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2019-2020年高中物理 11.4 單擺教案 新人教版選修3-4(1) 一、教材分析 《單擺》是人教版高中物理選修3-4機(jī)械運動第四節(jié)的教學(xué)內(nèi)容，是簡諧運動的實例應(yīng)用，既是本章重點又是高考熱點。本節(jié)重點是單擺周期及其應(yīng)用。 二、教學(xué)目標(biāo) 1．知識與技能： （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。 （4）知道利用單擺可以測定重力加速度 2．過程與方法： （1）通過單擺做簡諧運動條件的學(xué)習(xí)，體會用近似方法研究物理問題 （2）通過研究單擺周期，掌握用控制變量法研究問題 3情感、態(tài)度和價值觀： 通過介紹科學(xué)家的情況， 激發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)知識 熱愛科學(xué)的熱情；鼓勵學(xué)生象科學(xué)家那樣不怕困難，勇于發(fā)現(xiàn) 勇于創(chuàng)造！ 三、教學(xué)重難點： 重點：單擺的周期公式及其成立條件。 難點：單擺回復(fù)力的分析。 四、學(xué)情分析 本節(jié)課主要學(xué)習(xí)單擺振動的規(guī)律，只有在θ<10時單擺振動才是簡諧運動；單擺振動周期。學(xué)生對條件的應(yīng)用陌生應(yīng)加以強(qiáng)調(diào)。 五、教學(xué)方法 實驗、分析、探究 六、課前準(zhǔn)備 小鋼球、細(xì)線、鐵架臺 七、課時安排1課時 八、教學(xué)過程 （一）預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑 （二）情景引入、展示目標(biāo) 教師：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？ 學(xué)生：物體做機(jī)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(jī)械振動——單擺的運動。（展示實驗器材） （三）合作探究、精講點播 1、 閱讀課本第13頁到14頁，思考：什么是單擺？什么情況下單擺可視為簡諧運動？ 答：一根細(xì)線上端固定，下端系著一個小球，如果懸掛小球的細(xì)線的伸長和質(zhì)量可以忽略，細(xì)線的長度又比小球的直徑大得多，這樣的裝置就叫單擺。在偏角很小的情況下，單擺的運動可視為簡諧運動。 2物體做機(jī)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(jī)械振動， 思考：單擺的回復(fù)力由誰來提供，如何表示？（教師引導(dǎo)） 梯度小問題：（1）平衡位置在哪兒？ （2）回復(fù)力指向？（學(xué)生回答） （3）單擺受哪些力？（學(xué)生黑板展示） （4）回復(fù)力由誰來提供？（學(xué)生回答） 注意：數(shù)學(xué)上的近似必須讓學(xué)生了解，同時通過此處也能讓學(xué)生單擺做簡諧運動是有條件 3．單擺的周期（有條件的話最好讓學(xué)生動手實驗） 我們知道做機(jī)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？ 學(xué)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。 演示2擺角小于10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)。 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≤10。（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)。 實驗結(jié)論：單擺周期僅與擺長有關(guān)（學(xué)生總結(jié)） 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 4用單擺測定重力加速度（學(xué)生自行學(xué)習(xí)本內(nèi)容） （四）反思總結(jié)、當(dāng)堂檢測 例 1：已知某單擺的擺長為L，振動周期為T，試表示出單擺所在地的重力加速度g. 例 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_________。 （五）發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置作業(yè) 九、板書設(shè)計 4單擺 1單擺模型 （1）擺線質(zhì)量不計且足夠長 （2）擺球小而重 2單擺的運動 （1）受力分析：重力 拉力 （2）回復(fù)力來源：重力沿切線的分力 3單擺的周期： 十、教學(xué)反思 本節(jié)課難點在于回復(fù)力的分析，應(yīng)給予相當(dāng)時間突破！另外突破此難點時最好是在教師主導(dǎo)下完成，避免達(dá)不成本節(jié)目標(biāo)。