高二物理选修3-4 探究单摆的振动周期.doc

高二物理选修3-4探究单摆的振动周期【教学目标】一、知识与技能1.知道什么是单摆；理解摆角很小时单摆的振动是简谐运动；2.知道单摆做简谐运动时具有固定周期（频率）；3.知道单摆的周期跟什么因素有关了解单摆的周期公式并能用来进行有关的计算；4.知道探究单摆的振动周期时采用的科学探究方法。二、过程与方法1.通过单摆的教学知道单摆是一种理想化的系统学会用理想化的方法建立物理模型.2.猜想单摆的固定周期跟那些因素有关进一步认识到有根据的、合理的猜想与假设是物理学的研究方法之一。3.通过探究单摆的周期使学生领悟用“控制变量”来研究物理问题的方法学习设计实验步骤提高学生根据实验数据归纳物理规律的能力。三、情感态度与价值观1．在实验探究的过程中培养兴趣和求知欲体验战胜困难、解决物理问题时的喜悦；2．养成实事求是、尊重自然规律的科学态度知道采用科学方法解决问题而不是乱猜、盲从。【教学重点、难点】重点：1.了解单摆的构成。2.单摆的周期公式。3.知道单摆的回复力的形成。难点：1.单摆振动的周期与什么有关。2.单摆振动的回复力是由什么力提供的单摆做简谐运动的条件。【教学用具】教师演示实验：多媒体投影仪、铁架台、沙子、单摆、秒表、米尺、磁铁学生分组实验：游标卡尺铁架台铁夹细线秒表米尺磁铁一组质量不同的带小孔的金属小球【教材分析和教学建议】教学方法：1.关于单摆的构成的教学——采用问题教学法.电教法和讲授法进行.2.关于单摆周期的教学——采用猜想、实验验证、分析推理、归纳总结的方法进行.3.关于单摆的振动.单摆做简谐振动的条件及单摆回复力的教学——采用分析归纳法、电化教学法、讲授法、推理法进行.4.关于单摆在摆角很小时做简谐运动的证明——采用数学公式推导法进行.教材分析：1.课标要求：通过观察与分析理解谐运动的特征能用公式和图像描述谐运动的特征2.本节主要定性研究单摆作简谐运动的周期和那些因素有关最后给出定量的公式。首先教师应当实际生活使用的各种各样的摆抽象出单摆例如挂钟秋千等通过对单摆的受力分析使学生掌握单摆作谐运动的条件。通过观察和猜想估计单摆的振动周期和那些因素有关并且通过设计实验验证自己的猜想。主要分三步：⑴从实际的摆中抽象出单摆⑵探究单摆运动周期⑶研究单摆作谐运动的条件。【教学过程】一．创设情境引入新课在日常生活中我们经常可以看到悬挂起来的物体在竖直平面内摆动如摆钟、秋千等等。生活中的这些摆动都属于振动。如果悬挂小球的细线的伸缩和质量可以忽略线长又比球的直径大得多这样的装置叫单摆.为什么对单摆有上述限制和要求呢?①线的伸缩和质量可以忽略就使质量全部集中在摆球上.②线长比球的直径大得多就可把摆球当作一个质点只有质量无大小悬线的长度就是摆长。这样单摆就抽象成一种物理模型便于我们研究它们振动的情况。二、进行科学探究1．提出问题弹簧振子做简谐运动时具有固有周期做简谐运动的单摆是否也有固有周期呢？2．猜想或假设弹簧振子做简谐运动的固有周期取决于振子本身的质量和弹簧的劲度系数与振幅等外界条件无关。即固有周期仅仅取决于弹簧振子的组成系统。那么做简谐运动的单摆的固有周期又取决于哪些因素呢？引导学生可从单摆的结构思考：单摆振动的周期可能与振幅、摆球质量、摆长、当地的重力加速度及空气阻力有关也可能与摆线的质地、小球的密度、体积有关……3．设计实验（采用启发提问式帮助学生设计实验）研究的问题跟较多的因素有关时我们可以用控制变量法。研究单摆周期与其中某个量的关系时也可以用控制变量法那么实验如何操作呢？同学们能不能设计实验来验证你们的猜想吗？教师引导：1、全班分为ABCD四组请各组设计实验方案。2、交流方案设计讨论实验注意事项如摆长如何测量？怎样才算是一个周期?在哪个点开始计时有利于减小误差？等并分配任务。4、进行实验学生分组做对比实验A组实验:只改变振幅探究振幅与T的关系①当摆长为１ｍ时使振幅Ａ1＝8ｃｍ测出单摆的周期T1.②当摆长为１ｍ时使振幅Ａ2＝５ｃｍ测出单摆的周期Ｔ1′.③……B组实验:只改变质量探究质量与T的关系①当摆长为１ｍ时使摆球质量为ｍ测出单摆的周期Ｔ2.②当摆长为１ｍ时用橡皮泥均匀地粘在摆球周围测出单摆的周期Ｔ2′.③……C组实验:只改变摆长探究摆长与T的关系①当摆长为１ｍ时使用一定的质量的摆球测出单摆的周期Ｔ3.②当摆长为0.8ｍ时使用和甲组质量相同的摆球测出单摆的周期Ｔ3′.③……D组实验:只改变引力（重力加速度）探究引力与T的关系①单摆的摆球用铁球(质量为ｍ)；测出单摆的周期Ｔ4.②在甲组单摆摆球的平衡位置下方放一块磁铁(相当于重力加速度增大)测出单摆的周期Ｔ4′.老师进一步强调实验注意事项：⒈单摆悬点要用夹子固定；实验时必须保证摆角要小；并采用质量大、体积小的摆球⒉不能让单摆做圆锥