《实验：用打点计时器测速度》教案10(新人教版必修1)

第四节 实验:用打点计时器测速度

一、教学目标

知识与技能：

1.了解电磁打点计时器和电火花打点计时器的基本构成，知道打点计时器的计时原理，并学会使用打点计时器。

2.通过实例学会根据纸带上的点分析速度的变化情况，并学会测定平均速度。

3.通过实例学会用打点计时器测量瞬时速度。

4.学会用图象表示速度变化规律的方法，理解用平滑曲线“拟合”坐标系中描出的点来反映客观规律的思想。 过程与方法：

1．通过学生自己看打点计时器的说明书，培养学生独立学习的能力．

2．通过实验得出物体的运动信息，用数学方法表述出来．培养学生获取信息、处理信息的能力，体会处理问题的方法，领悟如何间接测一些不能直接测量的物理量的方法． 3．通过画速度一时间图象培养学生用图象法处理数据的能力，体验数学工具在物理发展中的作用．

4．体验实验中理性思维的重要，既要动手，更要动脑．

5．经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物体运动． 情感态度与价值观：

1、体验实验中理性思维的重要,即要动手,又要动脑

2、感受打点计时器的巧妙设计思路,体会物理原理在解决实际问题中的指导作用,增强将物理知识应用于实际生活的意识

3、经历实验过程,体验科学实验过程的艰辛与喜悦,并乐于探索自然界的奥秘

二、教学内容剖析

本节课的地位和作用：打点计时器是高中阶段学习的一个重要的计时仪器，通过本节课的学习要掌握打点计时器的工作原理和操作方法为后面对打点计时器的应用打下良好的基础。

本节课教学重点：

1、学会使用打点计时器

2、能根据纸带计算物体运动的瞬时速度

3、会用描点法描绘物体的速度---时间图象,并从中获取物理信息 本节课教学难点：处理纸带的方法,用描点法画图象的能力

三、教学思路与方法

注重培养学生的实验素质，实验课以学生活动为主，各种活动应有序进行。指导学生阅读课文、说明卡，对照课文和说明卡观察仪器结构、了解仪器功能、操作要领。认真观察实验现象，小组之间可以交流、对比实验情况。如有意识的变速拉动纸带，观察纸带上打出的点起始部分、中间部分、最后部分有什么变化？其他小组打出的点有什么不同，这些差异都说明什么问题？以提高对实验现象的观察力。

要求学生尊重原始测量的数据，不能随意改动，实验测量的原始数据是研究实验想象，寻找结论和规律的基本依据，也是检验、评价实验结果的依据。尊重原始测量数据，是良好实验素质和可科学精神的具体体现。

四、教学准备

打点计时器, 学生电源, 导线, 纸带, 刻度尺, 小车细线及钩码, 坐标纸

五、课堂教学设计

教学 环节 教学内容 师生互动 师：提出设想：请两位同学合作用彩笔和纸带模拟打点计时器 生：思考讨论1. 彩笔打出的点能不能准确记录纸带的位置? 2. 在打点时间间隔大致相同的情况下,纸带拉动的快慢对纸带上点的间隔有无影响? 师：总结:彩笔打出的点可以记录纸带的位置.但在打点时间间隔大致相同的情况下,纸带拉动的快慢对纸带上点的间隔有影响(拉的越慢纸带上点越密,反之就会越稀疏)考虑到用手打点的时间间隔不能准确相等,所以无法准确测定物体的运动速度.原因在哪? 生:原因出在用手打点时的时间间隔不能严格相等,要是有一台打点时间间隔严格相等的仪器问题就可以解决了。 设计备注 意图 引入 测定物体的运动速度并不是一件容易的事,特别是物体的速度在不断变化时.为了简化我们今天只研究物体的直线运动.当物体沿直线运动时,其位移在不断变化,要研究物体的运动,我们首先要准确记录物体的运动信息.怎样记录呢? 培养学生动手实验的能力以及分析实验的能力 电磁打点计时器 电磁打点计时器是一种使用交流电的计时仪器.工作电压为4—6V.当电源频率为50Hz时, 打点计时器每隔0.02s打一个点. 通电前把纸带穿过限位孔并压在复写纸的下面.通电时,线圈产生的交变磁场使振动片磁化,振动片的一端位于永久磁铁的磁场中,由于振动片的磁极随着电流方向的改变而不断变化,在永久磁铁的作用下,振动片将上下振动.其振动周期与线圈中交流电的周期一致,即为0.02s.如果纸带运动振动片一端的振针就会在纸带上打出一系列的点. 师：布置学生仔细观察实物，阅读说明书 生：对照实物认真阅读说明书。 思考:电磁打点计时器用低压交流电源工作,能不能用直流电源呢,为什么? 师：总结若使用直流电振动片将无法振动, 打点计时器将打不出点! 培养学生的观察能力和思考解决问题的能力。 师：布置学生阅读电火花打点计时器的说明书，明确打点计时器的结构,各个部分的名称,工作原理及使用方法. 生：对照实物认真阅读说明书。 思考: 电火花打点计时器用培养学生的观察能力和思考解决问题的能力。 电火花打点计时器 电火花打点计时器的工作电压是220V的交流电.使用时将电源插头直接插在交流220V插座内就可以了.点火花打点计时器用墨粉和电火花打点.墨粉盘夹在两条纸带之间,当按下脉冲输出开关时会产生高温电火花,高温电火花可以使墨粉汽化在纸带上.当输入交流电的频率是50Hz时,电火花打点计时器也每隔0.02s打一个点. 220伏交流电源工作,能不能用直流电源呢,为什么? 师：从原理上讲两种打点计时器哪中误差更小,为什么? 生：讨论思考 师：总结:电磁打点计时器使用时阻力较大:阻力包括振针和纸带间的摩擦以及限位孔和纸带间的摩擦.而电火花打点计时器在使用过程中阻力极小,这极小的阻力来自纸带运动的本身而不是打点时产生的,因而系统误差较小.同时电火花打点计时器操作简易,安全可靠. 师：电磁打点计时器中怎样安放复写纸和纸带? 生：讨论回答 师：将复写纸套在复写纸定位销上,推动调节片可以调节复写纸位置.将纸带从复写纸圆片下穿过即可。 师：总结，振针打的点不清 培养学生规范进行实验操作的习惯 练习使用打点计时器 晰或打不出点可能有哪些练习使用打点计时器主要包括两个方面，一是打点计时器的安装，特别是纸带的安装；二是用纸带上的点研究物体的运动 情况?怎样调节? 生：讨论回答 师：总结， 1.可能是复写纸该换新的了 2.可能是振动片的振动幅度太小了,可以调节振动片的位置 3.可检查压纸框的位置是否升高而阻碍了振动片使振针打不到纸带上,可将压纸框向下调节到原来的位置 4.可能是振针的位置太高, 调节振针直到能打出点为止 5.可能是选择的4—6V的电压太低,可适当调高电压,但不得超过10V 师：让学生在教师的指导下按步骤有序操作 生：亲自动手操作牵拉纸带进行实验，体会运动速度变化情况，注意测量点与打点的区别，并学会灵活选定测量点。 师：怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度? 生：讨论回答 师：总结:测出两个点的距离?v,数出两个点之间有n段时间间隔,则?t?0.02n.在用公式 ?vv?即可计算出平均?t速度 用打点计时器测量瞬时速度 用某段时间内的平均速度来粗略的代替这段时间内的某点的瞬时速度.所取的时间间隔越接近该点计算出的瞬时速度就越精确. 师： 布置学生选取纸带进行计算训练 生：用该方法计算出图中各点的瞬时速度填入课本24页的表2中 训练1、建立坐标系，设定合适的刻度，注明单位。 学生处理数据的能养科学严谨的实验态度 用图象表示速度 2、严格按实验数据描点，根据点的分布分析速度的变化特点。 3、描出的点是不连续的，之所以要用平滑曲线来“拟合”实验中描出的点，是因为各个时刻都有速度，速度随时间是连续变化的，而实验中又不可能把所有时刻的速度都测出来。 电磁打点计时器和电火花计时器都是记录运动物体在一定时间间隔内位移的仪师：引导总结 师： 介绍画图象的步骤 力，培生： 实际动手画图象 小结 器．v—t图象：表示做直线运动物体的速度随时间变化的规律．某段时间图线与时间轴围成的面积值表示该段时间内物体生：自主总结 培养学生的自主总结能力 通过的位移大小．形状一样的图线，在不同图象中所表示的物理规律不同． 布置作业

教材第26—27页“问题与练习”．

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