2019-2020年高中物理《實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度》教案新人教版必修1

1、019-2020年高中物理實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度 教案 新人教版必修三維目標(biāo)知識(shí)與技能1. 了解打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)原理，理解紙帶中包含的物體運(yùn)動(dòng)的信息（時(shí)間和位移）2. 會(huì)安裝并使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，理解利用紙帶測(cè)量速度的原理并會(huì)測(cè)量瞬時(shí)速度3. 明確速度-時(shí)間圖象的物理意義，描點(diǎn)法畫圖象的方法，并畫出該實(shí)驗(yàn)的速度-時(shí)間圖象 過程與方法1. 通過學(xué)生自己看打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的說明書，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)的能力2. 通過實(shí)驗(yàn)得出物體的運(yùn)動(dòng)信息，用數(shù)學(xué)的方法表述出來(lái)培養(yǎng)學(xué)生獲取信息處理信息的能力,體會(huì)處理問題的方法，領(lǐng)悟如何間接測(cè)量一些不能直接測(cè)量的物理量的方法3. 通過畫速度-時(shí)間圖象培養(yǎng)學(xué)生用圖象法處理數(shù)據(jù)的能

2、力，體驗(yàn)數(shù)學(xué)工具在物理發(fā)展中的作用4. 體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)中理性思維的重要，即要?jiǎng)邮?，又要?jiǎng)幽X5. 經(jīng)歷科學(xué)探究過程認(rèn)識(shí)科學(xué)探究的意義，嘗試應(yīng)用科學(xué)探究的方法研究物體的運(yùn)動(dòng)情感態(tài)度價(jià)值觀1. 感受打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的巧妙設(shè)計(jì)思路，體會(huì)物理原理在解決實(shí)際問題中的指導(dǎo)作用，增強(qiáng)將物理知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際生活的意識(shí)2. 經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)過程，體驗(yàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)過程的艱辛與喜悅，并樂于探索自然界的奧秘3. 體驗(yàn)用圖象方法描述物理現(xiàn)象的樂趣，培養(yǎng)學(xué)生用數(shù)學(xué)方法處理物理問題的意識(shí)4. 培養(yǎng)學(xué)生的交流與合作精神，有將自己的見解與他人交流的愿望，并養(yǎng)成尊重他人的習(xí)慣教學(xué)重點(diǎn)1. 學(xué)會(huì)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器2. 能根據(jù)紙帶計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度3. 會(huì)用描

3、點(diǎn)法描繪物體的速度-時(shí)間圖象，并從中獲取物理信息教學(xué)難點(diǎn)處理紙帶的方法，用描點(diǎn)法畫圖象的能力教具準(zhǔn)備打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，學(xué)生電源，導(dǎo)線，紙帶，刻度尺，小車細(xì)線及鉤碼，坐標(biāo)紙課時(shí)安排2課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)新課導(dǎo)入測(cè)定物體的運(yùn)動(dòng)速度并不是一件容易的事，特別是物體的速度在不斷變化時(shí).為了簡(jiǎn)化我們今天只研究物體的直線運(yùn)動(dòng).當(dāng)物體沿直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其位移在不斷變化，要研究物體的運(yùn)動(dòng)，我們 首先要準(zhǔn)確記錄物體的運(yùn)動(dòng)信息.怎樣記錄呢？課堂活動(dòng)請(qǐng)同桌的兩位同學(xué)合作用彩筆和紙帶模擬打點(diǎn)計(jì)時(shí)器思考1.彩筆打出的點(diǎn)能不能準(zhǔn)確記錄紙帶的位置？2.在打點(diǎn)時(shí)間間隔大致相同的情況下，紙帶拉動(dòng)的快慢對(duì)紙帶上點(diǎn)的間隔有無(wú)影響 ？學(xué)生討論：師總結(jié)

4、:彩筆打出的點(diǎn)可以記錄紙帶的位置.但在打點(diǎn)時(shí)間間隔大致相同的情況下,紙帶拉動(dòng)的快慢對(duì)紙帶上點(diǎn)的間隔有影響（拉的越慢紙帶上點(diǎn)越密,反之就會(huì)越稀疏 ） 考慮到用手打點(diǎn)的時(shí)間間隔不能準(zhǔn)確相等 ,所以無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)定物體的運(yùn)動(dòng)速度.原因在哪 ?生: 原因出在用手打點(diǎn)時(shí)的時(shí)間間隔不能嚴(yán)格相等,要是有一臺(tái)打點(diǎn)時(shí)間間隔嚴(yán)格相等的儀器問題就可以解決了 .新課教學(xué)師: 我們今天要介紹的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就是可以精確記錄時(shí)間間隔和位移的儀器.一 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 布置學(xué)生閱讀打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的說明書:明確打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的結(jié)構(gòu) ,個(gè)部分的名稱 ,工作原理及使用方法 .師總結(jié)：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用交流電的計(jì)時(shí)儀器工作電壓為 46V.當(dāng)電

5、源頻率為50Hz 時(shí), 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔 0.02s 打一個(gè)點(diǎn) .通電前把紙帶穿過限位孔并壓在復(fù)寫紙的下面 .通 電時(shí) ,線圈產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)使振動(dòng)片磁化,振動(dòng)片的一端位于永久磁鐵的磁場(chǎng)中,由于振動(dòng)片的磁極隨著電流方向的改變而不斷變化,在永久磁鐵的作用下 ,振動(dòng)片將上下振動(dòng) .其振動(dòng)周期與線圈中交流電的周期一致，即為0.02s.如果紙帶運(yùn)動(dòng)振動(dòng)片一端的振針就會(huì)在紙帶上打出一系列的點(diǎn) .思考：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器用低壓交流電源工作 ,能不能用直流電源呢 ,為什么 ?師總結(jié) ：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作原理是靠交流電的方向改變來(lái)改變電磁鐵的磁極方向,從而使振動(dòng)片上下振動(dòng)的 ,且振動(dòng)片的頻率與交流電的頻率一致.若使

6、用 50Hz 的交流電打點(diǎn)周期正好是頻率的倒數(shù)為 0.02s若使用直流電振動(dòng)片將無(wú)法振動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器將打不出點(diǎn)！二 電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器布置學(xué)生閱讀打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的說明書：明確打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的結(jié)構(gòu)，個(gè)部分的名稱 ，工作原理及使用方法 .師總結(jié) ：電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以代替電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用.與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不同的是：電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電壓是 220V 的交流電 .使用時(shí)將電源插頭直接插在交流220V 插座內(nèi)就可以了 .點(diǎn)火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器用墨粉和電火花打點(diǎn).墨粉盤夾在兩條紙帶之間 ，當(dāng)按下脈沖輸出開關(guān)時(shí)會(huì)產(chǎn)生高溫電火花，高溫電火花可以使墨粉汽化在紙帶上.當(dāng)輸入交流電的頻率是50Hz時(shí)，電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器也每隔

7、0.02s打一個(gè)點(diǎn).實(shí)驗(yàn)是紙帶的兩面可以重復(fù)使用，注意降低實(shí)驗(yàn)成本 .思考 1：從原理上講兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器哪中誤差更小 ，為什么 ? 學(xué)生討論 ：師總結(jié) ：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用時(shí)阻力較大 ：阻力包括振針和紙帶間的摩擦以及限位孔和紙帶 間的摩擦 .而電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在使用過程中阻力極小，這極小的阻力來(lái)自紙帶運(yùn)動(dòng)的本身而不是打點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生的 ，因而系統(tǒng)誤差較小 .同時(shí)電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器操作簡(jiǎn)易，安全可靠 .思考 2： 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器能記錄哪些信息 ?生： 時(shí)間 （時(shí)間間隔 ）和位移三 練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器學(xué)生自主閱讀教材中的實(shí)驗(yàn)步驟提示 ：教師指導(dǎo)學(xué)生練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并引導(dǎo)學(xué)生思考下 列問題 ：?jiǎn)栴} 1. 電磁

8、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器中怎樣安放復(fù)寫紙和紙帶 ?師總結(jié) ：將復(fù)寫紙?zhí)自趶?fù)寫紙定位銷上，推動(dòng)調(diào)節(jié)片可以調(diào)節(jié)復(fù)寫紙位置.將紙帶從復(fù)寫紙圓片下穿過即可 .問題 2. 振針打的點(diǎn)不清晰或打不出點(diǎn)可能有哪些情況?怎樣調(diào)節(jié) ?師總結(jié) ： 1.可能是復(fù)寫紙?jiān)摀Q新的了2可能是振動(dòng)片的振動(dòng)幅度太小了，可以調(diào)節(jié)振動(dòng)片的位置，可將壓紙框向3可檢查壓紙框的位置是否升高而阻礙了振動(dòng)片使振針打不到紙帶上 下調(diào)節(jié)到原來(lái)的位置4. 可能是振針的位置太高，調(diào)節(jié)振針直到能打出點(diǎn)為止5可能是選擇的46V的電壓太低，可適當(dāng)調(diào)高電壓，但不得超過10V 問題3.為什么要先打開電源讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器先工作1 2s再松手打紙帶？可不可以先松手再打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

9、的電源？師總結(jié)：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打開電源后要經(jīng)過一個(gè)短暫的時(shí)間才能穩(wěn)定工作，所以應(yīng)先打開電源讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作1 2s后才能松手打紙帶.這樣做可以減小誤差 問題4.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打完點(diǎn)后要及時(shí)關(guān)閉電源，這樣做有什么好處？師總結(jié)：因?yàn)榇螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器是按照間歇性工作設(shè)計(jì)的，長(zhǎng)期工作會(huì)導(dǎo)致線圈發(fā)熱而損壞問題5.處理紙帶時(shí)從某個(gè)能看清楚的點(diǎn)開始，往后數(shù)出n個(gè)點(diǎn)，這些點(diǎn)之間的時(shí)間間隔應(yīng)該怎樣確定？師總結(jié)：每2個(gè)相鄰的點(diǎn)之間的時(shí)間間隔是0.02s，n個(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為（n-1）倍的0.02s問題6.怎樣根據(jù)紙帶上的點(diǎn)跡計(jì)算紙帶的平均速度？師總結(jié)：測(cè)出兩個(gè)點(diǎn)的距離，數(shù)出兩個(gè)點(diǎn)之間有 n段時(shí)間間隔，則.在用公式 即可計(jì)算出

10、平均速度 四用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量瞬時(shí)速度思想方法：用某段時(shí)間內(nèi)的平均速度來(lái)粗略的代替這段時(shí)間內(nèi)的某點(diǎn)的瞬時(shí)速度.所取的時(shí)間間隔越接近該點(diǎn)計(jì)算出的瞬時(shí)速度就越精確.DEF如圖:要計(jì)算E點(diǎn)的瞬時(shí)速度可以用 D-E的平均速度來(lái)替代，也可以用E F的平均速度來(lái) 替代，還可以用D F的平均速度來(lái)替代.這三種方法中D F包含E點(diǎn)切比較靠近 E點(diǎn)，所以 用D F的平均速度來(lái)替代 E點(diǎn)的瞬時(shí)速度是最精確的！可以用同樣的方法計(jì)算出圖中各點(diǎn)的瞬時(shí)速度填入課本24頁(yè)的表2中,從表中列出的點(diǎn)我們可以粗略的了解紙帶的運(yùn)動(dòng)情況.五用圖象表示速度在表2中我們只能粗略得知紙帶在有些間斷的點(diǎn)的速度.要想知道紙帶的速度變化規(guī)律我們還

11、要借助于圖象怎樣用圖象來(lái)表示物體的運(yùn)動(dòng)速度呢？學(xué)生討論：師總結(jié)：在坐標(biāo)紙上建立直角坐標(biāo)系，用縱坐標(biāo)表示物體的運(yùn)動(dòng)速度，用橫坐標(biāo)表示時(shí)間，根據(jù)表2中各個(gè)時(shí)刻的速度，將（v，t）作為一組坐標(biāo)在圖象中描點(diǎn)，將點(diǎn)連線后得出的圖象稱為速度 -時(shí)間圖象（v-t圖象），簡(jiǎn)稱速度圖象.學(xué)生實(shí)際操作：思考:我們從根據(jù)實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)所描出的點(diǎn)的走向可以大致看出紙帶的速度變化規(guī)律.在把點(diǎn)連成線的時(shí)候我們是用折線來(lái)連還是用光滑的曲線來(lái)連呢？學(xué)生討論：師總結(jié)：速度的變化應(yīng)該是比較平滑的，所以，如果用一條平滑的曲線來(lái)”擬合”這些點(diǎn)應(yīng)該更符合實(shí)際情況.小結(jié)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器都是記錄物體在一定時(shí)間間隔內(nèi)位移的儀器

12、.Vt圖象:表示做運(yùn)動(dòng)的物體的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律板書設(shè)計(jì)4用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器靠電磁感應(yīng)帶動(dòng)振針振動(dòng)通過復(fù)與紙打點(diǎn)電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器靠產(chǎn)生的電火花放電蒸發(fā)墨粉打點(diǎn)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用注意使用方法和領(lǐng)悟注意事項(xiàng)測(cè)量瞬時(shí)速度用包含某點(diǎn)的一段時(shí)間的平均速度來(lái)粗略表示該點(diǎn)的瞬時(shí)速度速度一時(shí)間圖象以時(shí)間為橫坐標(biāo)，速度為縱坐標(biāo)，描點(diǎn)連線作出的平滑圖象布置作業(yè)課本第26-27頁(yè)”問題與練習(xí)”補(bǔ)充練習(xí)1. 運(yùn)動(dòng)的物體帶動(dòng)紙帶被打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打上一系列的點(diǎn)，這些點(diǎn)的距離不一定相等，但這些點(diǎn)能說明（）A運(yùn)動(dòng)物體在一段時(shí)間內(nèi)的位移B運(yùn)動(dòng)物體在一段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)快慢C運(yùn)動(dòng)物體在某時(shí)刻的位置D運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)2. 通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到的一條紙帶上的點(diǎn)子不均勻，下列判斷正確的是（）A點(diǎn)子密集的地方物體的運(yùn)動(dòng)速度比較大B點(diǎn)子密集的地方物體的運(yùn)動(dòng)速度比較小C點(diǎn)子不均勻說明物體