第1篇：单摆教案设计参考
单摆教案设计参考
单摆教案设计参考
【教学目标】
（一）知识与技能
1、知道什么是单摆，了解单摆的构成。
2、掌握单摆振动的特点，知道单摆回复力的成因，理解摆角很小时单摆的振动是简谐运动。
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、知道用单摆可测定重力加速度。
（二）过程与方法
1、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、通过单摆做简谐运动条件的教学，体会用近似处理方法来解决物理问题。
3、通过研究单摆的周期，掌握用控制变量的方法来研究物理问题。
（三）情感、态度与价值观
1、单摆在小角度情况下做简谐运动，它既有简谐运动的共性，又有其特殊性，理解共性和个性的关系；
2、当单摆的摆角大小变化时，单摆的振动也将不同，理解量变和质变的变化规律。
3、培养抓住主要因素，忽略次要因素的辨证唯物主义思想。
【教学重点】
1、知道单摆回复力的来源及单摆满足简谐运动的条件；
2、通过定性分析、实验、数据分析得出单摆周期公式。
【教学难点】
1、单摆振动回复力的分析；
2、与单摆振动周期有关的因素。
【教学方法】
分析推理与归纳总结、数学公式推导法、实验验证、讲授法与多媒体教学相结合。
【教学用具】
单摆、秒表、米尺、条形磁铁、装有墨水的注射器（演示振动图象用）、CAI课件。
【教学过程】
（一）引入新课
教师：1862年，18岁的伽利略离开神学院进入比萨大学学习医学，他的心中充满着奇妙的幻想和对自然科学的无穷疑问，一次他在比萨大学忘掉了向上帝祈祷，双眼注视着天花板上悬垂下来摇摆不定的挂灯，右手按着左手的脉搏，口中默默地数着数字，在一般人熟视无睹的现象中，他却第一个明白了挂灯每摆动一次的时间是相等的，于是制作了单摆的模型，潜心研究了单摆的运动规律，给人类奉献了最初的能准确计时的仪器。
在第一节中我们以弹簧振子为模型研究了简谐运动，日常生活中常见到摆钟、摆锤等的`振动，这种振动有什么特点呢？本节课我们来学习简谐运动的另一典型实例——单摆。
（二）进行新课
1．单摆
（1）什么是单摆
秋千和钟摆等摆动的物体最终都会停下来，是因为有空气阻力存在，我们能不能由秋千和钟摆摆动的共性，忽略空气阻力，抽象出一个简单的物理模型呢？
（出示各种摆的模型，帮助学生正确认识什么是单摆）
①第一种摆的悬绳是橡皮筋，伸缩不可忽略，不是单摆；
②第二种摆的悬绳质量不可忽略，不是单摆；
③第三种摆的悬绳长度不是远大于球的直径，不是单摆；
④第四种摆的上端没有固定，也不是单摆；
⑤第五种摆是单摆。
定义：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。
单摆是实际摆的理想化模型：线的伸缩和质量可以忽略──使摆线有一定的长度而无质量，质量全部集中在摆球上。线长比球的直径大得多，可把摆球当作一个质点，此时悬线的长度就是摆长，实际单摆的摆长是从悬点到小球的球心。单摆的运动忽略了空气阻力，实际的单摆在观察的时间内可以不考虑各种阻力。
（2）单摆的摆动
①单摆的平衡位置
当摆球静止在O点时，摆球受到重力G和悬线的拉力Ｆ＇作用，这两个力是平衡的。O点就是单摆的平衡位置。
②单摆的摆动
演示：用力将摆球拉离平衡位置，使悬线与竖直方向成一角度，然后释放。
分析：摆球被拉到位置A＇时，摆球受到重力G，绳的拉力Ｆ＇，且G与拉力Ｆ＇不再平衡，所以摆球在这两个力的共同作用下，将沿以O为中点的一段圆弧做往复运动。
结论：摆球沿着以平衡位置O为中点的一段圆弧做往复运动，这就是单摆的振动。
（用CAI课件模拟摆球所做的运动）
2、单摆做简谐运动
（1）单摆的回复力
摆球受到的重力G和悬线拉力F＇，在单摆振动时，一方面要使单摆振动，另一方面还要提供摆球沿圆弧的运动的向心力。在研究摆球沿圆弧的运动情况时，可以不考虑与摆球运动方向垂直的力，而只考虑沿摆球运动方向的力，如图所示。
因为Ｆ＇垂直于v，所以，我们可将重力G分解到速度v的方向及垂直于v的方向。且G1=Gsinθ=mgsinθ，G2=Gcosθ=mgcosθ。
重力G沿圆弧切线方向的分力G1=mgsinθ是沿摆球运动方向的力，正是这个力提供了使摆球振动的回复力，也可以说成是摆球沿运动方向的合力提供了摆球摆动的回复力。
F=G1=mgsinθ
（2）单摆做简谐运动的推证
在偏角很小时，sinθ≈
又回复力Ｆ=mgsinθ
所以单摆的回复力为
（其中x表示摆球偏离平衡位置的位移，L表示单摆的摆长，负号表示回复力F与位移x的方向相反）
对确定的单摆，m、g、L都有确定的数值， 可以用一个常数表示，上式可以写成
可见：在偏角很小的情况下，单摆所受的回复力与偏离平衡位置的位移成正比而方向相反，单摆做简谐运动。
（3）实验验证
我们知道简谐运动的图象是正弦（或余弦曲线），那么在摆角很小的情况下，既然单摆做的是简谐运动，它振动的图象也是正弦或余弦曲线。
（让学生亲身体验一下振动的图象）
实验：用装有墨水的注射器，演示振动图象。（用实物投影仪投影）
现象：注射器漏出的墨水洒到匀速拉动的硬纸板上形成的图线是正弦或余弦曲线。
总结：从实际得到的图象中均可看出，在摆角很小的情况下，单摆振动的图象符合简谐运动的要求，单摆做简谐运动。
（4）单摆做简谐运动的条件
单摆做简谐运动的条件是偏角很小，通常应在10以内，误差不超过0.5%。
3、单摆的周期
（1）实验研究
问题：单摆的周期与哪些因素有关呢?
学生猜想：可能与振幅、摆球质量、摆长、重力加速度及空气阻力有关。
说明：在摆角很小，观察时间不长时，空气阻力的影响较小，可以忽略不计。
对比实验：
①当摆长为1ｍ时，使振幅A1=8cm，测出单摆的周期T1；当摆长为1ｍ时，使振幅A2=5cm，测出单摆的周期T1′。
②当摆长为1ｍ时，使摆球质量为ｍ，测出单摆的周期T2；当摆长为1ｍ时，换用质量为2m的摆球，测出单摆的周期T2′。
③当摆长为1ｍ时，使用一定的质量的摆球，测出单摆的周期T3；当摆长为0.64ｍ时，使用质量相同的摆球，测出单摆的周期T3′。
④单摆的摆球用铁球（质量为ｍ），测出单摆的周期T4；在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′。（实验结果分析、比较）
结论：单摆摆动的周期与单摆的振幅无关，与单摆的摆长、重力加速度有关。
（2）周期公式
荷兰物理学家惠更斯研究了单摆的摆动，定量得到：单摆做简谐运动的周期T跟摆长L的二次方根成正比，跟重力加速度g的二次方根成反比，跟振幅、摆球的质量无关。
4、单摆的应用
（1）利用单摆的等时性计时
单摆振动的周期与振幅的大小无关，这一特点叫做单摆振动的等时性。惠更斯利用摆的等时性发明了带摆的计时器，摆的周期可以通过改变摆长来调节，计时很方便。
（2）测定当地的重力加速度
单摆的周期和摆长容易用实验准确地测定出来，所以利用单摆能准确地测定各地的重力加速度。
引导学生阅读17页有关内容，了解用单摆测重力加速度的原理及实验误差的分析，了解减小实验误差的措施。
巩固练习
1、秒摆的周期是______（G=9.8 m/s2时，秒摆的摆长大约是_______米 （取两位有效数字）。（参考答案：2s，0.99m）
2、关于单摆做简谐运动的回复力正确的说法是（ BCD ）
A．就是振子所受的合外力 B．振子所受合外力在振子运动方向的分力
C．振子的重力在运动方向的分力 D．振子经过平衡位置时回复力为零
3、用空心铁球内部装满水做摆球，若球正下方有一小孔，水不断从孔中流出，从球内装满水到水流完为止的过程中，其振动周期的大小是（ C ）
A．不变 B．变大
C．先变大后变小再回到原值 D．先变小后变大再回到原值
4、如右图所示，光滑轨道的半径为2ｍ，C点为圆心正下方的点，A、B两点与C点相距分别为6cm与2cm，a、b两小球分别从A、B两点由静止同时放开，则两小球相碰的位置是（ A ）
A．C点 B．C点右侧 C．C点左侧 D．不能确定
5、一个摆钟从甲地拿到乙地，它的钟摆摆动加快了，则下列对此现象的分析及调准方法的叙述中正确的是（ C ）
A．G甲＞G乙，将摆长适当增长 B．G甲＞G乙，将摆长适当缩短
C．G甲＜G乙，将摆长适当增长 D．G甲＜G乙，将摆长适当缩短
6、一绳长为L的单摆，在悬点正下方（L—L＇）处的点有一个钉子，如图所示，这个摆的周期是（ D ）
A．T=2π B．T=2π
C．T=2π（ + ） D．T=π（ + ）
（三）课堂总结、点评
通过本节课学习，我们知道单摆是一种理想化的振动模型，单摆振动的回复力是由摆球重力沿圆弧切线方向的分力mgsinθ提供的，在摆角很小时，回复力F=－ ，单摆的振动可看成简谐运动。单摆振动的周期跟振幅、摆球质量的大小无关，跟摆长的二次方根成正比，跟重力加速度的二次根成反比，即T=2πL/g。利用单摆可以计时和测定重力加速度等。
（四）课余作业
完成P18“问题与练习”的题目。
附：教材分析
摆动是常见的一种机械振动，单摆就是研究这类运动的一个物理模型，也就是说研究单摆的运动将为我们研究复杂摆动打下基础，同时现实生活中的许多摆动可以被近似地看成单摆运动，研究单摆运动规律将直接有助于我们解决这类实际问题，所以，本节知识属于高中物理中的重点知识。
第2篇：单摆教案
单摆·教案
一、教学目标
1．知识与技能：(1)理解单摆模型的特点；(2)掌握单摆的运动特征和规律 2．过程与方法
(1)单摆物理模型的构建过程，“简化”和“相对”(2)单摆的运动规律的探究过程 3．情感态度价值观
培养学生严谨，实事求的科学精神，引导学生养成善观察生活的好习惯，体会物理学科中研究物体运动规律的一般方法。
二、重点、难点分析
对单摆运动规律的探究中对单摆的受力的分析。
三、教具
单摆
四、主要教学过程
(一)引入新课
生活中经常可以看见一些物体在竖直平面里的摆动，比如天花板上的吊灯在风吹后的摆动，公园离得秋千在人推动下的摆动，以及起重机下物体的晃动。。。这些看似复杂的物体否认摆动究竟有什么共同的特点，是否有规律可循呢？
(二)进行新课
（1）构建模型----单摆(教师拿出实验室中的单摆展示)在我们实验室中也有这样一个摆，但是它是不是比我们刚才所看到的摆要简单呢？
物理学在研究一些物体的运动时，通常会将问题简化，抓住主要特征，忽略次要因素，根据这个思想我们就可以将刚才所举的例子中的物体简化为一根绳加一个小球，在物理学中，我们把这个模型叫做单摆，也就是我们实验室的这套装置。这样，我们就可以通过对单摆模型的研究来获悉这些物体的运动规律了（2）单摆模型的结构特征
(教师拿出实验室中的单摆展示)，我们说，研究一个物体首先要从他的结结构入手，大家可以仔细观察一下这个模型，它的结构有什什么特点呢？
（教师提问，学生回答，引导学生）绳相对于单摆的直径很长，小球的体积小，密度大（向学生强调“相对”的思想）（3）单摆运动特征的探究
1，通过观察初步判断单摆的运动特点：
我们刚才了解了单摆模型的结构特征，那么当这个单摆运动起来之后会怎样呢？（老师演示单摆的摆动）提问它的运动轨迹是怎样的。
学生可能答（圆弧）教师继续问还有什么特征，学生可能答：来回摆动
教师总结：单摆轨迹是圆弧，也就是说他是圆周运动的一部分，小球在一个位置附近摆来摆去，符合机械振动的运动特征，因此我们可以首先判断单摆做的是圆周运动和机械振动。2，通过受力分析来探究单摆的运动特点
单靠观察是远远不够用的，我们说过物体的运动都是由力决定的，因此我们有必要对单摆的受力进行分析,我们以小球为研究对象，选取它偏离平衡位置的一个时刻，此时摆球受重力G，拉力T作用，现在我们就要对力进行分解: 由于摆球沿圆弧运动，它必定会有一个分力提供向心力，因此我们沿绳向○分解，此外，我们通过观察知道单摆做机械振动必然有一个恢复力，因此我们还要向平衡位置方向分解。
(然后老师引导学生继续做受力分析)得出Ｇ1＝Ｇsinθ＝mgsinθ； Ｇ2＝Gcosθ＝mgcosθ，正是沿运动方向的合力Ｇ1＝mgsinθ提供了摆球摆动的回复力，在摆角很小时，sinθ＝θ 又回复力Ｆ＝mgsinθ Ｆ＝mg·（ｘ表示摆球偏离平衡位置的位移，ｌ表示单摆的摆长）
在摆角θ很小时，回复力的方向与摆球偏离平衡位置的位移方向相反，大小成正比，单摆做简谐运动.我们规定这个临界角为5°。
到此，我们得到结论，当单摆的摆角很小时，单摆做简谐运动。
（三）课堂小结
在课堂的开始，我们对生活中的一些物体的运动进行了观察，为了探寻他们的规律，我们将其简化，得出了一个物理模型单摆，通过对单摆运动规律的探究，我们知道了单摆在摆角很小的时候在做简谐运动。这个过程概括起来就是观察生活中的物理现象到抽象建模，再到物理模型研究最后得出结论，这个其实就是物理学科中研究物体运动的一般方法，在今后的物理学习中大家还会遇到。
第3篇：单摆精品教案
单摆
一、教学目标
1．在物理知识方面的要求：
(1)理解单摆振动的特点及它做简谐运动的条件；(2)掌握单摆振动的周期公式。
2．观察演示实验，概括出周期的影响因素，培养学生由实验现象得出物理结论的能力。
3．在做演示实验之前，可先提出疑问，引起学生对实验的兴趣，让学生先猜想实验结果，由教师实验验证，使学生能更好的有目的去观察实验。
二、重点、难点分析
1．本课重点在于掌握好单摆的周期公式及其成立条件。2．本课难点在于单摆回复力的分析。
解决方案：对于重点内容通过课堂巩固练习加深印象。本课难点在于力的分析上，由教师画好受力分析图，用彩粉笔标示，同时引导学生看书，这部分内容属于A类要求及了解内容，只要使大部分学生能明白基本过程即可，重在强调最后结论。
三、教具
1．演示单摆振动周期的影响因素
三个单摆：两个摆长相同，
第4篇：单摆的说课稿
单摆的说课稿
篇一：单摆说课
一、教材分析
1， 教材地位和作用
《单摆》是高中物理人教版选修3-4的第十一章第4节的内容。单摆是继简谐运动之后，本节课我们将认识单摆及单摆的回复力！
2， 教材特点
本节课先列举生活中的实例比如摆钟、撞钟、秋千、怀表（就是用来进行催眠的那种），使学生能够形象地理解单摆模型，并且更贴近生活。本节课主要是从实验演示和受力分析这两个方面来判断单摆振动时，在做简谐运动。第一、实验演示能够直观地判断单摆做简谐运动，更容易理解，使学生能够认识到实验演示的重要性。第二、通过分析单摆的回复力满足，得到单摆振动时，做简谐运动，这又加强学生的理论知识。理论和实验结合，使学生能够更充分地理解单摆模型的特点。
3， 学情分析
学生在学习单摆之前已经系统的学习了简谐运动，学生可以将已经学习过的简谐运动
第5篇：单摆教学设计
《单摆》教学设计
江苏省邳州市宿羊山高级中学 周中华
一、设计思想
中学物理教学的目的，是使学生比较系统地掌握进一步学习现代科学技术所需的物理基础知识，了解这些知识的实际应用，培养学生的实验技能、思维能力、自学能力和灵活运用知识解决实际问题的能力；培养学生的辩证唯物主义观点。培养学生的创新意识和创新能力是现代教育研究的核心，本文介绍单摆课题中开展创新教学、培养学生创新能力的一点做法。
旧教育模式基本如下：
提出单摆的模型→规律→应用、解题
该教学模式重视的是知识的传授，重点是知识的应用──解题，且通过解题来熟练掌握该知识和提高运用这些知识解决问题的能力，即熟练解题技巧。这种教学模式，缺乏知识的产生和发展的过程，学生实际参与少，体验不深，理论联系实际少，且介绍创造发明的往往一笔带过。本人认为这把物理学的精华
第6篇：单摆的教案示例
单摆的教案示例
一、教学目标
1．在物理知识方面的要求：
（1）理解单摆振动的特点及它做简谐运动的条件；（2）掌握单摆振动的周期公式。
2．观察演示实验，概括出周期的影响因素，培养学生由实验现象得出物理结论的能力。
3．在做演示实验之前，可先提出疑问，引起学生对实验的兴趣，让学生先猜想实验结果，由教师实验验证，使学生能更好的有目的去观察实验。
二、重点、难点分析
1．本课重点在于掌握好单摆的周期公式及其成立条件。2．本课难点在于单摆回复力的分析。
解决方案：对于重点内容通过课堂巩固练习加深印象。本课难点在于力的分析上，由教师画好受力分析图，用彩粉笔标示，同时引导学生看书，这部分内容属于A类要求及了解内容，只要使大部分学生能明白基本过程即可，重在强调最后结论。
三、教具
1．演示单摆振动周期的影响因素
三个单摆：两个
第7篇：单摆的教案示例
单摆的教案示例
一、教学目标
1．在物理知识方面的要求：
（1）理解单摆振动的特点及它做简谐运动的条件；（2）掌握单摆振动的周期公式。
2．观察演示实验，概括出周期的影响因素，培养学生由实验现象得出物理结论的能力。3．在做演示实验之前，可先提出疑问，引起学生对实验的兴趣，让学生先猜想实验结果，由教师实验验证，使学生能更好的有目的去观察实验。
二、重点、难点分析
1．本课重点在于掌握好单摆的周期公式及其成立条件。2．本课难点在于单摆回复力的分析。
解决方案：对于重点内容通过课堂巩固练习加深印象。本课难点在于力的分析上，由教师画好受力分析图，用彩粉笔标示，同时引导学生看书，这部分内容属于A类要求及了解内容，只要使大部分学生能明白基本过程即可，重在强调最后结论。
三、教具
1．演示单摆振动周期的影响因素
三个单摆：两个
第8篇：单摆研究的论文
单摆研究的论文
[摘要]单摆演示实验仪是中学物理教学中的常用实验仪。由于摩擦等外界阻力的作用，普通单摆的小球摆动一段时间后会停下来。永不停息单摆是用间歇电磁力来周期地加速摆球的特殊单摆，是综合力学原理和电磁学原理进行创新研制而成的。
[关键词]单摆间歇电磁力周期加速不停息摆动
（一）原理和设计构想
大学物理演示实验中，单摆实验仪器的摆角一般应小于5度。从力学原理上讲，单摆在不受外界影响的情况下，应以简谐振动的方式永不停息地摆动下去，根据受力分析，作为单摆的小球，重力沿绳子方向的分力和绳子弹力的合力提供小球做圆周运动的向心力，沿运动轨迹切线方向的分力不断做功实现动能和势能的相互转化，导致小球做周期性不停止的摆动；然而，实际上，由于受到各种阻力因素的影响，单摆实际上是在做阻尼振动，阻力做功消耗了摆球的机械
