阅读材料，根据要求完成教学设计。材料：如图所示为高中某教材“单摆”一节中“单摆是否是简谐运动”的探究实验。演示：如图11．4-2，细线下悬挂一个除去了柱塞的注射器，注射器向下喷出细细的一束墨水。沿着与摆动方向垂直的方向匀速拖动一张白纸，白纸上的墨迹便

admin2017-08-17 34

问题阅读材料，根据要求完成教学设计。
材料：如图所示为高中某教材“单摆”一节中“单摆是否是简谐运动”的探究实验。
演示：
如图11．4-2，细线下悬挂一个除去了柱塞的注射器，注射器向下喷出细细的一束墨水。沿着与摆动方向垂直的方向匀速拖动一张白纸，白纸上的墨迹便画出振动图象(x-t图象)。
注射器的摆动是不是简谐运动？

任务：
用此实验设计一个教学片段，帮助学生理解与该现象相关的物理知识。

选项

答案师：刚才我们已经学习了单摆的定义，也可以看到单摆摆动时摆球在做振动。那么单摆的这种运动，是不是简谐运动呢?在研究这个问题之前，谁能回想一下什么样的运动是简谐运动? 生：如果质点的位移和时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象是正弦曲线，这样的振动叫做简谐振动。师：很好，这位同学掌握的非常好，我们要判定单摆的摆动是不是正弦曲线。看下面这个实验，细线下边悬挂一个除去柱塞的注射器，注射器能往下喷细细的一束墨水。这样就组成一个近似的单摆。然后与摆动方向垂直的方向匀速拖动一张白纸，把它模拟时间轴，这样就能画出单摆的振动图象。大家仔细观察它的振动图象。生：单摆的振动图象是正弦。师：很好，通过这个实验，我们看到振动的图象是正弦曲线。一般来说，只靠观察来判断是不严谨的，我们要研究单摆是不是简谐运动，还需要严密地计算，要看这种振动不是满足简谐振动的性质。谁能说一下简谐振动的性质? 生：简谐振动的回复力为F=－kx。师：很好，那我们只需要验证在运动的过程中，看回复力是否是F=－kx，那好大家先对这个运动选取一个普通点(不要是最低点没有代表性)做受力分析，找找看哪一个力是回复力，怎么表示的。生：重力的切线方向分力，F=mgsinθ。师：对，很好。那现在大家讨论下什么情况下可以看作简谐运动。生：在偏角很小时，摆球对于O点的位移x的大小，与θ角所对应的弧长、与θ角所对的弦近似相等，因而sinθ=[*]，所以单摆的回复力为F=[*]。

解析

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