【文章內(nèi)容簡介】 第四篇：[高一物理教案94][高一物理教案94]教案94 單擺第1課時一、教學(xué)目標(biāo) 1．知識目標(biāo)：（1）知道什么是單擺；（2）理解單擺振動的回復(fù)力來源及做簡諧運動的條件；（3）知道單擺的周期和什么有關(guān)，掌握單擺振動的周期公式，并能用公式解題。2．能力目標(biāo)：觀察演示實驗，概括出影響周期的因素，培養(yǎng)由實驗現(xiàn)象得出物理結(jié)論的能力。二、教學(xué)重點、難點分析1．本課重點在于掌握好單擺的周期公式及其成立條件。2．本課難點在于單擺回復(fù)力的分析。解決方案：通過課堂實驗和課件演示以及鞏固練習(xí)來突破重難點，同時引導(dǎo)學(xué)生看書三、教學(xué)方法讀書指導(dǎo)，猜想證明，實驗對比，計算機輔助教學(xué)四、教具兩個單擺（擺長相同，質(zhì)量不同），計算機，大屏幕，自制CAI課件五、教學(xué)過程（－）引入新課在前面我們學(xué)習(xí)了彈簧振子，知道彈簧振子做簡諧運動。那么：物體做簡諧運動的條件是什么？答：物體做機械振動，受到的回復(fù)力大小與位移大小成正比，方向與位移方向相反。今天我們學(xué)習(xí)另一種機械振動——單擺的運動（二）進行新課閱讀課本第167頁到168頁第一段，思考：什么是單擺？（學(xué)生閱讀畢，出示三個擺，問： 以下三個擺是否是單擺？）生一：不是，橡皮筋的伸長不可忽略 生二：不是，粗麻繩的質(zhì)量不可忽略 生三：不是，繩長不是遠大于小球直徑答：一根細線上端固定，下端系著一個小球，如果懸掛小球的細線的伸長和質(zhì)量可以忽略，細線的長度又比小球的直徑大得多，這樣的裝置就叫單擺。（教師拿出單擺展示，同時演示單擺振動，介紹單擺構(gòu)成）物理上的單擺，是在一個固定的懸點下，用一根不可伸長的細繩，系住一個一定質(zhì)量的質(zhì)點，在豎直平面內(nèi)擺動。所以，實際的單擺要求繩子輕而長，擺球要小而重。擺長指的是從懸點到擺球重心的距離。將擺球拉到某一高度由靜止釋放，單擺振動類似于鐘擺振動。擺球靜止時所處的位置就是單擺的平衡位置。物體做機械振動，必然受到回復(fù)力的作用，彈簧振子的回復(fù)力由彈簧彈力提供，單擺同樣做機械振動，思考：單擺的回復(fù)力由誰來提供，如何表示？（教師畫受力圖。）1）平衡位置當(dāng)擺球靜止在平衡位置O點時，細線豎直下垂，擺球所受重力G和懸線的拉力F平衡，O點就是擺球的平衡位置。2）回復(fù)力將擺球拉離O點，從A位置釋放，擺球在細線的拉力F和重力G的作用下,沿AOA’圓弧在平衡點O附近來回振動，當(dāng)擺球運動到任一位置P時，此時擺球受重力G，拉力F作用，由于擺球沿圓弧運動，所以將重力分解成切線方向分力G1；和沿半徑方向G2，重力分力G1圖２ 不論是在O左側(cè)還是右側(cè)始終指向平衡位置，而且正是在G1作用下擺球才能回到平衡位置。（此處：平衡位置是回復(fù)力為零的位置。）因此G1就是擺球的回復(fù)力。單擺的回復(fù)力F回=G1=mg sinθ，單擺的振動是不是簡諧運動呢？單擺受到的回復(fù)力F回=mg sinθ，如圖：雖然隨著單擺位移X增大，sinθ也增大，但是回復(fù)力F的大小并不是和位移成正比，單擺的振動不是簡諧運動。但是，在θ值較小的情況下（一般取θ≤10176。），在誤差允許的范圍內(nèi)可以近似的認為 sinθ=X/ L，近似的有F= mg sinθ=(mg /L)x = k x（k=mg/L）,又回復(fù)力的方向始終指向O點，與位移方向相反，滿足簡諧運動的條件，即物體在大小與位移大小成正比，方向與位移方向相反的回復(fù)力作用下的振動，F(xiàn) =k x（k=mg/L）為簡諧運動。所以，當(dāng)θ≤10176。時，單擺振動是簡諧運動。條件：擺角θ≤10176。位移大時，單擺的回復(fù)力大，位移小，回復(fù)力小，當(dāng)單擺經(jīng)過平衡位置時，單擺的位移為0，回復(fù)力也為0，思考：此時，單擺所受的合外力是否為0？（學(xué)生思考，回答，根據(jù)學(xué)生的回答，引導(dǎo)。）單擺此時做的是圓周運動，做圓周運動的物體受向心力，單擺也不能例外，也受到向心力的作用（引導(dǎo)學(xué)生思考，單擺作圓周運動的向心力從何而來？）。在平衡位置，擺球受繩的拉力F和重力G的作用，繩的拉力大于重力G，它們的合力充當(dāng)向心力。所以，單擺經(jīng)過平衡位置時，受到的回復(fù)力為0，但是所受的合外力不為0。3．單擺的周期我們知道做機械振動的物體都有振動周期，請思考： 單擺的周期受那些因素的影響呢？（引導(dǎo)學(xué)生猜想）生：可能和擺球質(zhì)量、振幅、擺長有關(guān)。單擺的周期是否和這些因素有關(guān)呢？下面我們用實驗來證實我們的猜想 為了減小對實驗的干擾，每次實驗中我們只改變一個物理量，這種研究問題的方法就是——控制變量法。首先，我們研究擺球的質(zhì)量對單擺周期的影響：那么就先來看一下擺球質(zhì)量不同，擺長和振幅相同，單擺振動周期是不是相同。［演示1］將擺長相同，質(zhì)量不同的擺球拉到同一高度釋放。現(xiàn)象：兩擺球擺動是同步的，即說明單擺的周期與擺球質(zhì)量無關(guān)，不會受影響。這個實驗主要是為研究屬于簡諧運動的單擺振動的周期，所以擺角不要超過10176。接下來看一下振幅對周期的影響。［演示2］擺角小于10176。的情況下，把兩個擺球從不同高度釋放。（由一名學(xué)生來完成實驗驗證，教師加以指導(dǎo)）現(xiàn)象：擺球同步振動，說明單擺振動的周期和振幅無關(guān)。剛才做過的兩個演示實驗，證實了如果兩個擺擺長相等，單擺振動周期和擺球質(zhì)量、振幅無關(guān)。如果擺長L不等，改變了這個條件會不會影響周期？［演示3］取擺長不同，兩個擺球從某一高度同時釋放，注意要θ≤10176。（由一名學(xué)生來完成實驗驗證，教師加以指導(dǎo)）現(xiàn)象：兩擺振動不同步，而且擺長越長，振動就越慢。這說明單擺振動和擺長有關(guān)。具體有什么關(guān)系呢？荷蘭物理學(xué)惠更斯研究了單擺的振動，在大量可靠的實驗基礎(chǔ)上，經(jīng)過一系列的理論推導(dǎo)和證明得到：單擺的周期和擺長l的平方根成正比，和重力加速度g的平方根成反比，周期公式：同時這個公式的提出，也是在單擺振動是簡諧運動的前提下，條件：擺角θ≤10176。 由周期公式我們看到T與兩個因素有關(guān)，當(dāng)g一定，T與T與成正比；當(dāng)L一定，成反比；L，g都一定，T就一定了，對應(yīng)每一個單擺有一個固有周期T，周期的應(yīng)用：單擺周期的這種周期和振幅無關(guān)的性質(zhì)，叫做等時性。單擺的等時性是由伽利略首先發(fā)現(xiàn)的。（此處可以講一下伽利略發(fā)現(xiàn)單擺等時性的，最早是由伽利略從教堂的燈的擺動發(fā)現(xiàn)的。）鐘擺的擺動就具有這種性質(zhì)，擺鐘也是根據(jù)這個原理制成的，如果條件改變了，比如說擺鐘走得慢了，那么就要把擺長調(diào)整一下，應(yīng)縮短L，使T減??；如果這個鐘在北京走得好好的，帶到廣州去會怎么樣？由于廣州g小于北京的g值，所以T變大，鐘也會走慢；同樣，把鐘帶到月球上鐘也會變慢。我們還可以根據(jù)這個周期公式測某地的重力加速度，由公式可知只要測出單擺的擺長、周期，就可以得到單擺所在地的重力加速度。（三）課件演示通過課件演示，再現(xiàn)本課內(nèi)容，形象直觀，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，達到知識鞏固，理論升華的教學(xué)目的。（四）課堂小結(jié)本節(jié)課主要講了單擺振動的規(guī)律，只有在θ附：例 1：已知某單擺的擺長為L，振動周期為T， 2：有兩個單擺，甲擺振動了15次的同時，乙擺振動了5次，則甲乙兩個擺的擺長之比為_________ 練習(xí)1． 振動的單擺小球通過平衡位置時，下例有關(guān)小球受到回復(fù)力的方向或數(shù)值說法正確的是：（）A 指向地面B 指向懸點C 數(shù)值為零D 垂直于擺線 2． 下面那種情況下，單擺的周期會增大？（）A 增大擺球質(zhì)量B 縮短擺長C 減小振幅D 將單擺由山下移至山頂3．一個單擺的振動周期是2S，求下列作簡諧運動情況下單擺的周期(1)擺長縮短為原來的1/4，單擺的周期為________s(2)擺球的質(zhì)量減為原來的1/4，單擺的周期為________ s(3)振幅減為原來的1/4，單擺的周期為________ s 4．，這個單擺的周期是多大？5．，測得完成120次全振動所用的時間為120 s，求該地的重力加速度。6．甲乙兩個單擺的擺長之比是 4∶1，質(zhì)量之比是1∶2，那么在甲擺振動5次的時間里，乙擺動了________次？第五篇：連接體運動問題的討論高一物理教案連接體運動問題的討論一、教法建議【拋磚引玉】“連接體運動”是在生活和生產(chǎn)中常見的現(xiàn)象，也是運用牛頓運動定律解答的一種重要題型。在“連接體運動”的教學(xué)中，需要給學(xué)生講述兩種解題方法──“整體法”和“隔離法”。教師可以采用下列這樣一個既簡單又典型的“連接體運動”例題，給學(xué)生講解兩種解題方法。如圖115所示：把質(zhì)量為M的的物體放在光．滑的水平高臺上，用一條可以忽略質(zhì)量而且不變．．．形的細繩繞過定滑輪把它與質(zhì)量為m的物體連接起來，求：物體M和物體m的運動加速度各是多大？⒈ “整體法”解題采用此法解題時，把物體M和m看作一個整．體，它們的總質(zhì)量為(M+m)。把通過細繩連接著的M與m之間的相互作用力看作是內(nèi)力，既．．．然水平高臺是光滑無阻力的，那么這個整體所受的外力就只有mg了。又因細繩不發(fā)生形變，．．所以M與m應(yīng)具有共同的加速度a?，F(xiàn)將牛頓第二定律用于本題，則可寫出下列關(guān)系式： mg=(M+m)a 所以物體M和物體m所共有的加速度為：m a=gM+m⒉ “隔離法”解題 采用此法解題時，要把物體M和m作為兩個物體隔離開分別進行受力分析，因此通過細繩連接著的M與m之間的相互作用力T必須標(biāo)．．出，而且對M和m單獨來看都是外力（如圖．．．．116所示）。根據(jù)牛頓第二定律對物體M可列出下式： T=Ma ①根據(jù)牛頓第二定律對物體m可列出下式：mgT=ma ②將①式代入②式：mgMa=ma mg=(M+m)a 1所以物體M和物體m所共有的加速度為：ma=