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高二物理教案:单摆

来源:公共学习网 时间:2017-10-31

【摘要】步入高中,对比初中更为告急的进修随之而来。在此高二物理栏目标小编为您编辑了此文:“高二物理教案:单摆”但愿能给您的进修和解说提供辅佐。

本文题目:高二物理教案:单摆

【解说方针】

(一)常识与技术

1、知道什么是单摆,相识单摆的组成。

2、把握单摆振动的特点,知道单摆回覆力的成因,领略摆角很小时单摆的振动是简谐举动。

3、知道单摆的周期跟什么因素有关,相识单摆的周期公式,并能用来举办有关的计较。

4、知道用单摆可测定重力加快度。

(二)进程与要领

1、知道单摆是一种抱负化的系统,学会用抱负化的要领成立物理模子。

2、通过单摆做简谐举动条件的解说,体会用近似处理惩罚要领来办理物理问题。

3、通过研究单摆的周期,把握用节制变量的要领来研究物理问题。

(三)感情、立场与代价观

1、单摆在小角度环境下做简谐举动,它既有简谐举动的共性,又有其非凡性,领略共性和本性的干系;

2、当单摆的摆角巨细变革时,单摆的振动也将差异,领略量变和质变的变革纪律。

3、造就抓住主要因素,忽略次要因素的辨证唯物主义思想。

【解说重点】

1、知道单摆回覆力的来历及单摆满意简谐举动的条件;

2、通过定性阐明、尝试、数据阐明得出单摆周期公式。

【解说难点】

1、单摆振动回覆力的阐明;

2、与单摆振动周期有关的因素。

【解说要领】

阐明推理与归纳总结、数学公式推导法、尝试验证、教学法与多媒体解说相团结。

【解说用具】

单摆、秒表、米尺、条形磁铁、装有墨水的打针器(演示振动图象用)、CAI课件。

【解说进程】

(一)引入新课

西席:1862年,18岁的伽利略分开神学院进入比萨大学进修医学,他的心中布满着奇妙的理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祷告,双眼凝望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,口中冷静地数着数字,在一般人熟视无睹的现象中,他却第一个大白了挂灯每摆动一次的时间是相等的,于是建造了单摆的模子,潜心研究了单摆的举动纪律,给人类奉献了最初的能精确计时的仪器。

在第一节中我们以弹簧振子为模子研究了简谐举动,日常糊口中常见到摆钟、摆锤等的振动,这种振动有什么特点呢?本节课我们来进修简谐举动的另一典范实例——单摆。

(二)举办新课

1.单摆

(1)什么是单摆

秋千和钟摆等摆动的物体最终城市停下来,是因为有氛围阻力存在,我们能不能由秋千和钟摆摆动的共性,忽略氛围阻力,抽象出一个简朴的物理模子呢?

(出示各类摆的模子,辅佐学生正确认识什么是单摆)

①第一种摆的悬绳是橡皮筋,伸缩不行忽略,不是单摆;

②第二种摆的悬绳质量不行忽略,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牢靠,也不是单摆;

⑤第五种摆是单摆。

界说:假如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。

单摆是实际摆的抱负化模子:线的伸缩和质量可以忽略──使摆线有必然的长度而无质量,质量全部会合在摆球上。线长比球的直径大得多,可把摆球看成一个质点,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。单摆的举动忽略了氛围阻力,实际的单摆在调查的时间内可以不思量各类阻力。

(2)单摆的摆动

①单摆的均衡位置

当摆球静止在O点时,摆球受到重力G和悬线的拉力F'浸染,这两个力是均衡的。O点就是单摆的均衡位置。

②单摆的摆动

演示:用力将摆球拉离均衡位置,使悬线与竖直偏向成一角度,然后释放。

阐明: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'不再均衡,所以摆球在这两个力的配合浸染下,将沿以O为中点的一段圆弧做来去举动。

结论:摆球沿着以均衡位置O为中点的一段圆弧做来去举动,这就是单摆的振动。

(用CAI课件模仿摆球所做的举动)

2、单摆做简谐举动

(1)单摆的回覆力

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举动的向心力。在研究摆球沿圆弧的举动环境时,可以不思量与摆球举动偏向垂直的力,而只思量沿摆球举动偏向的力,如图所示。

因为F'垂直于v,所以,我们可将重力G解析到速度v的偏向及垂直于v的偏向。且G1=Gsinθ=mgsinθ,G2=Gcosθ=mgcosθ。

#p#分页标题#e#

重力G沿圆弧切线偏向的分力G1=mgsinθ是沿摆球举动偏向的力,正是这个力提供了使摆球振动的回覆力,也可以说成是摆球沿举动偏向的协力提供了摆球摆动的回覆力。

F=G1=mgsinθ

(2)单摆做简谐举动的推证

在偏角很小时,sinθ≈

又回覆力F=mgsinθ

所以单摆的回覆力为

(个中x暗示摆球偏离均衡位置的位移,L暗示单摆的摆长,负号暗示回覆力F与位移x的偏向相反)

对确定的单摆,m、g、L都有确定的数值, 可以用一个常数暗示,上式可以写成

可见:在偏角很小的环境下,单摆所受的回覆力与偏离均衡位置的位移成正比而偏向相反,单摆做简谐举动。

(3)尝试验证

我们知道简谐举动的图象是正弦(或余弦曲线),那么在摆角很小的环境下,既然单摆做的是简谐举动,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)

尝试:用装有墨水的打针器,演示振动图象。(用实物投影仪投影)

现象:打针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:从实际获得的图象中均可看出,在摆角很小的环境下,单摆振动的图象切合简谐举动的要求,单摆做简谐举动。

(4)单摆做简谐举动的条件

单摆做简谐举动的条件是偏角很小,凡是应在10º以内,误差不高出0.5%。

3、单摆的周期

(1)尝试研究

问题:单摆的周期与哪些因素有关呢?

学生意料:大概与振幅、摆球质量、摆长、重力加快度及氛围阻力有关。

说明:在摆角很小,调查时间不长时,氛围阻力的影响较小,可以忽略不计。

比拟尝试:

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,利用必然的质量的摆球,测出单摆的周期T3;当摆长为0.64m时,利用质量沟通的摆球,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;在单摆摆球的均衡位置下方放一块磁铁(相当于重力加快度增大)测出单摆的周期T4′。(尝试功效阐明、较量)

结论:单摆摆动的周期与单摆的振幅无关,与单摆的摆长、重力加快度有关。

(2)周期公式

荷兰物理学家惠更斯研究了单摆的摆动,定量获得:单摆做简谐举动的周期T跟摆长L的二次方根成正比,跟重力加快度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)操作单摆的等时性计时

单摆振动的周期与振幅的巨细无关,这一特点叫做单摆振动的等时性。惠更斯操作摆的等时性发现了带摆的计时器,摆的周期可以通过改变摆长来调理,计时很利便。

(2)测定内地的重力加快度

单摆的周期和摆长容易用尝试精确地测定出来,所以操作单摆能精确地测定各地的重力加快度。

引导学生阅读17页有关内容,相识用单摆测重力加快度的道理及尝试误差的阐明,相识减小尝试误差的法子。

固定操练

1、秒摆的周期是______(G=9.8 m/s2时,秒摆的摆长约莫是_______米 (取两位有效数字)。(参考谜底:2s,0.99m)

2、关于单摆做简谐举动的回覆力正确的说法是( BCD )

A.就是振子所受的合外力 B.振子所受合外力在振子举动偏向的分力

C.振子的重力在举动偏向的分力 D.振子颠末均衡位置时回覆力为零

3、用空心铁球内部装满水做摆球,若球正下方有一小孔,水不绝从孔中流出,从球内装满水到水流完为止的进程中,其振动周期的巨细是( C )

A.稳定 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,平滑轨道的半径为2m,C点为圆心正下方的点,A、B两点与C点相距别离为6cm与2cm,a、b两小球别离从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,它的钟摆摆动加速了,则下列对此现象的阐明及调准要领的论述中正确的是( 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

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)教室总结、点评

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通过本节课进修,我们知道单摆是一种抱负化的振动模子,单摆振动的回覆力是由摆球重力沿圆弧切线偏向的分力mgsinθ提供的,在摆角很小时,回覆力F=- ,单摆的振动可当作简谐举动。单摆振动的周期跟振幅、摆球质量的巨细无关,跟摆长的二次方根成正比,跟重力加快度的二次根成反比,即T=2πL/g。操作单摆可以计时和测定重力加快度等。

(四)课余功课

完成P18“问题与操练”的题目。

附:课本阐明

摆动是常见的一种机器振动,单摆就是研究这类举动的一个物理模子,也就是说研究单摆的举动将为我们研究巨大摆动打下基本,同时现实糊口中的很多摆动可以被近似地当作单摆举动,研究单摆举动纪律将直接有助于我们办理这类实际问题,所以,本节常识属于高中物理中的重点常识。

【总结】2013年佳构进修网为小编在此为您收集了此文章“高二物理教案:单摆”,此后还会宣布更多更好的文章但愿对各人有所辅佐,祝您在佳构进修网进修愉快!

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