高中物理必修二教案

发表时间：2020-11-13

高二物理《单摆》教案分析。

一名优秀的教师就要对每一课堂负责，作为教师就要在上课前做好适合自己的教案。教案可以让学生们充分体会到学习的快乐，帮助教师更好的完成实现教学目标。您知道教案应该要怎么下笔吗？考虑到您的需要，小编特地编辑了“高二物理《单摆》教案分析”，欢迎阅读，希望您能够喜欢并分享！

《单摆》教案分析

课时11.4单摆

1.知道什么是单摆,了解单摆运动的特点。
2.通过实验,探究单摆的周期与摆长的关系。
3.知道单摆的周期与摆长、重力加速度的关系。会用单摆测定重力加速度。
重点难点:单摆运动的特点和对单摆周期公式的探究,对单摆的回复力分析及对小角度摆动的近似处理。
教学建议:单摆是简谐运动的典型应用实例,要掌握其运动规律、受力情况和图象特点。教学中应该首先明确单摆是一种理想化的模型,通过演示实验观察单摆的振动图象,使学生在感观上得到单摆的图象,加深感性认识。为了研究周期与各种因素的关系以及有怎样的关系,可以采用控制变量法研究,按照定性和定量结合的方案进行。教材将传统的“用单摆测重力加速度”的实验改为对知识的应用,其目的是加强学生对学习过程的体会,以及对科学探究方法的掌握。
导入新课:你家有摆钟吗?你知道座钟是谁首先发明的吗?座钟的钟摆摆一个来回需要多少时间?荷兰的惠更斯对摆的研究最为突出,他在1656年利用摆的等时性发明了带摆的计时器,并在1657年获得专利,在1658年就出版了《钟表论》一书。
1.单摆的理想化条件
(1)质量关系:细线质量与①小球质量相比可以忽略。
(2)线度关系:小球的②直径与线的长度相比可以忽略。
(3)力的关系:空气等对小球的③阻力与小球重力和线的拉力相比可以忽略。
单摆是实际摆的④理想化模型,实验中为满足上述条件,我们尽量选择⑤质量大、⑥体积小的球和尽量细的线。
2.单摆的回复力
(1)回复力来源:摆球的重力沿⑦圆弧切向的分力是使摆球沿圆弧振动的回复力。
(2)回复力大小:若摆球质量为m、摆长为l、偏离平衡位置的位移为x,在偏角很小时,单摆的回复力为⑧F=-x。
(3)回复力的特点:在偏角很小时,单摆所受的回复力与它偏离平衡位置的位移成⑨正比,方向总指向⑩平衡位置,即F=-kx。
3.单摆的周期
(1)实验表明,单摆振动的周期与摆球质量无关,在振幅较小时与振幅无关,但与摆长有关,摆长越长,周期也越大。
(2)周期公式:荷兰物理学家惠更斯发现单摆的周期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,他确定了计算单摆周期的公式为T=2π。
4.用单摆测定重力加速度
(1)原理:由T=2π得g=,即只要测出单摆的摆长l和周期T,就可以求出当地的重力加速度。
(2)画图法处理实验数据:分别以l和T2为纵坐标和横坐标,画出函数l=T2的图象,它应该是一条直线,由该直线的斜率可求出的值,进而求出重力加速度g。
1.作为一个理想化模型,应该怎样认识单摆的摆线和小球?
解答:摆线是没有弹性、没有质量的细绳,小球直径与线的长度相比可以忽略,小球摆动时空气等阻力可以忽略。
2.单摆的周期跟哪些因素有关?
解答:单摆的周期跟摆长以及所在地的重力加速度有关。
3.探究单摆周期与摆长关系实验中,测量周期的始末计时位置是选摆球的最高点还是最低点?
解答:最低点。

主题1:单摆的动力学分析
甲
情景:某同学想研究单摆的运动,他把摆球拉到某一位置然后释放,发现小球总在关于最低点对称的圆弧上振动,并且越靠近最低点运动得越快,如图甲所示。他马上想到了刚刚学过的弹簧振子的简谐运动。
问题:(1)单摆沿圆弧运动的向心力由哪些力来提供?
(2)单摆往复运动的回复力由哪几个力来提供?
(3)阅读课本相关内容,思考单摆做简谐运动的条件。
解答:
(1)圆周运动的向心力是指向圆心的。如图乙所示,当摆球运动到P点时受到重力G和细线的拉力F的作用,将重力G沿切线和细线两方向分解为F和G1。沿细线方向:Fn=F-G1=F-Gcosθ,它的作用是改变摆球的运动方向,提供摆球做圆周运动的向心力。
(2)小球静止在O点时,悬线竖直,悬线的拉力和小球的重力平衡,这个位置即为单摆的平衡位置。当摆球运动到P点时,将重力G沿切线和细线两方向分解,切线方向F=Gsinθ,它的作用是改变摆球速度的大小,使小球回到平衡位置,即为摆球提供做振动的回复力。
(3)只有摆角很小时,摆球相对于O点的位移x才和θ角所对的弧长近似相等,所以有sinθ≈(x表示摆球偏离平衡位置
的位移,l表示单摆的摆长),因此单摆的回复力F=mgsinθ=。又因为单摆回复力的方向与摆球偏离平衡位置的位移方向相反,所以F=-mgsinθ=-=-kx,满足简谐运动的条件。由此可以知道在偏角很小(通常θ5°)时,单摆做简谐运动。
知识链接:单摆做简谐运动过程中,回复力并不是合力提供的(仅在左、右最大位移处合力提供回复力)。
主题2:单摆的周期公式及其应用
问题:(1)“探究单摆周期与摆长的关系”的实验主要采用了哪种实验方法?
(2)为减小误差,实验中测周期和摆长时都要取平均值,二者取平均值的方法有何不同?
(3)王红同学学习了单摆周期公式后,想把奶奶家墙上越走越慢的老式“挂钟”调准,她该怎么做?
(4)某校科技小组利用单摆周期公式测当地重力加速度,发现测出的结果比上网查到的结果总是偏大。请讨论后分析可能的原因。
解答:(1)控制变量法。
(2)测周期要用“累积法”,一次测量几十次全振动的时间,然后计算周期;测摆长是多次测量后取平均值。
(3)老式“挂钟”越走越慢是因为“挂钟”的周期比标准时钟的周期大,应把钟摆下面的小螺母适当上调,通过减小摆长来调小周期。
(4)可能的原因有两个:一是把摆线长度加上小球的直径当作了摆长;二是测周期记录全振动次数时多数了开始计时的一次。
知识链接:测摆长时,应悬挂摆球后测量,摆长是摆线长和摆球半径之和;测周期时,为减小误差应从平衡位置开始计时。
1.(考查单摆的回复力)单摆振动的回复力是()。
A.摆球所受的重力
B.摆球重力在垂直悬线方向上的分力
C.悬线对摆球的拉力
D.摆球所受重力和悬线对摆球拉力的合力
【解析】单摆的回复力是重力沿圆弧切线方向的分力;重力的另一个分力与细线的拉力的合力提供摆球的向心力。
【答案】B
【点评】注意单摆的回复力与单摆所受合力的区别。
2.(考查单摆的周期公式)将秒摆的周期变为4s,下列措施正确的是()。
A.只将摆球质量变为原来的
B.只将振幅变为原来的2倍
C.只将摆长变为原来的4倍
D.只将摆长变为原来的16倍
【解析】单摆的周期与摆球的质量和振幅均无关,A、B均错;对秒摆,T0=2π=2s,对周期为4s的单摆,T=2π=4s,故l=4l0。故C对,D错。
【答案】C
【点评】单摆的周期与摆球的质量和振幅均无关,当所在位置及环境条件不变时,只与摆长有关。
3.(考查单摆的周期)在一个单摆装置中,摆动物体是一个装满水的空心小球,球的正下方有一小孔,当摆开始以小角度摆动时,让水从球中连续流出,直到流完为止,则摆球的周期将()。
A.逐渐增大B.逐渐减小
C.先增大后减小D.先减小后增大
【解析】单摆小角度摆动,做简谐运动的周期为T=2π,式中l为摆长,其值为悬点到摆动物体重心之间的距离。当小球装满水时,重心在球心,水流完后,重心也在球心,但在水刚流出过程中重心要降低。因此,在水流出的整个过程中,重心位置先下降后上升,即摆长l先增大后减小,所以摆动周期将先增大后减小。
【答案】C
【点评】随着水的流出,物体重心位置发生改变,摆长也随之变化。
4.(考查单摆的振动图象)图示为在同一地点的A、B两个单摆做简谐运动的图象,其中实线表示A的运动图象,虚线表示B的运动图象。以下关于这两个单摆的判断中正确的是()。

A.这两个单摆的摆球质量一定相等
B.这两个单摆的摆长一定不同
C.这两个单摆的最大摆角一定相同
D.这两个单摆的振幅一定相同
【解析】从题中图象可知:两单摆的振幅相等,周期不等,所以,两单摆的摆长一定不同,故B、D对,C错。单摆的周期与质量无关,故A错。
【答案】BD
【点评】单摆简谐运动的位移大小与单摆圆周运动的弧长是不同的。
拓展一:单摆周期公式的应用
1.有一单摆,其摆长l=1.02m,摆球的质量m=0.10kg,已知单摆做简谐运动,单摆振动30次用的时间t=60.8s。试求当地的重力加速度。
【分析】本题考查单摆周期公式的应用,注意单摆周期与摆球质量无关。
【解析】用振动30次的时间计算出周期,再将单摆的周期公式变形就可解得当地的重力加速度。当单摆做简谐运动时,其周期公式T=2π,由此可得g=,只要求出T值后将其代入公式即可。因为T==s=2.027s,所以g==m/s2=9.79m/s2。
【答案】9.79m/s2
【点拨】根据单摆的周期公式T=2π可知,同一单摆在重力加速度不同的两地周期也不相同,所以可以根据周期公式的变形式g=测重力加速度。
拓展二:用单摆测定重力加速度实验
2.利用单摆做简谐运动的周期公式,可以很精确地测量当地的重力加速度。如图甲所示,利用一根长细线,一个带孔的小铁球,一个铁架台组成一个简单的单摆,再利用毫米刻度尺测出单摆的摆长,用秒表测出单摆的周期,最后通过计算就可以求出当地的重力加速度的值。
(1)根据所给情景,单摆摆长应该如何测量?
(2)单摆周期的测量往往是先测出若干个周期(如50个周期)的时间,再求出一个周期。在测量时间时,开始计时(也是停止计时)的位置应选在哪里?
(3)下表是用单摆测定重力加速度实验中获得的有关数据:
摆长l/m0.50.60.81.1
周期T2/s21.92.43.24.8

①利用上述数据在图乙坐标系中描出l-T2图象。
②利用图线可知,取T2=4.2s2时,l=m,重力加速度g=m/s2。
乙
【分析】(1)单摆摆长是指悬挂点到球心的距离;(2)测量时间的开始位置应该是小球经过它时能够准确判断出来的位置;(3)根据单摆周期公式T=2π,得g=,由于表格中的数据已经处理好了,所以可以直接描点画图象。
【解析】(1)先测量出悬挂点到小球的细线长度l,再测出小球的直径D,则摆长l=l+。
(2)测量时间的开始位置应该是单摆的平衡位置,因为小球通过该位置时速度最快。
(3)①l-T2图象如图丙所示。
丙

②T2=4.2s2时,从图丙中画出的直线上可读出其摆长l=1.05m,将T2与l代入公式g=得g=9.86m/s2。
【答案】(1)见解析(2)平衡位置(3)①如图丙所示
②1.059.86
【点拨】提高实验精度从两个方面下手:(1)尽可能准确地测量出摆长和周期;(2)多次改变摆长,重做实验得到多组数据,并用图象法处理数据。

精选阅读

高二物理《动量和动量定理》教案分析

高二物理《动量和动量定理》教案分析
【课前四问】
第一问：我打算这节课让学生获得什么？
一、教材分析
本节课是人教版选修3-5第十六章第二节内容，本节的内容为“动量和动量定理”，本节分两课时来完成，这节课为第一课时。也是本章的重点内容，是第一节“实验：探究碰撞中的守恒量”的继续，同时又为第三节“动量守恒定律”奠定了基础,所以“动量定理”有承前启后的作用。“动量定理”是牛顿第二定律的进一步展开。它侧重于力在时间上的累积效果，为解决力学问题开辟了新途径，尤其是打击和碰撞类的问题。动量定理的知识与人们的日常生活，生产技术和科学研究有着密切的关系，因此学习这部分知识有着广泛的现实意义。
二、学情分析
学生已经掌握了动量概念，会运用牛顿第二定律和运动学公式等，为本节课的学习打下了坚实的基础。高中生思维方式逐步由形象思维向抽象思维过渡，因此在教学中需要以一些感性认识为依托，加强直观性和形象性，以便学生理解,因此在教学中多让学生参与利用动量定理解释生活中的有关现象，加强学生思维由形象到抽象的过渡。
三、教学目标
知识与技能:
1．理解动量的变化和冲量的定义；
2．理解动量定理的含义和表达式，理解其矢量性；
3．会用动量定理解释有关物理现象，并能掌握动量定理的简单计算
过程与方法:
通过运用牛顿运动定律和运动学公式推导出动量定理表达式，培养学生逻辑运算能力。
情感态度与价值观：
1.通过运用所学知识推导新的规律，培养学生学习的兴趣,激发学生探索新知识的欲望。
2.通过用动量定理解释有关物理现象，培养学生用所学物理知识应用于生活实践中去，体现物理学在生活中的指导作用。
四、教学重难点
教学重点：理解动量的变化、冲量、动量定理的表达式和矢量性
教学难点：用动量定理解释有关物理现象，针对动量定理进行简单的计算
第二问：我打算让学生怎样获得？
五、教学策略
依据建构主义学习理论，学生学习过程是在教师创设的情境下，借助已有的知识和经验，主动探索，积极交流，从而建立新的认知结构的过程。学习是学生主体进行意义建构的过程。因此要创设建构知识的学习环境，树立以人为本的教育观念，发展不断建构的认知过程。我校开展的“四五四”绿色生命教育课堂教学模式，就是以学生为中心，突出学生在学习过程中的主体地位，通过自主学习、多元互动提升学生的学习能力。
1.本节从“鸟撞飞机”的情景引入，可以激发学生学习的兴趣，在课程学习中通过练习题计算出鸟撞击飞机的力，两者相呼应。这种情景导入的目的在于引起学生的有意注意，激发学生的兴趣和求知欲望。
2.在课堂上通过学生的互相讨论，把学生的思维充分地调动起来，让他们主动参与学习，成为学习的主人。从而使复杂性的内容演变成简单易懂的内容。并加以多媒体课件，最大限度地发挥学生的主动性和创造性，提高他们的思维能力和观察能力，同时教师的适当总结，使他们对知识有了更深更全面的认识。
3.在反馈拓展环节，针对鸟撞飞机事件进行相关计算，同时拓展到更高空间即太空垃圾问题，结合科技前沿对学生进行情感教育，开阔学生视野。
第三问：我打算多长时间让学生获得？
5分钟创设情境并复习引入新课，10分钟学生自主探究，25分钟与学生互动交流，5分钟总结分享布置作业。
第四问：我怎么知道教学达到了我的要求，有多少学生达到我的要求？
通过小组合作，生生、师生、生本互动，了解学生的掌握、落实情况；通过问题讨论，了解学生对知识的运用。
【五个环节】
六、教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
创设情境
复习
引入
关于鸟撞飞机的报道，播放鸟撞飞机的视频
观察、体会、思考
通过多媒体辅助视频，激发学生兴趣，设疑，为动量定理的简单计算做铺垫
复习提问:
1.动量的定义
2.动量的方向
3.动量是过程量还是状态量
引导学生练习学案中的例1
对学生反馈加以评价，提出规范性的要求
回答问题：
1.P=mv
2.与速度方向相同
3.状态量
做练习，并展示
回顾旧知识动量，通过练习引出新内容动量的变化；通过学生展示分析提高学生语言表达能力，突破动量变化矢量性的重点。
多元互动
理论探究深入新知
教师提出问题：动量的变化产生的原因是什么？
针对学生展示进行评价
学生动笔推导并在投影展示推导过程
通过理论推导培养学生逻辑推理能力，加强对动量定理的理解，从而突破本节课重点。培养了学生的语言表达能力，加强了生生交流、师生交流。
联系学生推导过程，引出冲量定义、矢量性及单位
动量定理的内容和表达式
思考、回答老师提问
通过老师结合学生推导过程给出新概念新内容，连接顺畅，学生易于接受，从而达到教学目标。
当堂训练强化认知
展示网球运动员李娜获澳网冠军图片，并创设情境让学生做学案上例2，教师进行规范性指导
重现鸟撞飞机情境，进行练习2
深化拓展：宇宙垃圾问题
做学案例2
观看视频，并进行计算
有兴趣的课下查询相关资料
通过创设情境提出例题，以一些感性认识为依托，加强直观性和形象性，通过例题分析培养学生答题规范性，加深对动量定理的理解，从而突破教学难点。
通过再现鸟撞飞机情境与前面呼应，通过计算得出鸟撞飞机的作用力大小来解释前面提出的疑问。加强对动量定理的理解，从而突破教学难点。
结合当今社会热点，深化课堂，从而激发学生学习积极性。
动量定理在生活中的应用
播放视频汽车碰撞安全测试视频，提出问题，安全气囊的原理（教师可以引领学生分析）
1.学生展示篮球传球过程，并解释其物理原理
2.足球比赛经常出现用头争抢球的情景，如果改成铅球还抢吗？
3.将白纸放到水杯下面，尽量让水杯不动，如何将白纸抽出？
我来说一说
观看视频，思考问题并回答
小组讨论、分析各种情况
学生举例生活中与动量定理有关的生活现象
通过图片展示或是学生动手操作生活中的现象，体现了物理从生活中来，我们还要将其运用于实践中，从而激发学生学好物理的信心。加强学生对动量定理的理解，并达到教学目标。
通过学生举例联系生活，强化了学生从直观形象思维到抽象逻辑思维的过渡。
总结提升
课堂小结
分享收获
通过学生交流让学生分享各自的收获，体现了课堂分享特征
七、板书设计
§16.2动量和动量定理
一、动量的变化
1．定义式：⊿P=P’-P
2．动量的变化量是矢量
二、动量定理
1．探究动量变化的原因
2．冲量
（1）定义式：I=Ft
（2）方向：与F相同
（3）单位：N﹒s
3．动量定理
（1）内容:物体的动量变化量与所受合外力的冲量相等
（2）公式:P’-P=I合或mv’-mv=F合t
4.动量定理在生活中的应用
八、教学设计评价
【四个特征】
温暖特征：通过本节课我在教学中尽力做到关注每一位学生，让多数学生参与到课堂中来，在巡视过程中对部分学生加以指导，课堂氛围比较轻松和谐，体现了温暖的特征。
自主特征：通过小坐合作,自主探究动量变化的原因,培养学生思维能力
开放特征：本节课学生积极踊跃参与课堂教学，讨论开放式题目，学生思维没有受到约束，开阔学生视野，课堂气氛比较活跃，体现生命课堂开放的特征。
分享特征：通过学生交流让学生分享各自的收获，体现了课堂分享特征。

高二物理《电阻定律》教学案例分析

高二物理《电阻定律》教学案例分析
《电阻定律》是高二物理2xx年11月中旬过后的教学内容，经过课堂——练习——讲评——教辅——段考试题分析这样几个环节的教学，我认为学生已经能够掌握了，回忆在《电阻定律》的实际教学过程中，我们遇到了一些困难和问题，对此我们采取了几个措施，现在进行如下思考：
一、明确探究性问题的教学目的，找准探究性问题教学的方向问题。
在我们进行探究性问题的教学时，一开始我们还能进行探究性教学的尝试，可是由于种种原因，时间一长，老师觉得探究性问题太过于形式，学生觉得探究性问题没意思。我们就失去了方向感。
事实上，从物理教育的角度来看，我们可以从以下三个层面来理解科学探究：首先是观念层面，科学探究体现着现代科学观。对学生而言，其个体的认识也需要在探究过程中不断发展和改变。因此，学习物理的过程是一个不断转变对自然界的原有认识和观念的过程，是一个自觉的实现观念自我更新的过程。第二是思想方法层面，科学探究是科学家群体在长期探索自然规律的过程中所形成的有效的认识和实践方式，其中最重要的是科学思维方式，即我们通常所说的科学思想方法。当代科学教育理论认为，科学探究没有固定的模式，但有一些可辨别的要素，如提出科学问题、建立假设、搜集证据、提出理论或模型、评估与交流等，这些都是科学思想和工作方式的体现。在物理课程标准中，根据这些要素提出了对学生理解科学探究和发展科学探究能力的要求。第三是操作技能层面，任何实验探究过程都需要某些思维和操作技能，如控制变量、使用仪器、记录和处理数据等。
所以，我们理解所谓探究性教学所要解决的问题应该是：使学生具有科学的探究观念和科学的思想方法，以及掌握足够的操作技能。除了第三个层面要求学生必须动手实验之外，以上两个层面都可以以多种方式渗透在教学过程之中。我们在教学过程中就多注意探究的观念和思想渗透，以及操作技能的训练。比如：
本节课，我们用灯泡的亮度吸引了学生的探究兴趣，使学生具有一定的探究欲望，同时我们通过与前面知识的类比，强化了控制变量法这一探究方法，还应用分组实验探究训练学生的基本操作技能。
一节课，通过从提出问题——进行猜想——确定方法——设计方案——实验操作——数据处理——结论汇报等等一系列探索过程，将学习者始终置于探索者的位置，使学习过程成为“发现”或“再发现”的过程，充分发挥学生学习的积极性、主动性，让学生自己从实验中得出结论，体验探索的快乐，成功的喜悦，强化学习的乐趣。这也许正是我们进行探究性问题教学的目的所在。
二、利用问题或现象引导学生合理的科学猜想，解决学生猜想“度”的问题
猜想与假设是探究式教学的重要环节，培养学生的探究能力和思维能力主要在这一环节来实现。但是在我们的教学中，学生在参与科学猜想时，要么不敢进行猜想，要么瞎想，不能够很好的把握猜想的“度”的问题。
在这一环节中我们根据遇到的不同问题实施不同的教学策略。当学生提不出假设时，教师可以采用引导学生利用已有经验和知识提出假设的策略；当学生假设过于发散时，教师还可以采用引导学生从个人假设转化到团体的共同假设的策略；当学生猜想与假设不够开放时，教师可以引导学生采用逆向思维、发散思维、类比思维、等效思维等方法进行猜想。比如：
在进行本节课的教学时，对于电阻与哪些因素有关时，我们可以先让学生发散性“瞎猜”一会儿，然后在归纳一些共性的问题，同时利用三个问题引导学生作出了正确的判断。
三、利用“共享方式”解决课堂时间紧的问题：
在一节课的教学中，学生做分组实验时间不能完全控制，这一部分没有处理好将直接影响到后面的教学，将导致教学任务完成不了。在实施科学探究教学中我们遇到的一个突出的问题是教学内容与课时紧张之间的矛盾。
对于某一具体的科学探究内容，学生可能提出不同的猜想和假设，因而设计出不同的实验验证方案。如果每个学生对所有的猜想和假设都进行实验验证，课上的时间有时会很紧张，所以我们可以让学生根据自己的猜想和假设（或在众多的猜想和假设中选择一两个）进行验证。然后通过交流和讨论将每一种猜想和假设的验证情况进行资源共享，并鼓励学生对于课上未进行验证的内容在课下再进行研究，这样便可以解决课时紧张的困难。
同样的对于同一个探究性问题中的不同方面，我们也可以利用“共享方式”来解决。比如：
在本节课的教学中，我们把实验的三个方面列为三个课题，然后由不同的组去进行实验探究，这样的教学设计既可以在有限的课堂教学时间内完成探究任务，又使学生在经历科学探究过程中对过程与方法进行了充分的体验。所以这样的处理可以提高科学探究教学的效率，同时也不削弱使学生经历科学探究过程的教育功能。
当然，我们知道：在进行探究性问题的教学中还存在着其它的问题，需要我们在探究性问题的教学过程中不停的去探求解决的办法。

单摆

俗话说，磨刀不误砍柴工。教师要准备好教案，这是每个教师都不可缺少的。教案可以让学生们能够更好的找到学习的乐趣，减轻教师们在教学时的教学压力。怎么才能让教案写的更加全面呢？下面是小编精心收集整理，为您带来的《单摆》，仅供参考，欢迎大家阅读。

班级_________姓名_________第_______组
人教版物理选修3-4学案：1.4《单摆导》
审核：高二物理组编写人：朱栋栋
寄语：吃的苦中苦方为人上人
学习目标：1、掌握单摆的构造
2、掌握单摆的回复力是重力沿切线方向的分力
3、掌握单摆在偏角很小时可以近似地做简谐运动
4、掌握单摆振动的特点及周期公式
学习重点和难点：
1、单摆振动的回复力
2、单摆的偏解很小时满足简谐运动的条件
3、通过定性分析、实验、数据分析得出单摆周期公式
4、单摆振动的回复力
知识链接：1、物体做简谐运动的条件是什么？
答：
2、日常生活中那些现象属于机械振动？
答：
3、秋千和钟摆最终为什么一定会停下来呢？
答：
总结：我们能不能由秋千和单摆摆动的共性及忽略空气阻力，抽象出一个简单的物理模型呢？
这就是我们本节课所学的单摆
新课学习：
（一）单摆模型：
1、什么是单摆：
在细线的一端拴一个______，另一端固定在______，如果悬挂小球的细线的_____和_____可以忽略不计，线长又比球的_____大得多，这种装置就叫单摆。单摆是实际摆的_______模型。
2、单摆的特征：摆线不可伸长，质量可忽略；小球要小，质量要大。
（二）单摆振动的回复力分析：
下面我们再从回复力的角度来研究单摆的运动性质。
如图所示，_____和____的合力提供向心力，改变速度方向，重力的另一分力G1，会改变摆球的运动的快慢，它的方向指向______，使摆球在平衡位置两侧做往复运动，所以，回复力F=G1=__________。当偏角很小时，sin_____，所以单摆的回复力为F=_____x，其中l为摆长，x为摆球偏离平衡位置的位移，负号表示回复力F与位移x的方向相反。由于m、g、l都有确定的值，可用常数k表示，所以F=________摆角很小（小于10）时，单摆的振动为_____运动。综上所述，不论是单摆振动的曲线还是回复力的特点都表明，在一定条件下单摆做简谐运动。
（三）单摆的周期：
荷兰筹物理学家惠更斯研究了单摆的振动，发现单摆的振动周期跟摆长的平方根成正比，跟重力加速度的平方根成反比，跟振幅、摆球的质量无关，并确定了单摆的周期公式：T=_________
（四）用单摆测定重力加速度：
单摆在摆角小于10°时的振动是______运动，其固有周期为T=_________，由此可得个g=_________。据此，只要测出摆长l和周期T，即可计算出当地的重力加速度值。
知识巩固训练
（课本17页问题与练习1、2、3、4）
1、（A级）：

反思小结：

班级_________姓名_________第_______组
1.4《单摆过关检测卡》
1．（A级）振动着的单摆摆球，通过平衡位置时，它受到的回复力（）
A．指向地面B．指向悬点C．数值为零D．垂直摆线，指向运动方向
2．（B级）一物体在某行星表面受到的万有引力是它在地球表面受到的万有引力的1/4．在地球上走得很准的摆钟搬到此行星上后，此钟分针一整圈所经历的时间实际上是（）
3．（B级）一绳长为L的单摆，在平衡位置正上方（L—L′）的P处有一个钉子，如图1所示，这个摆的周期是（）
4．（B级）一单摆的摆长为40cm，摆球在t=0时刻正从平衡位置向右运动，若g取10m／s2，则在1s时摆球的运动情况是（）
A．正向左做减速运动，加速度正在增大
B．正向左做加速运动，加速度正在减小
C．正向右做减速运动，加速度正在增大
D．正向右做加速运动，加速度正在减小
5．（B级）A、B二单摆，当A振动20次，B振动30次，已知A摆摆长比B摆长40cm，则A、B二摆摆长分别为________cm与________cm．

高考物理复习：单摆、振动的能量与共振

第二课时单摆、振动的能量与共振

【教学要求】
1．了解单摆的周期与摆长的关系
2．了解受迫振动与共振。
【知识再现】
一．单摆
1．在一条不易伸长的，忽略质量的细线下端拴一质点，上端固定，这样构成的装置叫单摆。
注意：单摆是一种理想化的物理模型。
2．单摆做简谐运动的条件：。
3．回复力重力沿切线方向的分力。
4．周期公式：；单摆的等时性是指周期与无关．
思考：如何证明单摆在摆角小于100时，其振动为简谐摄动？

二．外力作用下的振动
1．简谐运动的能量与有关，越大，振动能量越大。
2．阻尼振动：振幅逐渐减小的振动。
3．受迫振动：物体在作用下的振动叫受迫振动。做受迫振动的物体，它的周期或频率等于的周期或频率，而与物体的无关。
4．共振：做受迫振动的物体，它的频率与固有频率越接近，其振幅就越大，当二者相等时，振幅达到这就是共振现象．
（1）共振曲线：如图所示。
（2）共振的防止和利用：
利用共振，使驱动力的频率接近，直至等于振动系统的固有频率。
防止共振，使驱动力的频率远离振动系统的固有频率。
思考：有阻力的振动一定是阻尼振动吗？

5．自由振动、受迫振动和共振的关系比较如下：

知识点一单摆作简揩振动的受力分析
关于合外力、回复力、向心力的关系。最高点：向心力为零，回复力最大，合外力等于回复力。最低点：向心力最大，回复力为零，合外力等于向心力。在任意位置合外力沿半径方向的分力就是向心力，合外力沿切线方向上的分力就是回复力。
【应用1】一做简谐运动的单摆，在摆动过程中下列说法正确的有（）
A.只有在平衡位置时，回复力等于重力与细绳拉力的合力
B.只有在小球摆至最高点时，回复力等于重力与细绳拉力的合力
C.小球在任意位置回复力都等于重力与细绳拉力的合力
D.小球在任意位置回复力都不等于重力与细绳拉力的合力
导示:单摆摆到平衡位置时，回复力为零，而重力与绳的拉力的合力提供做圆周运动的向心力。当摆球摆到最高点，瞬时速度为零，重力沿法线方向的分力和绳的拉力平衡，回复力等于合外力。
故选B。
知识点二单摆周期公式的理解
单摆周期公式的理解
1.公式成立的条件：摆角小于100。
2.单摆的周期在振幅较小的条件下，与单摆的振幅以及摆球的质量无关。
3.l—等效摆长：摆动圆弧的圆心到摆球重心的距离，而不一定为摆线的长。
4.g一等效重力加速度：与单摆所处物理环境有关。
①在不同星球表面，悬点静止或匀速运动时，g为当地重力加速度。
②单摆处于超重或失重状态下的等效重力加速度分别为g=go士a。
如在轨道上运动的卫星a=go，完全失重，等效g=0。
③若有其它作用力且该作用力对单摆的回复力没有影响，g为当地重力加速度。若该作用力为恒力，等效g的取值为单摆不摆动时，摆线的拉力F与摆球质童的比值，即等效g=F/m。
【应用2】在下图中，几个相同的单摆在不同的条件下，关于它们的周期的关系判断正确的是（）
A.T1＞T2＞T3＞T4B.T1＜T2=T3＜T4
C.T1＞T2=T3＞T4D.T1＜T2＜T3＜T4
导示:对于（1)图所示的条件下时，重力平行斜面的分量(mgsinθ)沿切向的分量提供回复力，回复力相对竖直放置的单摆的回复力减小，加速运动的加速度减小，即周期T变大，所以图(1)中的单摆的周期大于竖直放置单摆的周期。
对于(2)图所示的条件，带正电的摆球在振动过程中要受到天花板上带正电小球排斥，但两球间的斥力与运动的方向总是垂直的，不影响回复力，故单摆的周期不变，与（3)图所示的单摆周期相同。
对于(4)图所示的条件，单摆在升降机内，与升降机一起做加速上升的运动，摆球沿摆动方向分力也增大，也就是回复力增大，加速度增大，摆球回到相对平衡的位置时间变短，故周期T变小。
答案：C
知识点三受迫振动与共振
1．物体从外界取得一定的能量，开始振动以后，不再受外界作用仅在回复力作用下保持振幅恒定的振动叫自由振动．自由振动的频率完全取决于系统本身的性质，这个频率又叫固有频率．
2．受迫振动是指在周期性驱动力作用下的振动，其振动频率等于驱动力的频率，与固有频率无关．
3．共振的条件与特点
(1)条件：驱动频率等于物体的固有频率．
(2)特点：振幅最大，且驱动力频率与固有频率差别越大，振幅越小．
【应用3】(2006全国理综）一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，如图所示的装置可用于研究该弹簧振子的受迫振动。匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子一驱动力，使振子做受迫振动。把手匀速转动的周期就是驱动力的周期，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期。若保持把手不动，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图线如图甲所示。当把手以某一速度匀速转动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图线如图乙所示。若用T0表示弹簧振子的固有周期，T表示驱动力的周期,Y表示受迫振动达到稳定后祛码振动的振幅，则（）
A.由图线可知T0=4s
B.由图线可知T0=8s
C.当T在4s附近时,Y显著增大；当T比4s小得多或大得多时,Y很小
D.当T在8s附近时，Y显著增大；当T比8s小得多或大得时，Y很小
导示:由图甲知振动的固有周期To=4s,图乙是振子在驱动力作用下的振动图线，其振动的周期等于驱动力的周期即T=8s。当受迫振动的周期与驱动力的周期相同时振幅最大；当周期差别越大，其振幅越小。
答案：AC
类型一单摆周期公式的应用-变摆长问题
【例1】已知单摆摆长为L，悬点正下方3L/4处有一个光滑的钉子。让摆球做小角度摆动，其周期将是多大？
导示:该摆在通过悬点的竖直线两边的运动都可以看作简谐运动，周期分别为和，因此该摆的周期为：

类型二单摆周期公式与运动学的应用
【例2】如图示，一个光滑的圆弧形槽半径为R，圆弧所对的圆心角小于50，AD长为s，今有一沿AD方向以初速度v从A点开始运动，要使小球m1可以与固定在D点的小球m2相碰撞，那么小球m1的速度应满足什么条件？
导示:小球m1的运动由两个运动合成：沿AD方向的匀速运动和沿圆弧形槽的振动。
匀速运动的时间t1=s/v
沿圆弧形槽振动的时间t2=n×
相碰撞的条件为t1=t2
所以v=（n=1、2、3……）
这类问题要注意分运动与合运动的同时性，处理问题时抓住两个分运动的时间相等解题。
类型三时钟问题
【例3】一物体在某行星表面受到的万有引力是它在地球表面所受万有引力的1/4，在地球上走时准确的机械摆钟移到此行星表面上后，摆钟的分针走一圈所用的时间为地球时间（）
A、1/4hB、1/2hC、2hD、4h
导示:==
∴
∴t’=2h
故选C。
机械摆钟是利用利用机械传动装置使摆锤带动指针运动，因此表盘指针运动的周期与摆锤振动周期成正比。
1．物体做阻尼运动时，它的（）
A、周期越来越小B、位移越来越小
C、振幅越来越小D、机械能越来越小