弧运动的向心力,只改变摆球运动的方向。不改变运动的快慢。
因此,在研究单摆振动的回复力时不需要考虑向心力,只考虑重力沿圆弧切线方向的分力 。在偏角B很小时圆弧可以近似地,成直线,分力F可以近似地着作沿这条直线作用 ,单摆的回复力为 。其中 为摆长,x为常数。
可见,只有在偏角很小时,摆球在线性回复力的作用下运动,单摆的振动才很好地符合简谐运动力的特征,才能视为简谐运动。
3.探究摆的振动周期
(1)提出问题
教师展示引导学生观察摆锤的摆动和指针的变化,然后展示摆球、铁架台、细线等实验装置,演示摆球在竖直平面内的振动,引导学生注意观察摆球的往复运动。引导学生在观察、讨论中,联系往复运动表现出的运动周期性,提出问题:
摆的振动周期与哪些因素有关?
(2)进行猜想
针对所提出的问题组织学生讨论,学生依据已有的科学知识、经验,通过思考作出猜想:
①摆的振动周期可能与摆球的振幅有关;
②摆的振动周期可能与摆球的摆长有关;
③摆的振动周期可能与摆球的质量有关。