3.通過研究單擺的周期，掌握控制變量研究物理問題的方法。 4、培養學生的觀察實驗能力和思維能力。 （三）科學態度和責任 1、單擺做小角度簡諧振動。 它既有簡諧振動的共同特征，又有其特殊性。 理解共性和個性的概念。 2、當擺錘的擺角改變時，擺錘的振動也會不同。 了解量變和質變的變化規律。 教學重點： 1.了解擺錘的構成1 2.了解擺錘恢復力的形成。 3. 了解單擺的周期公式。 教學難點： 1、簡擺簡諧振動的條件——擺角小于等于5°時振動。 2. 什么力為單擺的振動提供恢復力。 3. 單擺的振動周期與什么有關？ 教學方法：分析歸納、講授、推理、實驗驗證。 教學工具：投影儀、透明膠片、紙漏斗、細繩、紙板、支架、沙子、擺錘、秒表、米尺、磁棒、多媒體教學設備。 教學過程： （1）復習題 用幻燈片演示下列問題： （1）什么樣的運動稱為簡諧振動？ 學生答案：物體有一個恢復力，該恢復力與遠離平衡位置的位移成正比，并且始終指向平衡位置。 作用下的振動稱為簡諧振動。 (2) 簡諧振動的位移-時間圖像有何特點？ 學生回答：簡諧振動的位移-時間圖像都是正弦或余弦曲線。 (3) 簡諧振動的周期是多少？ 學生回答：簡諧振動的物體完成一次完整振動所需的時間稱為振動周期。
（二）引入新課 （一）講故事（安排1分鐘讓學生提前準備） 1862年，18歲的伽利略離開神學院，進入比薩大學學習醫學。 他的內心充滿了美好的幻想和對大自然的熱愛。 關于科學有無窮無盡的問題。 有一次他忘記了在比薩大學向上帝祈禱。 他盯著天花板上搖晃的燈，用右手按著左手的脈搏，默默數著嘴里的數字。 在一個大多數人都視而不見的現象中，他第一個明白了吊燈每次擺動的時間是相等的，于是他制作了鐘擺的模型，潛心研究了鐘擺的運動規律，并為人類貢獻了第一臺能夠精確測量時間的儀器。 （2）新課介紹：本課我們將學習這個理想化的模型——鐘擺。 （三）新課教學 1、什么是鐘擺 （1）學生學會自讀課文的相關內容。 (2)學生回答什么是擺？ 如果懸掛球的細金屬絲的膨脹和質量可以忽略不計，并且金屬絲的長度遠大于球的直徑，這樣的裝置稱為簡單擺。 (3) 激發評估并提出問題：為什么鐘擺如此重要？ 上述限制是什么？ （4）教師講解：①直線和質量的膨脹和收縮可以忽略——這樣擺線有一定的長度但沒有質量，所有的質量都集中在擺球上。 ② 線的長度大于球的直徑 如果有很多，擺球可以看成一個質點，只有質量，沒有尺寸，懸浮線的長度就是擺的長度。 （5）總結：通過上面的學習，我們知道單擺是實際擺的理想化物理模型。 （老師指導將之前學過的物理模型引申為物理研究的科學方法） 2、擺錘的擺動 （1）介紹擺錘的平衡位置。 ① 展示擺。 ②分析：當擺球靜止在O點時，擺球受到什么力？ 這些力量之間有何關系？ ③學生回答：擺球受到重力G和吊線的拉力的作用。 這兩種力量是平衡的。 ④教師強調和總結：當擺球靜止在O點O點時，擺球上的重力G與懸掛線上的拉力F'相互平衡。 O點是擺的平衡位置。 （2）擺錘的擺動 ①演示：用力將擺球拉離平衡位置，使擺線移動與垂直方向成一個角度，然后松開，用CAI課件模擬。 ②問：學生認為擺球有什么作用？ ③學生可能會回答：以懸掛點為圓心，在垂直平面內做圓弧運動。 學生還可回答：擺球以平衡位置O為中心振動。 ④教師得出結論：擺球沿平衡位置O為中點的圓弧作往復運動。 這就是單擺的振動。 ⑤問：擺錘振動的原因是什么？ 以平衡位置O為中點的圓弧往復運動呢？ 使用CAI課件模擬擺球的運動。 分析：（圖A）當擺球被拉到位置a時，擺球的重量為mg，繩索的拉力F′，且mg與拉力F′不再平衡，因此在在這兩個力的共同作用下，擺球將沿以O為中點的圓弧做往復運動。 3.回復簡單擺受力（1）教師解釋：研究擺球沿圓弧運動時，不考慮垂直于擺球運動方向的力，只考慮沿圓弧方向的力考慮擺球運動，如圖B所示。 (2) 由于F′垂直于v，我們可以將重力G分解為速度v的方向和垂直于v的方向。且G 1=G sin θ=mg sin θ,G 2=G cos θ=mg cos θ ( 3) 解釋：沿運動方向的合力 G 1=mg sin θ 為擺球擺動提供恢復力。 (4) 關于簡擺簡諧振動的條件 ①推導：當擺角較小時，sin θ= lx，恢復力 F =mg sin θ F =mg ·lx (x 表示擺球的位移（l表示擺球距平衡位置的長度） ②師生分析得出：當擺角θ很小時，恢復力的方向 擺球距平衡位置的位移方向為與其大小相反且成正比。 單擺進行簡諧振動。
③老師：我們知道簡諧振動的圖像是正弦（或余弦曲線），所以當擺角很小的時候，由于單擺是做簡諧振動的，所以它的振動的圖像也是正弦或余弦曲線。 。 ④ 做課本上圖11.4-2所示的演示實驗，用物理投影儀投影——注射器噴出的墨水落在勻速拉動的白紙上形成的圖像是簡諧波圖像運動。 ⑤小結：從理論和實際圖像都可以看出，當擺角很小時，單擺做簡諧振動。 4、擺錘振動的周期 （1）提問：決定擺錘振動周期的因素有哪些？ （2）學生猜測擺錘振動的周期可能與振幅、擺球的質量、擺錘的長度、重力加速度以及與阻力有關的空氣有關。 （3）教師講解：當擺動角度很小時高中物理單擺條件，空氣阻力很小，可以忽略不計。 （4）學生分組做對比實驗 ①對比實驗 A組：當擺長為1m時，使振幅A 1 = 8 cm，測量單擺1的周期T。擺長為1m高中物理單擺條件，令振幅A 2 = 5cm，測量擺的周期T。 ②對比實驗A組：當擺長為1m時，使擺球質量為m，測量擺的周期T。 B組：當擺長為1m時，用橡皮泥均勻地粘在擺球周圍，測量單擺的周期T 2′。 ③對比實驗A組：當擺長為1m時，用一定質量的擺球測量單擺的周期T。 3、B組：當擺長為0.64m時，使用與A組相同質量的擺球，測量擺3′的周期T。 ④對比實驗A組：單擺的擺動球采用鐵球（質量m）； 測量單擺的周期T 4、B組：利用A組單擺的擺動球，在平衡位置下放置一塊磁鐵（相當于重力加速度增加），測量單擺的周期T 4′ 。 ⑤對各組實驗結果進行分析比較后，得出結論：擺錘擺動的周期與擺錘的振幅無關。 它與擺的長度和重力加速度有關。 ⑥老師：荷蘭物理學家惠更斯研究了單擺的擺動，定量得出：單擺的周期T=2πgl，即單擺按照以下規律振動：a． 單擺的振動周期與振幅（擺的等時性）無關。 b. 單擺的振動周期與擺球的質量無關。 C。 單擺的振動周期與擺長度的平方根成正比。 d. 單擺的振動周期與重力加速度的平方根成反比。 5、簡單擺周期公式的應用（1）惠更斯利用擺的等時性，發明了帶有擺的計時器。 通過改變擺錘可以改變擺錘的周期。 調整和計時都很容易。 （2）擺的周期和長度很容易通過實驗精確測量，因此可以利用擺錘精確測量各地的重力加速度（4）課堂小結
