人教版高中物理必修1第1章第4節(jié)實驗：用打點計時器測速度教案

1、用打點計時器測速度【教學目標】1知識與技能 （1）了解打點計時器的計時原理,理解紙帶中包含的物體運動的信息(時間和位移)。（2）會使用打點計時器，理解利用紙帶測量速度的原理并會測量瞬時速度。 （3）明確速度時間圖象的物理意義，描點法畫圖象的方法。 2過程與方法（1）通過實驗得出物體的運動信息，用數(shù)學的方法表述出來。培養(yǎng)學生獲取信息處理信息的能力，體會處理問題的方法，領悟如何間接測量一些不能直接測量的物理量的方法。（2）體驗實驗中理性思維的重要，即要動手，又要動腦。（3）經(jīng)歷科學探究過程認識科學探究的意義,嘗試應用科學探究的方法研究物體的運動。3情感態(tài)度與價值觀（1）感受打點計時器的巧妙設計思路

2、，體會物理原理在解決實際問題中的指導作用，增強將物理知識應用于實際生活的意識。（2）體驗用圖象方法描述物理現(xiàn)象的樂趣，培養(yǎng)學生用數(shù)學方法處理物理問題的意識?！窘虒W重、難點】1重點（1）學會使用打點計時器（2）能根據(jù)紙帶計算物體運動的瞬時速度（3）會用描點法描繪物體的速度-時間圖象,并從中獲取物理信息2難點處理紙帶的方法，用描點法畫圖象。 【教學過程】1、新課引入：同學們大家好，今天我們來學習第四節(jié)用打點計時器測 速度。測定物體的速度并不是一件容易的事情，特別是當物體的速度在不斷變化時，測定某時刻的速度更是比較困難，比如飛舞的蒼蠅，要確定它某時刻的速度是非常困難的，我們現(xiàn)在只研究直線運動的速度的

3、測量問題。當物體沿直線運動時，其位移在不斷變化，要研究物體的運動，我們首先要準確記錄物體運動的信息。直接測量物體運動的速度在技術上是比較復雜的。我們可以嘗試通過測量物體運動的時間和位移，再經(jīng)過計算來判斷物體的運動情況。那么如何有效記錄物體運動的位移和時間呢？【課堂活動】同桌之間，一位同學拿一支筆，另外一位同學牽動一條寬約為1cm的長紙帶，使紙帶在筆下沿著直線向前移動，按照一定的時間間隔（1秒）點擊紙帶。紙帶上留下了一系列的點。思考：在打點時間間隔大致相同的情況下，紙帶上兩點之間的間隔是否能反映出手拉紙帶運動的快慢？紙帶上兩點間隔越長，說明速度越大。這種記錄物體運動的位移和時間的方法是可取的，但

4、是用手打點不能保證時間間隔嚴格相等，會造成比較大的誤差。今天我們來學習一種能嚴格控制打點時間間隔相等的記錄物體運動位移和時間信息的儀器打點計時器。2、電磁打點計時器：請同學們閱讀打P19，明確打點計時器的結(jié)構(gòu)，各部分的名稱，工作原理及使用方法。 電磁打點計時器是一種使用交流電的計時儀器。工作電壓為46V.當電源頻率為50Hz時，打點計時器每隔0.02s打一個點。通電前把紙帶穿過限位孔，再把套在軸上的復寫紙片壓在紙帶的上面。通電時，在線圈和永久磁鐵的作用下，偏振片振動起來，帶動振針振動，振動頻率和電源頻率一樣。這時，如果紙帶運動，振針就會通過復寫紙在紙帶上留下一系列的點。這樣就記錄下了紙帶的運動

5、信息。3、電火花打點計時器火花打點計時器可以代替電磁打點計時器使用。與電磁打點計時器不同的是：電火花打點計時器的工作電壓是220V的交流電。使用時將電源插頭直接插在交流220V插座內(nèi)就可以了。點火花打點計時器用墨粉和電火花打點，當按下脈沖輸出開關時會產(chǎn)生高溫電火花，高溫電火花可以使墨粉汽化在紙帶上。當輸入交流電的頻率是50Hz時，電火花打點計時器也每隔0.02s打一個點。比較兩種打點計時器：電磁打點計時器使用時振針和紙帶間有摩擦而電火花打點計時器在使用過程中阻力極小，這極小的阻力來自紙帶運動的本身而不是打點時產(chǎn)生的，因而系統(tǒng)誤差較小。這兩種打點計時器的作用是一樣的。4、練習使用打點計時器打點計

6、時器是高中物理實驗一個重要的實驗儀器，請同學們閱讀P20，總結(jié)出它的使用方法。1. 固定打點計時器2. 安裝紙帶3. 啟動電源，水平拉動紙帶，關閉電源。注意：1. 先啟動電源12s，再拉動紙帶。打點計時器打開電源后要經(jīng)過一個短暫的時間才能穩(wěn)定工作，所以應先打開電源讓打點計時器工作12s后才能松手打紙帶，這樣做可以減小誤差。2. 結(jié)束后立即關閉電源。打點計時器是按照間歇性工作設計的，長期連續(xù)工作會導致線圈發(fā)熱而損壞。問題：紙帶上的點與紙帶的位移和時間是如何對應的，怎樣從紙帶上的點得到相關數(shù)據(jù)？設計記錄數(shù)據(jù)的表格：區(qū)間011223340224x/mt/sv/m·s-1怎樣根據(jù)紙帶上的點算

7、平均速度呢？測出兩個點之間的距離，數(shù)一下這兩個點間有多少時間間隔，即有多少個0.02s，用距離除以時間得到兩點間的平均速度。5.用打點計時器測量瞬時速度思想方法：用某段時間內(nèi)的平均速度來粗略的代替這段時間內(nèi)的某點的瞬時速度。所取的時間間隔越接近該點計算出的瞬時速度就越精確。DEFG如圖：要計算E點的瞬時速度，可以測量包括E點在內(nèi)的D、F兩點之間的位移x和時間t，算出紙帶在這兩點間的平均速度，如果要求不高，可以用這個平均速度代表E點的瞬時速度。選取的兩點距離E點越近，算出的平均速度越接近E點的瞬時速度。請同學們根據(jù)粗略表示點的瞬時速度的方法，選擇合適的計數(shù)點，測量包含這個點的一段時間的位移x和時間t，并根據(jù)計算各點附近的平均速度，填入P21的表1中，把它當做計時器打下這些點時的瞬時速度。從表中可以粗略的看出手拉紙帶運動的速度變化情況。5.用打點計時器測量瞬時速度圖象時研究物理問題中經(jīng)常使用的一種數(shù)據(jù)處理方式，圖像相對于表格更加直觀、方便。我們可以用圖象來描述物體的速度變化情況。以速度為縱坐標，時間為橫坐標，在方格紙上建立直角坐標系，根據(jù)表2中各個時刻的v、t數(shù)據(jù)，在坐標系中描點。速度的變化是比較平滑的所以用一條平滑的曲線將這些點連接起來。得到物體運動的v-t圖象。觀察圖象可以更形象直觀地顯示自己手拉紙帶的運動情況。6.小結(jié)電磁打點計時器靠電磁感應帶動振