物理擺 1 優秀課程計劃
一、教學目標：
通過本課的復習，你將更加熟悉關于擺的知識，并能夠熟練運用擺的知識解決實際問題。
2、重點和難點：
1.了解當單擺的擺角很小（如不大于10）時，其振動為簡諧振動。
2、擺模型的應用。
3、教學方法：
復習題、課件演示、講授結合
四、教學過程
(一)知識復習
(1)什么是擺？
(2) 擺錘振動的恢復力的來源是什么？ 單擺做簡諧振動的條件是什么？
(3) 知道單擺的周期有什么關系？ 單擺振動的周期公式是什么？
（4）演示課件“擺”，增加學生的直觀體驗。
（二）實例講授
例1、如下圖所示，用兩根長度為L的繩子懸掛一個小球A，繩子與水平方向的夾角為α，使球A垂直于紙面，以一定的角度擺動。角度小于5°。 當它經過平衡位置時，另一個小球B從A球的正上方自由落下，可以擊中A球，則B球下落的高度為。
解析答案：球A垂直于紙面擺動，角度小于5°。 球A的運動為簡諧振動。
擺的長度為Lsinα，周期為T≤2≤0l。 球 B 處于自由落體狀態。 下落時間為t，下落距離為g。
高度h=12gt。 當A球經過平衡位置時，B球開始下落。 如果B球能擊中A球，則B球落下2
該時間應為球A簡諧振動半周期的整數倍，即t=nT/2。 然后n?? 求解 B 球面距離 Agg
球的高度 h=α(n=1, 2, 3...) 2
評語：振動的周期性表現在其振動狀態每隔一個周期重復一次。 因此，在討論某種狀態發生的時間時，要注意其多值性，可以用數學方法來表達。 例如，這道題中，擺球從平衡位置出發，回到平衡位置的時間是一系列半周期整數倍的值。
例2、若擺錘長度不變，擺角小于5°，擺球質量增大至原值的4倍，擺球通過平衡位置的速度減小為為原值的 1/2，則單擺的振動為 ( )
A、頻率不變，幅度不變。 B、頻率不變，幅度變化。 C、頻率變化，幅度變化。 D、頻率改變，幅度不變。
解析答案：單擺的周期T=與擺球的質量和振幅有關。
與之無關，只與擺長L和重力加速度g有關。當擺長L和重力加速時
當度g不變時，T不變，頻率f不變。 選項C、D不正確。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、單擺的周期在下列情況下會增加（）
A. 增加擺球的質量 B. 減少擺的長度 C. 將擺錘從赤道移至北極 D. 將擺錘從海平面移至山地
2、兩個簡擺A、B同時做簡諧振動。 當A完成10次完整振動時，B完成25次完整振動。 如果B的擺的長度是1m，那么A的擺的長度是。
3.擺錘的長度是98厘米。 在 t=0 時它開始從平衡位置向右移動。 那么當t=1.2s時，下列對單擺運動的描述正確的是（）
A. 你正在向左減速，并且加速度正在增加。 B. 你向左加速，并且加速度正在減小。
C. 向右減速，加速度增大。 D.向右加速且加速度不斷增大。
（四）能力培養
4. 學生用鐘擺測量局部重力加速度。 他考慮了幾個選項，其中正確的一個是（）
A.測量單擺的振幅、長度和振動周期
B、測量擺錘的擺角、擺球的質量和振動幅度
C、只要擺角小于5°，則不需要測量實際角度，但需要測量擺長和擺的振動周期。
D、必須測量擺角、擺長和振動周期
5. 學生使用鐘擺測量重力加速度。 實測擺球直徑為2.0cm，懸掛線長度為99.0cm，振動30次所需時間為60.0s。 測得的重力加速度等于/s。 22、當υ減少到υ/2時
小時，
6、擺的長度為78.1cm，局部重力加速度為9.81m/s。 求這個擺的周期。 如果把這個擺放在月球上，月球的引力加速度是地球的0.16倍，其他條件不變，那么這個擺在月球上的周期是多少？
（五）學習本節內容應注意的問題：
①周期T與擺球的振幅和質量無關，只與擺長L和該位置的重力加速度g有關。 ②單擺的擺長L是指懸掛點到擺球中心的距離。 2
參考答案
1.D
2. 6.25m 3. A 4. C
5、986.06、2秒、5秒
物理擺 2 優秀課程計劃
一、教學目標
1、知識目標：
(1)了解什么是擺；
（2）了解簡擺振動的恢復力來源和簡諧振動的條件；
（3）了解單擺的周期與什么有關，掌握單擺振動的周期公式單擺物理學家，并能運用該公式解決問題。
2、能力目標：觀察演示實驗，總結影響循環的因素，培養從實驗現象中得出物理結論的能力。
2、教學重點、難點分析
1、本課重點是掌握單擺的周期公式及其條件。
2、本課的難點在于單擺恢復力的分析。
3、教具：
兩個簡單擺（擺長相同，質量不同）
四、教學過程
（一）新課程介紹
我們之前研究過彈簧振蕩器，知道彈簧振蕩器執行簡諧振動。 那么：物體發生簡諧振動的條件是什么？
答：當物體發生機械振動時，其所受到的回復力與位移成正比，其方向與位移方向相反。
今天我們研究另一種機械振動——鐘擺的運動
（二）開展新課
1.閱讀課本第167至168頁第一段，思考：什么是擺？
答：上端固定一根細鐵絲，下端綁一個小球。 如果懸掛小球的細絲的伸長和質量可以忽略不計，并且細絲的長度遠大于小球的直徑，這樣的裝置稱為單擺。
物理擺是一個具有一定質量的粒子，通過一根不可伸展的繩子綁在固定的懸掛點上，在垂直平面上擺動。 因此，實際的擺錘要求繩子又輕又長，擺球又小又重。 擺長是指懸掛點到擺球重心的距離。 當擺球被拉到一定高度并從靜止狀態釋放時，單擺的振動類似于單擺的振動。 擺球靜止時的位置就是擺的平衡位置。
當物體發生機械振動時，必然受到恢復力的影響。 彈簧振蕩器的回復力由彈簧的彈力提供。 擺錘也會機械振動。 想一想：擺的恢復力是誰提供的，如何表達？
1）平衡位置：當擺球靜止在平衡位置O時，細線垂直下垂，擺球上的重力G與懸掛線的張力F平衡。 O點是擺球的平衡位置。
2）擺錘的恢復力為F = G1 = mgsinθ。 擺的振動是簡諧振動嗎？
擺錘上的回復力F=mgsinθ，如圖：雖然隨著擺錘的位移X增大，sinθ也增大，但回復力F的大小與位移不成正比，擺錘的振動也隨之增大。擺不是簡諧振動。 。 但當θ值較小時（一般θ≤10°），在允許誤差范圍內，sinθ可近似認為為（k=mg/L），恢復力的方向始終指向O點，與位移方向相反，滿足簡諧振動條件，即物體受到回復力的作用，回復力的大小與位移成正比，方向與位移方向相反。 振動F=—(mg/L) x=—kx (k=mg/L) 是簡諧振動。 因此單擺物理學家，當θ≤10°時，簡擺的振動為簡諧振動。
條件：擺角θ≤10°
當位移大時，擺的恢復力就大。 當位移小時，恢復力也小。 當擺經過平衡位置時，擺的位移為0，回復力也為0。思考：此時，擺上的總外力是0嗎？
此時擺錘正在做圓周運動。 做圓周運動的物體受到向心力。 擺錘也不例外，同樣受到向心力的影響（引導學生思考，擺錘做圓周運動的向心力從何而來？）。 在平衡位置，擺球受到繩索的拉力F和重力G的作用。繩索的拉力大于重力G，它們的合力充當向心力。
因此，當擺經過平衡位置時，它受到的恢復力為0，但它所受到的總外力不為0。
2. 單擺的周期
我們知道，機械振動的物體都有振動周期。 請思考：
影響單擺周期的因素有哪些？
生：可能與擺球的質量、振幅、長度有關。
擺的周期與這些因素有關嗎？接下來我們用實驗來證實我們的猜想
為了減少對實驗的干擾，我們每次實驗只改變一個物理量。 這種研究問題的方法就是控制變量法。 首先我們研究擺球質量對擺周期的影響：
那么我們先來看看擺球是否質量不同，擺長和振幅是否相同，單擺的振動周期是否相同。
【演示1】將相同長度、不同質量的擺球拉至相同高度并釋放。
現象：兩個擺球的擺動是同步的，也就是說擺的周期與擺球的質量無關，不會受到影響。
本實驗主要研究簡擺振動的周期，屬于簡諧振動，因此擺角不應超過10°。
接下來讓我們看看幅度對周期的影響。
【演示2】當擺動角度小于10°時，從不同高度釋放兩個擺動球。 （學生完成實驗驗證，老師指導）
現象：擺球同步振動，說明單擺振動的周期和振幅無關。
剛才的兩個論證實驗已經證實，如果兩個擺的長度相等，單擺的振動周期與擺球的質量和振幅無關。 如果擺長L不同，改變這個條件會影響周期嗎？
【演示3】根據擺錘的長度，從一定高度同時釋放兩個擺球。 請注意，θ ≤ 10°。 （學生完成實驗驗證，老師指導）
現象：兩個擺的振動不同步，擺越長，振動越慢。 這說明單擺的振動與擺的長度有關。
這到底有什么關系呢？ 荷蘭物理學家惠更斯研究了單擺的振動。 他在大量可靠的實驗的基礎上，經過一系列的理論推導和證明，得出單擺的周期與擺長l的平方根成正比，與重力加速度g的平方根成正比。 反比于
周期公式：
同時，該公式是基于單擺的振動為簡諧振動的前提下提出的。 條件為：擺角θ≤10°
從周期公式中我們看出T與兩個因素有關。 當g恒定時，T與以下成正比： 當 L 恒定時，T 成反比； 當L和g均為常數時，T為常數。 對應每個單擺，都有一個固有的周期T，
（3）課堂小結：本課主要講單擺的振動規律。 僅在 θ
例1：已知某擺的擺長為L，振動周期為T，試表達該擺所在位置的重力加速度g。
例2：有兩個簡單擺。 當擺A振動15次時，擺B振動5次，則擺A、B的擺長之比為。
物理擺 3 優秀課程計劃
【教材解析】
本部分設計的基本思路是：“重力加速度的測量”題目結合高中生積累的物理知識，啟發他們運用運動學、力學等知識設計實驗方案，驗證重力加速度的測量。答案。 在研究過程中，教師鼓勵學生充分發揮設計、動手實驗和數據處理的能力，并給予學生練習合作、交流和表達的機會。
【教學目標與核心能力】
【物理概念】了解實驗原理，對實驗結果進行數據處理，了解實驗誤差來源。
【科學思維】用科學的方法處理、分析實驗數據，分析誤差原因。 用簡潔易懂的語言闡明你的想法并表達你的研究結果。
【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和意義。
【科學態度與責任】各小組互相評價并給出合理的改進建議。
【教學重點與難點】
【教學重點】實驗設計思路、實驗原理以及實驗過程中的注意事項。
【教學難點】使用兩種方法進行數據處理和實驗誤差分析。
【教學流程】
【新課程介紹】
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于地球物理學、航空航天技術和大地測量學等領域具有重要意義。 為此，您需要了解如何測量重力加速度。
實驗想法
推導出單擺的周期公式后，惠更斯在巴黎用單擺測量了重力加速度。 我們也可以用同樣的方法測量該區域的重力加速度值。當擺角較小時，單擺做簡諧振動。 根據其周期公式，我們可以得到
想一想，根據上面的公式測量重力加速度，需要測量哪些物理量呢？ 我們應該如何設計實驗裝置和選擇實驗設備？ 如何減少實驗誤差？
惠更斯
2.【進行新課】
探索點一、實驗目的與原理
目的' 使用鐘擺確定局部重力加速度
原理：當簡擺的擺角很小（小于5°）時，可視為簡諧振動。 其自然周期為T=2π。 由式可得g=。 只要測量出擺長l和振動周期T，就可以計算出重力加速度g
研究要點2.實驗裝置
實驗裝置
想法和討論：
1. 線的粗細、長度和拉伸性各不相同。 不同的顆粒具有不同的質量和體積。 想一想，擺線和擺球應該如何選擇呢？ 為什么？
2、右圖為細線上端兩種不同的懸掛方式。 應該使用哪種方法？ 為什么？ 你有更好的設計嗎？
細線頂部的兩種懸掛方法
探索點3.物理量的測量
實驗步驟：
1.制作一個鐘擺
(1)讓繩子的一端穿過球的小孔，然后打一個比小孔稍大的結，制成一個鐘擺。
(2)用鐵夾將線的上端固定在鐵架上，并將鐵架放在實驗臺旁邊，使鐵夾伸出桌子外，讓擺球自由懸掛，并標記平衡位置鐘擺的。
2.測量擺錘的長度
用米尺測量從懸掛點到球上端的懸掛線長度l0，然后用游標卡尺測量擺球的直徑d。 那么擺長l=l0+。
測量擺球直徑
測量擺線的長度
3. 測量周期
將擺錘以小角度拉離平衡位置（擺角小于5°），然后松開擺球，讓擺錘在垂直平面內擺動。 當擺錘擺動穩定后，經過平衡位置時開始計時，測量30～50次全振動的時間。 計算完成一次完整振動所需的時間，即為單擺的振動周期T。
4.改變擺錘長度和重新測試周期
使擺的長度變短或變長，重復實驗3次，測量相應的擺長l和周期T。
秒表測量鐘擺的周期
探索點4.數據分析
數據處理：
平均法
每次改變擺的長度，將相應的l和T代入公式求出g的值，最后求g的平均值。設計實驗表如表所示
圖像法
由T=2π，得到T2=l，生成T2-l圖像，即以T2為縱軸，l為橫軸。 其斜率k=，由圖像的斜率可以得到重力加速度g。
防范措施
(1)實驗時擺線的長度應遠大于擺球的直徑，且擺線不應有明顯的伸縮性。 另外，擺球應采用密度高、質量分布均勻的鋼球。
(2)擺球應在垂直平面內擺動，擺動角度應小于5°。
(3)測量擺的長度l時，應為懸掛點到球重心的距離。 當小球的質量均勻分布時，它等于擺線的長度加上小球的半徑。
(4)從擺球經過平衡位置時開始計時，當擺球同向經過平衡位置時計時。
(5)適當增加全振動測量次數，以減少測量周期的誤差，一般30～50次就足夠了。
誤差分析
(1)測量擺的長度l時，只測量細線的長度，沒有加上小球的半徑，使得測量的擺的長度更小，g的橫向值也更小。
(2)測量擺動周期時，將N次全振動誤記錄為N+1次全振動，導致測量的周期太小，g的邊值太大。
(3)實驗過程中擺動角度較大，導致實際擺動周期出現偏差。
探索第五點，拓展知識
擺實驗中的位移-時間圖
到處都有重力加速度
課堂重點知識總結
數據處理與分析
(1)數據處理
①公式法：計算重力加速度g的值，然后計算g的平均值。
②圖像法：制作l T2圖像求g值。
誤差分析
課堂練習
例1：“用擺測定重力加速度”實驗中：
（1）小波制作了如圖所示的三個擺A、B、C。 你認為他應該用這張照片來做實驗嗎？
(2)實驗過程中，小波采用了兩種不同的掛球方式，如圖a、b所示。 您認為（可選“a”或“b”）懸掛方法更好。
(3) 學生用秒表測量了單擺完成 40 次完整振動所需的時間，如圖 D 所示，則單擺的周期為。
(4) 若單擺在任意擺角θ下的周期公式可近似為T=T0[1+asin2]，其中T0為擺角接近0時的周期，a為常數； 為了用圖像方法驗證這個關系式中，需要測量的物理量有： 一位學生在實驗過程中得到了如圖5所示的圖形，并用該圖形的斜率表示。
【答案】 (1) B (2) b (3) 1.89 (4) T（或t、n）、θ
【分析】（1）單擺擺動時，阻力應盡可能小甚至忽略，因此擺動球應為鐵球；
鋼絲要細，無彈性，擺長不宜太小。 一般使用1m左右的細線。 所以選B。
(2) 若選擇a裝置，則擺錘在擺動過程中長度不斷變化，無法準確測量，故選擇b裝置。
(3) 從圖D可以看出，擺完成40次全振動的時間為75.6 s，所以擺的周期為：T= s=1.89 s。
(4) 根據T=T0[1+asin2]，可知需要測量的物理量為T（或t、n）和θ。 由T=T0[1+asin2]，sin2=( )T-，所以圖 的斜率為 。
例2：在使用單擺測量局部重力加速度的實驗中，實驗組
(1)用游標卡尺測量擺球直徑。 測量結果如圖所示，則擺球直徑為。
(2)測出擺線長度為89.2厘米，然后用秒表記錄擺錘振動30次全振所需的時間，如圖A中的秒表所示。則擺錘長度為擺錘為 ，秒表上顯示的讀數為 。
(3) 為了提高實驗精度，實驗過程中可以多次改變擺長l，測量對應的周期T，得到一組對應的l和T值，則l為橫坐標，T2 為縱坐標。 ，將得到的數據連成直線如圖B所示，則測得的重力加速度g=/s2。 （π為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
【分析】（1）主刻度指示9毫米，游標刻度指示0.1×7毫米=0.7毫米，所以球的直徑為9.7毫米，即0.97厘米。
（2）單擺的擺長是繩子的長度加上球的半徑，所以擺長是89.2厘米+0.485厘米=89.685厘米； 秒表無需讀取，如圖所示讀數為57.0s。
(3) 由單擺周期公式可得T2=l，斜率=4，解為g=9.86 m/s2。
【物理擺優秀教案】相關文章：
單擺教案設計參考06-26
單擺說話文本樣本01-11
優秀的物理教案 02-22
高中物理教案優秀教案02-27
高中物理優秀教案02-20
大二優秀物理教案03-09
新課標一物理優秀教案10-18
高中物理摩擦教案優秀范例01-13
物理光反射教案優秀范例（選10篇）06-14
物理內能教案02-08
