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物理单摆优秀教案
作为一位不辞辛劳的人民教师，往往需要进行教案编写工作，通过教案准备可以更好地根据具体情况对教学进程做适当的必要的调整。优秀的教案都具备一些什么特点呢？以下是小编精心整理的物理单摆优秀教案，欢迎阅读与收藏。
物理单摆优秀教案 1
一、教学目标：
通过本节课的复习，进一步熟悉有关单摆的知识，能够熟练利用单摆的知识解决实际问题。
二、重点难点：
1、理解单摆在摆角很小（如不大于10）情况下，其振动是简谐运动。
2、单摆模型的应用。
三、教学方法：
复习提问，课件演示，讲练结合
四、教学过程
（一）知识回顾
（1）什么是单摆？
（2）单摆振动的回复力来源于什么？单摆做简谐运动的条件是什么？
（3）知道单摆的周期和什么有关？单摆振动的周期公式怎样？
（4）演示课件《单摆》，增加学生的直观感受。
（二）例题精讲
例1. 如下图所示，用两根长度都为L的绳线悬挂一个小球A，绳与水平方向的夹角为α，使球A垂直于纸面作摆角小于5°的摆动，当它经过平衡位置的 瞬间，另一小球B从A球的正上方自由下落，并能击中A球，则B球下落的高度是。
分析解答：球A垂直于纸面作摆角小于5°的摆动，球A的运动是简谐振动，
摆长为Lsinα，周期为T?2?0l。球B做自由落体运动，下落时间为t，下落g
高度h=12gt。当球A经过平衡位置的瞬间，B球开始下落，B球若能击中A球，B球下落时2
间应为A球做简谐振动半周期的整数倍，即t=nT/2。则n?Lsin2h? 解出B球距Agg
球的高度h=122npLsinα(n=1、2、3…) 2
点评：振动的周期性表现在它振动的状态每隔一个周期的时间重复出现，因此在讨论某一状态出现的时间时，要注意它的多值性，并会用数学方法表示。如本题中单摆小球从平衡位置出发再回到平衡位置的时间是半周期整数倍的一系列值。
例2. 若单摆的摆长不变，摆角小于5°，摆球质量增加为原来的4倍，摆球经过平衡位置的速度减小为原来的1/2，则单摆的振动（ ）
A. 频率不变，振幅不变B. 频率不变，振幅改变 C. 频率改变，振幅改变D. 频率改变，振幅不变
分析解答：单摆的周期T=，与摆球质量和振幅
无关，只与摆长L和重力加速度g有关。当摆长L和重力加速
度g不变时，T不变，频率f也不变。选项C、D错误。单摆
振动过程中机械能守恒。如图5所示，摆球在极限位置A的重力势能等于摆球运动到平衡位置的动能，即mgL(1－cosθ)= mυ /2，υ=
增大，α减小，振幅A减小，选项B正确。
(三) 课堂练习
1、单摆的周期在下列何种情况时会增大（）
A、增大摆球质量B、减小摆长 C、把单摆从赤道移到北极 D、把单摆从海平面移到高山
2、甲乙两单摆，同时做简谐运动，甲完成10次全振动时，乙完成25次全振动，若乙的摆长为1m，则甲的摆长为__________。
3、一单摆摆长为98cm，t=0时开始从平衡位置向右运动，则当t=1.2s时，下列关于单摆运动的描述正确的'是（）
A.正向左做减速运动，加速度正在增大B.正向左做加速运动，加速度正在减小
C.正向右做减速运动，加速度正在增大D.正向右做加速运动，加速度正在增大
（四） 能力训练
4、某学生利用单摆测定本地的重力加速度，他考虑了若干方案，其中正确的是（）
A、测出单摆的振幅，摆长和振动周期
B、测出单摆的摆角、摆球的质量和振动的振幅
C、摆角只要小于5°，其实际角度不必测量，但需测出单摆的摆长和振动周期
D、必须测出摆角大小，摆长和振动周期
5、某学生利用单摆测定重力加速度，测得摆球的直径是2.0cm，悬线长是99.0cm，振动30次所需时间为60.0s，则测得的重力加速度值等于__________cm/s。 22，当υ减小为υ/2
时，
6、一单摆的摆长为78.1cm，当地的重力加速度为9.81m/s，试求这个单摆的周期。如果将这个单摆放到月球上，月球的重力加速度是地球的0.16倍，其他条件不变，那么这个单摆在月球上的周期变为多少？
（五） 学习本节内容应注意的问题：
①周期T与振幅、摆球质量无关，只与摆长L和所处地点重力加速度g有关。 ②单摆的摆长L是指悬挂点到摆球球心间的距离。 2
参考答案
1、D
2、6.25m 3、A 4、C
5、986.06、2s，5s
物理单摆优秀教案 2
一、教学目标
1、知识目标：
（1）知道什么是单摆；
（2）理解单摆振动的回复力来源及做简谐运动的条件；
（3）知道单摆的周期和什么有关，掌握单摆振动的周期公式，并能用公式解题。
2、能力目标：观察演示实验，概括出影响周期的因素，培养由实验现象得出物理结论的能力。
二、教学重点、难点分析
1、本课重点在于掌握好单摆的周期公式及其成立条件。
2、本课难点在于单摆回复力的分析。
三、教具：
两个单摆（摆长相同，质量不同）
四、教学过程
（一）引入新课
在前面我们学习了弹簧振子，知道弹簧振子做简谐运动。那么：物体做简谐运动的条件是什么？
答：物体做机械振动，受到的回复力大小与位移大小成正比，方向与位移方向相反。
今天我们学习另一种机械振动——单摆的运动
（二）进行新课
1、阅读课本第167页到168页第一段，思考：什么是单摆？
答：一根细线上端固定，下端系着一个小球，如果悬挂小球的细线的伸长和质量可以忽略，细线的长度又比小球的直径大得多，这样的装置就叫单摆。
物理上的单摆，是在一个固定的悬点下，用一根不可伸长的细绳，系住一个一定质量的质点，在竖直平面内摆动。所以，实际的单摆要求绳子轻而长，摆球要小而重。摆长指的是从悬点到摆球重心的距离。将摆球拉到某一高度由静止释放，单摆振动类似于钟摆振动。摆球静止时所处的位置就是单摆的平衡位置。
物体做机械振动，必然受到回复力的作用，弹簧振子的回复力由弹簧弹力提供，单摆同样做机械振动，思考：单摆的回复力由谁来提供，如何表示？
1）平衡位置当摆球静止在平衡位置O点时，细线竖直下垂，摆球所受重力G和悬线的拉力F平衡，O点就是摆球的平衡位置。
2）回复力单摆的回复力F回=G1=mgsinθ，单摆的振动是不是简谐运动呢？
单摆受到的回复力F回=mgsinθ，如图：虽然随着单摆位移X增大，sinθ也增大，但是回复力F的大小并不是和位移成正比，单摆的振动不是简谐运动。但是，在θ值较小的情况下（一般取θ≤10°），在误差允许的范围内可以近似的认为sinθ=X/L，近似的有F=mgsinθ=（mg/L）x=kx（k=mg/L），又回复力的方向始终指向O点，与位移方向相反，满足简谐运动的条件，即物体在大小与位移大小成正比，方向与位移方向相反的回复力作用下的`振动，F=—（mg/L）x=—kx（k=mg/L）为简谐运动。所以，当θ≤10°时，单摆振动是简谐运动。
条件：摆角θ≤10°
位移大时，单摆的回复力大，位移小，回复力小，当单摆经过平衡位置时，单摆的位移为0，回复力也为0，思考：此时，单摆所受的合外力是否为0？
单摆此时做的是圆周运动，做圆周运动的物体受向心力，单摆也不能例外，也受到向心力的作用（引导学生思考，单摆作圆周运动的向心力从何而来？）。在平衡位置，摆球受绳的拉力F和重力G的作用，绳的拉力大于重力G，它们的合力充当向心力。
所以，单摆经过平衡位置时，受到的回复力为0，但是所受的合外力不为0。
2、单摆的周期
我们知道做机械振动的物体都有振动周期，请思考：
单摆的周期受那些因素的影响呢？
生：可能和摆球质量、振幅、摆长有关。
单摆的周期是否和这些因素有关呢？下面我们用实验来证实我们的猜想
为了减小对实验的干扰，每次实验中我们只改变一个物理量，这种研究问题的方法就是——控制变量法。首先，我们研究摆球的质量对单摆周期的影响：
那么就先来看一下摆球质量不同，摆长和振幅相同，单摆振动周期是不是相同。
[演示1]将摆长相同，质量不同的摆球拉到同一高度释放。
现象：两摆球摆动是同步的，即说明单摆的周期与摆球质量无关，不会受影响。
这个实验主要是为研究属于简谐运动的单摆振动的周期，所以摆角不要超过10°。
接下来看一下振幅对周期的影响。
[演示2]摆角小于10°的情况下，把两个摆球从不同高度释放。（由一名学生来完成实验验证，教师加以指导）
现象：摆球同步振动，说明单摆振动的周期和振幅无关。
刚才做过的两个演示实验，证实了如果两个摆摆长相等，单摆振动周期和摆球质量、振幅无关。如果摆长L不等，改变了这个条件会不会影响周期？
[演示3]取摆长不同，两个摆球从某一高度同时释放，注意要θ≤10°。（由一名学生来完成实验验证，教师加以指导）
现象：两摆振动不同步，而且摆长越长，振动就越慢。这说明单摆振动和摆长有关。
具体有什么关系呢？荷兰物理学惠更斯研究了单摆的振动，在大量可靠的实验基础上，经过一系列的理论推导和证明得到：单摆的周期和摆长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：
同时这个公式的提出，也是在单摆振动是简谐运动的前提下，条件：摆角θ≤10°
由周期公式我们看到T与两个因素有关，当g一定，T与成正比；当L一定，T与成反比；L，g都一定，T就一定了，对应每一个单摆有一个固有周期T，
（三）课堂小结：本节课主要讲了单摆振动的规律，只有在θ<10°时单摆振动才是简谐运动；单摆振动周期
例1：已知某单摆的摆长为L，振动周期为T，试表示出单摆所在地的重力加速度g。
例2：有两个单摆，甲摆振动了15次的同时，乙摆振动了5次，则甲乙两个摆的摆长之比为_________。
物理单摆优秀教案 3
【教材分析】
本节设计的基本思路是：“重力加速度的测量”这个课题结合高一学生已经积累的物理知识，启发他们利用运动学、力学等知识来设计实验方案验证答案。在研究过程中，教师鼓励学生充分发挥设计、动手实验和处理数据的能力，给予学生合作、交流和表达的锻炼机会。
【教学目标与核心素养】
【物理观念】知道实验原理，会对实验结果进行数据处理，并清楚实验中的误差来源。
【科学思维】用科学的方法对实验验数据进行处理、分析、误差原因分析。理清思路，用简练、易懂的语言表述研究成果。
【科学探究】小组成员协作完成实验报告，共同体验合作探究学习的形式与意义。
【科学态度与责任】各组间相互评价，给出合理的完善建议。
【教学重点与难点】
【教学重点】实验设计思路、实验原理及实验过程中的注意事项。
【教学难点】用两种方法进行数据处理及实验误差分析。
【教学过程】
【引入新课】
测量重力加速度的物理意义
了解地球表面重力加速度的分布，对地球物理学、航空航天技术及大地测量等领域有十分重要的意义。为此，就需要了解测量重力加速度的方法。
实验思路
惠更斯在推导出单摆的周期公式后，用一个单摆测出了巴黎的'重力加速度。我们也可以采用同样的办法，测量所在地区的重力加速度数值。当摆角较小时，单摆做简谐运动，根据其周期公式可得
想一想，要根据上式测量重力加速度，需要测量哪些物理量？应该如何设计实验装置、选择实验器材？怎样才能减小实验误差？
惠更斯
二、【进行新课】
探究点一、实验目的和原理
目的 利用单摆测定当地的重力加速度
原理 当单摆摆角很小(小于5°)时，可看做简谐运动，其固有周期为T＝2π，由公式可得g＝，只要测出摆长l和振动周期T，即可算出重力加速度g
探究点二、实验装置
实验装置
思考与讨论：
1.线有粗细、长短的不同，伸缩性也有区别。不同的小球，质量和体积有差异。想一想，应如何选择摆线和摆球？为什么？
2.右图画出了细线上端的两种不同的悬挂方式。应该选用哪种方式？为什么？你还有更好的设计吗？
细线上端的两种悬挂方式
探究点三、物理量的测量
实验步骤：
1.做单摆
(1)让线的一端穿过小球的小孔，然后打一个比小孔稍大一些的结，制成一个单摆。
(2)把线的上端用铁夹固定在铁架台上并把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自由下垂，在单摆平衡位置处作上标记。
2.测摆长
用米尺量出从悬点到小球上端的悬线长l0，再用游标卡尺测量出摆球的直径d，则摆长l＝l0＋。
测摆球的直径
测摆线长度
3.测周期
将单摆从平衡位置拉开一个小角度(摆角小于5°)，然后释放摆球让单摆在竖直平面内摆动。当单摆摆动稳定后，过平衡位置时开始计时，测量30～50次全振动的时间。计算出完成一次全振动的时间，即为单摆的振动周期T。
4.改变摆长重测周期
将单摆的摆长变短或变长，重复实验三次，测出相应的摆长l和周期T。
秒表测单摆的周期
探究点四、数据分析
数据处理：
平均值法
每改变一次摆长，将相应的l和T代入公式中求出g值，最后求出g的平均值。设计如表所示实验表格
图像法
由T＝2π得T2＝l作出T2－l图像，即以T2为纵轴，以l为横轴。其斜率k＝，由图像的斜率即可求出重力加速度g。
注意事项
(1)实验时，摆线长度要远大于摆球直径，且摆线无明显伸缩性，另外摆球要选取密度大且质量分布均匀的钢球。
(2)单摆摆球应在坚直平面内摆动，且摆角应小于5°。
(3)测摆长l时，应为悬点到球重心的距离，球质量分布均匀时等于摆线长加上小球半径。
(4)应从摆球经过平衡位置时开始计时，以摆球从同一方向通过平衡位置时计数。
(5)适当增加全振动的测量次数，以减小测量周期的误差，一般30～50次即可。
误差分析
(1)测摆长l时只测量出细线长，没有加上小球的半径，使得所测摆长偏小，g的侧量值偏小。
(2)测摆动周期时，将N次全振动误记为N＋1次全振动，使所测周期偏小，g的侧量值偏大。
(3)实验时，摆角较大，使得摆动实际周期与有偏差。
探究点五、拓展知识
单摆实验中的位移—时间图
各地重力加速度
课堂重点知识小结
数据处理与分析
(1)数据处理
①公式法：，算出重力加速度g的值，再算出g的平均值。
②图象法：作出l T2图象求g值。
误差分析
随堂练习
例1：在“用单摆测定重力加速度”的实验中：
(1)小博同学制作了如图所示的甲、乙、丙三个单摆，你认为他应选用________图来做实验。
(2)实验过程小博同学分别用了图a、b的两种不同方式悬挂小球，你认为________(选填“a”或“b”)悬挂方式较好。
(3)某同学用秒表测得单摆完成40次全振动的时间如图丁所示，则单摆的周期为________s。
(4)若单摆在任意摆角θ时的周期公式可近似为T=T0[1+asin2 ]，式中T0为摆角趋近于0时的周期，a为常数；为了用图像法验证该关系式，需要测量的物理量有____________；某同学在实验中得到了如图戊所示的图线，则图线的斜率表示______________。
【答案】(1)乙 (2)b (3)1.89 (4)T(或t、n)、θ
【解析】(1)单摆在摆动过程中，阻力要尽量小甚至忽略不计，所以摆球选铁球；悬
线要细、无弹性，摆长不能过小，一般取1 m左右的细线。故选乙。
(2)如果选a装置，摆动过程中，摆长在不断变化，无法准确测量，故选b装置。
(3)由图丁可知，单摆完成40次全振动的时间是75.6 s，所以单摆的周期为：T= s=1.89 s。
(4)根据T=T0[1+asin2]可知，需要测量的物理量有T(或t、n)、θ，由T=T0[1+asin2]得，sin2=( )T-，所以图线的斜率为。
例2：某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的实验中，
(1)用游标卡尺测定摆球的直径，测量结果如图所示，则该摆球的直径为________cm。
(2)测得摆线长为89.2 cm，然后用秒表记录了单摆振动30次全振动所用的时间如图甲中秒表所示，则该单摆的摆长为________cm，秒表所示读数为________s。
(3)为了提高实验精度，在实验中可改变几次摆长l，测出相应的周期T，从而得出一组对应的l与T的数值，再以l为横坐标，T2为纵坐标，将所得数据连成直线如图乙所示，则测得的重力加速度g=________m/s2。(π取3.14，计算结果保留三位有效数字)
【答案】(1)0.97 (2) 89.685 57.0 (3)9.86
【解析】(1)主尺示数为9 mm，游标尺示数为0.1×7 mm=0.7 mm，故小球的直径为9.7 mm，即0.97 cm。
(2)单摆摆长为绳长加小球半径，因此摆长为89.2 cm+0.485 cm=89.685 cm；秒表不需要估读，由图可知示数为57.0 s。
(3)由单摆周期公式可得T2=l，斜率为=4，解得g=9.86 m/s2。
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