第六章B 单摆教学建议

（一）学习目标

1．理解单摆做简谐运动的条件，理解单摆的振动过程和振动图象，理解单摆振动周期与哪些因素有关，能用单摆的周期公式进行计算，能用单摆测重力加速度。

2．通过探究单摆振动周期与哪些因素有关，进一步运用控制变量的方法。通过对周期公式的推导感受近似计算的方法。

3．通过伽利略对单摆的研究，感悟科学家的严谨态度和献身精神。

（二）重点和难点

本节重点是理解单摆做简谐运动的条件，单摆周期公式；难点是理解单摆的回复力不是重力和摆线拉力的合力。

（三）教学建议

本节通过伽利略对教堂蜡烛架摆动的研究，引发学生对摆动物体的兴趣，进而建立单摆这一理想模型。对单摆进行仔细观察后，认识单摆的回复力和振动过程，接着通过实验获得单摆的振动图象，巩固上节学过的振动图象知识，单摆的周期公式不是在课堂上探究得出，课堂上是通过推导证明单摆小角度的振动是简谐振动，然后定性探究周期与质量和摆长的关系，最后直接给出周期公式。测重力加速度是单摆周期公式的重要应用，也是重要的学生实验，应该给予重视。

1．关于创设情景的教学建议

课本以伽利略在教堂用脉搏测量烛台晃动周期的传说来创设情景，生动有趣，建议在此时补充有关伽利略的生平和成就。一切悬挂起来的可以自由摆动的物体都可称之为摆，教堂中晃动的烛台当然是摆。但是一切摆中最为简单和基本的是所谓“单摆”，建议在此处直接讲清单摆的定义，对于定义性的内容是不必要求学生探究和讨论的。

2．关于单摆振动过程的教学建议建议

要求学生仔细观察单摆的振动，重点是考察单摆做周期运动的原因，即回复力从何而来，同时还要考察、分析摆球的位移、速度、加速度、动能、势能是如何变化的，为了先集中精力研究振动过程，这时还不必介绍单摆的振动是否是简谐运动。

3．关于单摆振动图象的教学建议

本节单摆的振动图象是上节振动图象知识的应用和复习，建议先用实验得出振子在不同时刻的位置，再建立时间轴得出振动图象。课本用了沙摆，也可用其他装置，建议在实验的基础上用课件进一步说明振动图象的得出过程。此时仍不必强调单摆的振动图象是正弦或余弦曲线，因为单摆只有在一定条件下才会做简谐运动。

4．关于课本第72页“大家谈”摆钟的说明

通过讨论明确单摆和实际钟摆的区别，实际钟摆不是单摆，不符合单摆的定义。但钟摆也有等时性和周期性，可以用于计时。钟摆的摆杆越长，周期也越长，据此可以调节摆钟的快慢。

5．关于单摆振动周期公式的教学建议

在介绍单摆周期公式前，可组织学生探究单摆周期与什么因素有关，这时通过实验可以说明只有在摆角很小的条件下，单摆周期才和振幅无关，再通过对回复力的近似计算，证明单摆在小摆角时，它的振动才是简谐振动，它的振动图象才是正弦或余弦曲线。而单摆周期的最终表达式只能直接给出，前面的探究对中学生已经足够了。

6．关于学生实验“用单摆测定重力加速度”的教学建议

这是《课程标准》规定在拓展型课程中必做的学生实验。课本先介绍了传统的测量方法，后面又介绍用DIS的测量方法，两种方法的最大区别在于对周期的测定。用传统方法学生操作要求高，费时较多，用DIS省时，但学生训练机会少，教师可根据实际情况选用。无论用哪种方法都要强调从摆球经过平衡位置时开始计时，摆长等于摆线的长度加摆球的半径，多测几次求平均等等。

7．关于突破难点的建议

建议从分析加速度入手，当摆球运动时，摆球还有向心加速度，因此合加速度不会沿切线方向，合力当然也不是沿切线方向，回复力只是合力在切线方向的、一个分力。只有在摆球位于最高点的时刻，合力的方向才是回复力的方向。

（四）作业说明

本节共14道练习题，建议第1、2、3题在课内完成，第14题可作为实验课的讨论内容。

参考答案

A组

1．

2．C

3．（1）周期变为原来的$\frac{1}{2}$（2）周期不变（3）周期不变（4）周期变为原来的2倍

4．D

5．（1）振幅A＝2cm，周期T＝0.8s，频率f＝1.25Hz。（2）动能最大的时刻为0s、0.4s、0.8s、1.2s、1.6s；势能最大的时刻为0.2s、0.6s、1.0s、1.4s

6．$T=2\pi \sqrt{\frac{l\sin \alpha }{g}}$

7．

8．7s

9．（1）CAG（2）摆球平衡位置，减少计时误差（3）B

B组

10．C

11．C

12．D

13．（1）98.5，99.8（2）B（3）$\frac{4{\pi }^2}{K}$

14．$T=2\pi \sqrt{\frac{l}{g}}$，g＝1.57m/s²

发布时间：2014/1/6 上午7:51:41  阅读次数：1870