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物理單擺優秀教案
作為一位不辭辛勞的人民教師，往往需要進行教案編寫工作，通過教案準備可以更好地根據具體情況對教學進程做適當的必要的調整。優秀的教案都具備一些什么特點呢？以下是小編精心整理的物理單擺優秀教案，歡迎閱讀與收藏。
物理單擺優秀教案 1
一、教學目標：
通過本節課的復習，進一步熟悉有關單擺的知識，能夠熟練利用單擺的知識解決實際問題。
二、重點難點：
1、理解單擺在擺角很�。ㄈ绮淮笥�10）情況下，其振動是簡諧運動。
2、單擺模型的應用。
三、教學方法：
復習提問，課件演示，講練結合
四、教學過程
（一）知識回顧
�。�1）什么是單擺？
�。�2）單擺振動的回復力來源于什么？單擺做簡諧運動的條件是什么？
�。�3）知道單擺的周期和什么有關？單擺振動的周期公式怎樣？
�。�4）演示課件《單擺》，增加學生的直觀感受。
�。ǘ├}精講
例1. 如下圖所示，用兩根長度都為L的繩線懸掛一個小球A，繩與水平方向的夾角為α，使球A垂直于紙面作擺角小于5°的擺動，當它經過平衡位置的 瞬間，另一小球B從A球的正上方自由下落，并能擊中A球，則B球下落的高度是。
分析解答：球A垂直于紙面作擺角小于5°的擺動，球A的運動是簡諧振動，
擺長為Lsinα，周期為T?2?0l。球B做自由落體運動，下落時間為t，下落g
高度h=12gt。當球A經過平衡位置的瞬間，B球開始下落，B球若能擊中A球，B球下落時2
間應為A球做簡諧振動半周期的整數倍，即t=nT/2。則n?Lsin2h? 解出B球距Agg
球的高度h=122npLsinα(n=1、2、3…) 2
點評：振動的周期性表現在它振動的狀態每隔一個周期的時間重復出現，因此在討論某一狀態出現的時間時，要注意它的多值性，并會用數學方法表示。如本題中單擺小球從平衡位置出發再回到平衡位置的時間是半周期整數倍的一系列值。
例2. 若單擺的擺長不變，擺角小于5°，擺球質量增加為原來的4倍，擺球經過平衡位置的速度減小為原來的1/2，則單擺的振動（ ）
A. 頻率不變，振幅不變B. 頻率不變，振幅改變 C. 頻率改變，振幅改變D. 頻率改變，振幅不變
分析解答：單擺的周期T=，與擺球質量和振幅
無關，只與擺長L和重力加速度g有關。當擺長L和重力加速
度g不變時，T不變，頻率f也不變。選項C、D錯誤。單擺
振動過程中機械能守恒。如圖5所示，擺球在極限位置A的重力勢能等于擺球運動到平衡位置的動能，即mgL(1－cosθ)= mυ /2，υ=
增大，α減小，振幅A減小，選項B正確。
(三) 課堂練習
1、單擺的周期在下列何種情況時會增大（）
A、增大擺球質量B、減小擺長 C、把單擺從赤道移到北極 D、把單擺從海平面移到高山
2、甲乙兩單擺，同時做簡諧運動，甲完成10次全振動時，乙完成25次全振動，若乙的擺長為1m，則甲的擺長為__________。
3、一單擺擺長為98cm，t=0時開始從平衡位置向右運動，則當t=1.2s時，下列關于單擺運動的描述正確的'是（）
A.正向左做減速運動，加速度正在增大B.正向左做加速運動，加速度正在減小
C.正向右做減速運動，加速度正在增大D.正向右做加速運動，加速度正在增大
�。ㄋ模� 能力訓練
4、某學生利用單擺測定本地的重力加速度，他考慮了若干方案，其中正確的是（）
A、測出單擺的振幅，擺長和振動周期
B、測出單擺的擺角、擺球的質量和振動的振幅
C、擺角只要小于5°，其實際角度不必測量，但需測出單擺的擺長和振動周期
D、必須測出擺角大小，擺長和振動周期
5、某學生利用單擺測定重力加速度，測得擺球的直徑是2.0cm，懸線長是99.0cm，振動30次所需時間為60.0s，則測得的重力加速度值等于__________cm/s。 22，當υ減小為υ/2
時，
6、一單擺的擺長為78.1cm，當地的重力加速度為9.81m/s，試求這個單擺的周期。如果將這個單擺放到月球上，月球的重力加速度是地球的0.16倍，其他條件不變，那么這個單擺在月球上的周期變為多少？
�。ㄎ澹� 學習本節內容應注意的問題：
�、僦芷赥與振幅、擺球質量無關，只與擺長L和所處地點重力加速度g有關。 ②單擺的擺長L是指懸掛點到擺球球心間的距離。 2
參考答案
1、D
2、6.25m 3、A 4、C
5、986.06、2s，5s
物理單擺優秀教案 2
一、教學目標
1、知識目標：
�。�1）知道什么是單擺；
（2）理解單擺振動的回復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，掌握單擺振動的周期公式，并能用公式解題。
2、能力目標：觀察演示實驗，概括出影響周期的因素，培養由實驗現象得出物理結論的能力。
二、教學重點、難點分析
1、本課重點在于掌握好單擺的周期公式及其成立條件。
2、本課難點在于單擺回復力的分析。
三、教具：
兩個單擺（擺長相同，質量不同）
四、教學過程
（一）引入新課
在前面我們學習了彈簧振子，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？
答：物體做機械振動，受到的回復力大小與位移大小成正比，方向與位移方向相反。
今天我們學習另一種機械振動——單擺的運動
�。ǘ┻M行新課
1、閱讀課本第167頁到168頁第一段，思考：什么是單擺？
答：一根細線上端固定，下端系著一個小球，如果懸掛小球的細線的伸長和質量可以忽略，細線的長度又比小球的直徑大得多，這樣的裝置就叫單擺。
物理上的單擺，是在一個固定的懸點下，用一根不可伸長的細繩，系住一個一定質量的質點，在豎直平面內擺動。所以，實際的單擺要求繩子輕而長，擺球要小而重。擺長指的是從懸點到擺球重心的距離。將擺球拉到某一高度由靜止釋放，單擺振動類似于鐘擺振動。擺球靜止時所處的位置就是單擺的平衡位置。
物體做機械振動，必然受到回復力的作用，彈簧振子的回復力由彈簧彈力提供，單擺同樣做機械振動，思考：單擺的回復力由誰來提供，如何表示？
1）平衡位置當擺球靜止在平衡位置O點時，細線豎直下垂，擺球所受重力G和懸線的拉力F平衡，O點就是擺球的平衡位置。
2）回復力單擺的回復力F回=G1=mgsinθ，單擺的振動是不是簡諧運動呢？
單擺受到的回復力F回=mgsinθ，如圖：雖然隨著單擺位移X增大，sinθ也增大，但是回復力F的大小并不是和位移成正比，單擺的振動不是簡諧運動。但是，在θ值較小的情況下（一般取θ≤10°），在誤差允許的范圍內可以近似的認為sinθ=X/L，近似的有F=mgsinθ=（mg/L）x=kx（k=mg/L），又回復力的方向始終指向O點，與位移方向相反，滿足簡諧運動的條件，即物體在大小與位移大小成正比，方向與位移方向相反的回復力作用下的`振動，F=—（mg/L）x=—kx（k=mg/L）為簡諧運動。所以，當θ≤10°時，單擺振動是簡諧運動。
條件：擺角θ≤10°
位移大時，單擺的回復力大，位移小，回復力小，當單擺經過平衡位置時，單擺的位移為0，回復力也為0，思考：此時，單擺所受的合外力是否為0？
單擺此時做的是圓周運動，做圓周運動的物體受向心力，單擺也不能例外，也受到向心力的作用（引導學生思考，單擺作圓周運動的向心力從何而來？）。在平衡位置，擺球受繩的拉力F和重力G的作用，繩的拉力大于重力G，它們的合力充當向心力。
所以，單擺經過平衡位置時，受到的回復力為0，但是所受的合外力不為0。
2、單擺的周期
我們知道做機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？
生：可能和擺球質量、振幅、擺長有關。
單擺的周期是否和這些因素有關呢？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，我們研究擺球的質量對單擺周期的影響：
那么就先來看一下擺球質量不同，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，質量不同的擺球拉到同一高度釋放。
現象：兩擺球擺動是同步的，即說明單擺的周期與擺球質量無關，不會受影響。
這個實驗主要是為研究屬于簡諧運動的單擺振動的周期，所以擺角不要超過10°。
接下來看一下振幅對周期的影響。
[演示2]擺角小于10°的情況下，把兩個擺球從不同高度釋放。（由一名學生來完成實驗驗證，教師加以指導）
現象：擺球同步振動，說明單擺振動的周期和振幅無關。
剛才做過的兩個演示實驗，證實了如果兩個擺擺長相等，單擺振動周期和擺球質量、振幅無關。如果擺長L不等，改變了這個條件會不會影響周期？
[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°。（由一名學生來完成實驗驗證，教師加以指導）
現象：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。
具體有什么關系呢？荷蘭物理學惠更斯研究了單擺的振動，在大量可靠的實驗基礎上，經過一系列的理論推導和證明得到：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：
同時這個公式的提出，也是在單擺振動是簡諧運動的前提下，條件：擺角θ≤10°
由周期公式我們看到T與兩個因素有關，當g一定，T與成正比；當L一定，T與成反比；L，g都一定，T就一定了，對應每一個單擺有一個固有周期T，
�。ㄈ┱n堂小結：本節課主要講了單擺振動的規律，只有在θ<10°時單擺振動才是簡諧運動；單擺振動周期
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_________。
物理單擺優秀教案 3
【教材分析】
本節設計的基本思路是：“重力加速度的測量”這個課題結合高一學生已經積累的物理知識，啟發他們利用運動學、力學等知識來設計實驗方案驗證答案。在研究過程中，教師鼓勵學生充分發揮設計、動手實驗和處理數據的能力，給予學生合作、交流和表達的鍛煉機會。
【教學目標與核心素養】
【物理觀念】知道實驗原理，會對實驗結果進行數據處理，并清楚實驗中的誤差來源。
【科學思維】用科學的方法對實驗驗數據進行處理、分析、誤差原因分析。理清思路，用簡練、易懂的語言表述研究成果。
【科學探究】小組成員協作完成實驗報告，共同體驗合作探究學習的形式與意義。
【科學態度與責任】各組間相互評價，給出合理的完善建議。
【教學重點與難點】
【教學重點】實驗設計思路、實驗原理及實驗過程中的注意事項。
【教學難點】用兩種方法進行數據處理及實驗誤差分析。
【教學過程】
【引入新課】
測量重力加速度的物理意義
了解地球表面重力加速度的分布，對地球物理學、航空航天技術及大地測量等領域有十分重要的意義。為此，就需要了解測量重力加速度的方法。
實驗思路
惠更斯在推導出單擺的周期公式后，用一個單擺測出了巴黎的'重力加速度。我們也可以采用同樣的辦法，測量所在地區的重力加速度數值。當擺角較小時，單擺做簡諧運動，根據其周期公式可得
想一想，要根據上式測量重力加速度，需要測量哪些物理量？應該如何設計實驗裝置、選擇實驗器材？怎樣才能減小實驗誤差？
惠更斯
二、【進行新課】
探究點一、實驗目的和原理
目的 利用單擺測定當地的重力加速度
原理 當單擺擺角很小(小于5°)時，可看做簡諧運動，其固有周期為T＝2π，由公式可得g＝，只要測出擺長l和振動周期T，即可算出重力加速度g
探究點二、實驗裝置
實驗裝置
思考與討論：
1.線有粗細、長短的不同，伸縮性也有區別。不同的小球，質量和體積有差異。想一想，應如何選擇擺線和擺球？為什么？
2.右圖畫出了細線上端的兩種不同的懸掛方式。應該選用哪種方式？為什么？你還有更好的設計嗎？
細線上端的兩種懸掛方式
探究點三、物理量的測量
實驗步驟：
1.做單擺
(1)讓線的一端穿過小球的小孔，然后打一個比小孔稍大一些的結，制成一個單擺。
(2)把線的上端用鐵夾固定在鐵架臺上并把鐵架臺放在實驗桌邊，使鐵夾伸到桌面以外，讓擺球自由下垂，在單擺平衡位置處作上標記。
2.測擺長
用米尺量出從懸點到小球上端的懸線長l0，再用游標卡尺測量出擺球的直徑d，則擺長l＝l0＋。
測擺球的直徑
測擺線長度
3.測周期
將單擺從平衡位置拉開一個小角度(擺角小于5°)，然后釋放擺球讓單擺在豎直平面內擺動。當單擺擺動穩定后，過平衡位置時開始計時，測量30～50次全振動的時間。計算出完成一次全振動的時間，即為單擺的振動周期T。
4.改變擺長重測周期
將單擺的擺長變短或變長，重復實驗三次，測出相應的擺長l和周期T。
秒表測單擺的周期
探究點四、數據分析
數據處理：
平均值法
每改變一次擺長，將相應的l和T代入公式中求出g值，最后求出g的平均值。設計如表所示實驗表格
圖像法
由T＝2π得T2＝l作出T2－l圖像，即以T2為縱軸，以l為橫軸。其斜率k＝，由圖像的斜率即可求出重力加速度g。
注意事項
(1)實驗時，擺線長度要遠大于擺球直徑，且擺線無明顯伸縮性，另外擺球要選取密度大且質量分布均勻的鋼球。
(2)單擺擺球應在堅直平面內擺動，且擺角應小于5°。
(3)測擺長l時，應為懸點到球重心的距離，球質量分布均勻時等于擺線長加上小球半徑。
(4)應從擺球經過平衡位置時開始計時，以擺球從同一方向通過平衡位置時計數。
(5)適當增加全振動的測量次數，以減小測量周期的誤差，一般30～50次即可。
誤差分析
(1)測擺長l時只測量出細線長，沒有加上小球的半徑，使得所測擺長偏小，g的側量值偏小。
(2)測擺動周期時，將N次全振動誤記為N＋1次全振動，使所測周期偏小，g的側量值偏大。
(3)實驗時，擺角較大，使得擺動實際周期與有偏差。
探究點五、拓展知識
單擺實驗中的位移—時間圖
各地重力加速度
課堂重點知識小結
數據處理與分析
(1)數據處理
①公式法：，算出重力加速度g的值，再算出g的平均值。
②圖象法：作出l T2圖象求g值。
誤差分析
隨堂練習
例1：在“用單擺測定重力加速度”的實驗中：
(1)小博同學制作了如圖所示的甲、乙、丙三個單擺，你認為他應選用________圖來做實驗。
(2)實驗過程小博同學分別用了圖a、b的兩種不同方式懸掛小球，你認為________(選填“a”或“b”)懸掛方式較好。
(3)某同學用秒表測得單擺完成40次全振動的時間如圖丁所示，則單擺的周期為________s。
(4)若單擺在任意擺角θ時的周期公式可近似為T=T0[1+asin2 ]，式中T0為擺角趨近于0時的周期，a為常數；為了用圖像法驗證該關系式，需要測量的物理量有____________；某同學在實驗中得到了如圖戊所示的圖線，則圖線的斜率表示______________。
【答案】(1)乙 (2)b (3)1.89 (4)T(或t、n)、θ
【解析】(1)單擺在擺動過程中，阻力要盡量小甚至忽略不計，所以擺球選鐵球；懸
線要細、無彈性，擺長不能過小，一般取1 m左右的細線。故選乙。
(2)如果選a裝置，擺動過程中，擺長在不斷變化，無法準確測量，故選b裝置。
(3)由圖丁可知，單擺完成40次全振動的時間是75.6 s，所以單擺的周期為：T= s=1.89 s。
(4)根據T=T0[1+asin2]可知，需要測量的物理量有T(或t、n)、θ，由T=T0[1+asin2]得，sin2=( )T-，所以圖線的斜率為。
例2：某實驗小組在利用單擺測定當地重力加速度的實驗中，
(1)用游標卡尺測定擺球的直徑，測量結果如圖所示，則該擺球的直徑為________cm。
(2)測得擺線長為89.2 cm，然后用秒表記錄了單擺振動30次全振動所用的時間如圖甲中秒表所示，則該單擺的擺長為________cm，秒表所示讀數為________s。
(3)為了提高實驗精度，在實驗中可改變幾次擺長l，測出相應的周期T，從而得出一組對應的l與T的數值，再以l為橫坐標，T2為縱坐標，將所得數據連成直線如圖乙所示，則測得的重力加速度g=________m/s2。(π取3.14，計算結果保留三位有效數字)
【答案】(1)0.97 (2) 89.685 57.0 (3)9.86
【解析】(1)主尺示數為9 mm，游標尺示數為0.1×7 mm=0.7 mm，故小球的直徑為9.7 mm，即0.97 cm。
(2)單擺擺長為繩長加小球半徑，因此擺長為89.2 cm+0.485 cm=89.685 cm；秒表不需要估讀，由圖可知示數為57.0 s。
(3)由單擺周期公式可得T2=l，斜率為=4，解得g=9.86 m/s2。
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