人教版必修一《实验：用打点计时器测速度》教案

最新人教版必修一实验：用打点计时器测速度教案实验：用打点计时器测速度（ 2 课时）一、教学目标（三维）1、知识与技能：（1）知道计时器种类、结构、工作电压和频率（周期）（ 2）掌握打点计时器的原理及其使用方法（ 3）掌握对纸带上记录的原始数据进行处理的能力（ 4）能测定平均速度 , 画出 v- t 图象 , 通过图象来分析物体的运动情况2、过程与方法：（ 1）能分析、处理实验过程中出现的问题（ 2）掌握建立图像的一般规律 , 了解用图象研究物理问题的方法（ 3）掌握在极短的时间内物体的瞬时速度近似等于这段时间内的平均速度这一近似方法3、情感、态度和价值观：（ 1）注意培养学生养成良好的实验习惯和实验及科学态度（ 2）注意培养学生的尊重原始测量的数据这一实事求是的科学态度二、设计思路本课是高中阶段的第一堂涉及实验的课程,使学生养成良好的实验习惯和实验态度显得非常重要 ,而且打点计时器是一个既重要又较难的实验,应该让学生多想、多看 、多动手“用打点计时器测速度” ,对于刚进入高一的学生来说常常有许多疑惑：什么是打点计时器 ,如何使用打点计时器 ,又如何利用打点计时器测速度 ,如何利用测出的速度对物体的运动状态进行分析等 ,因此本课也应该围绕这些问题来而展开教学活动。在这些问题中如何使用打点计时器在纸带上打出清晰的点是关键（当然后几个问题都很重要）,以后的学习过程中会多次遇到 ,因此在教学过程中应采用边讲边做的方式 , 特别要让学生多练, 遇到问题也要让学生多想 ,激发他们探究的热情,并引导学生试着解决这些问题,从中体验成功的喜悦。三、教学重点、难点1、教学重点及其教学策略：重点：打点计时器的使用方法教学策略：通过实验探索、观察思考和实际演练来加深理解2、教学难点及其教学策略：难点：对纸带上记录的原始数据进行处理测定瞬时速度 , 画出 v- t 图象 , 并通过图象来分析物体的运动情况教学策略：采用边讲边做的方式, 遇到问题让学生多思考, 激发他们探究的热情, 并引导学生试着解决这些问题。教师加强示范作用, 学生规范训练四、教学资源 电磁打点计时器、学生电源、导线、纸带、重垂、复写纸、固定夹、挂图五、板书设计 1.4 实验：用打点计时器测速度1 、打点计时器的构造4、利用打点计时器测瞬时速度2、打点计时器的原理在极短的时间内物体的瞬时速度近似等于这段时间内的平均速度3、打点计时器的操作5、如何作 v- t 图象1 / 5六、教学设计教师活动引入新课：在 很 早 就 发 明 了 各 种 计 时 仪器？（ 展示 日 晷 、 壶 漏 、 手表、大钟） ,走在世界的前列。然而却在清代却没有抓住机遇 , 没有大的建树 ,基本是仿造国外的各种计时器。为什么？今天我们就来研究一种新的计时器 ,它就是讲授新课1 、打点计时器的构造：下面让我们来认识一下打点计时器（用实物投影仪展示两种打点计时器）并对照讲解打点计时器的结构以及各个组成部分的名称 （附图 1 ）。2、打点计时器的原理打点计时器是怎么工作的呢？展示（附图 2）（ 1）当线圈通以 50 赫的交流电时 ,线圈产生的交变磁场使振动片（由弹簧钢制成）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 ,在永久磁铁的磁场作用下 ,振动片将上下振动 ,其振动周期与线圈中的电流变化周期一致 ,振动片的一端装有打点针 ,当纸带从针尖 下 通 过 时 。 便 打 上 一 系 列点。这就是电磁打点计时器的原理。（2）电火花计时器的原理：当接220v 交流电源 ,按下脉冲输出开关时 ,计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴,产生火花放电 ,于是在运动的纸带上就打出一系列点迹。教师活动学生活动自大 ;对科学技术不重视没有安定的社会环境（对于我们学生来讲就不能骄傲自大,要相信科学技术反对迷信 ,同时也要珍惜目前良好的社会环境 ,学好本领 ,将来为祖国建设贡献自己的力量）。打点计时器一边听、一边看、一边认、一边想（附图 1）小组讨论 ,学生代表回答。（附图 2 ）2 / 5提问：（ 1 ） 打点计时器使用的是直流电还是交流电 ?其工作电压为多少 ?（ 2）同学们你们知道：相邻点之间对应的时间为多少？ 5 个间距对应的时间为多少秒？思考： （ 1） 能否用直流电？为什么？（ 2）可不可以用 100 赫的交流电？如果可以那相邻点之间对应的时间为多少？（ 3）电磁打点计时器中怎样安放复写纸和纸带的位置 ?（ 4） 先闭和电源 ,还是先拉纸带？1、 打点计时器的操作教师边讲解、边操作安装好复写纸并将打点计时器固定在桌子边缘。将纸带穿过限位孔并从复写纸圆片下穿过。将打点计时器接入50 Hz 交流电源 ,从交流 4 V 开始 ,观察振动片振动情况 ,若振动片振幅较小 ,再升高电压至 6 V 。4 打点计时器工作 ,待 1 2 s 再拖动纸带打出点。观察点迹是否清晰 ,打完点后 ,立即 关闭电源。思考：(5) 打点计时器的打点周期取决于什么因素？(6) 打点计时器打出的纸带可以记录哪些信息 ?（ 7）怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度？在如图中打出的 D、 G 两个点的时间间隔中 ,纸带运动的平均速度是多少 ?（ 8） )什么是纸带上的打印点 , 什么是纸带上的测量点？教师活动学生回答、补充、纠正。学生活动学生思考回答：（ 1）电磁打点计时器（电火花计时器）使用的都是交流电；前者的电压为10v 以下 ,后者的电压为220v（ 2）相邻点之间对应的时间为0 02 秒 ,5 个间距对应的时间为 010 秒。学生思考回答：（ 1）不可以 ,振动片不会上下振动。（ 2）可以 ,时间为 0 01 秒。（ 3）纸带穿过限位孔 ,再把套在轴上的复写纸压在纸带的上面。（ 4）先闭和电源 ,等计时器正常工作后 ,再拉纸带。学生先认真观察、认真听讲、然后再自己动手操作。肯定会出现：纸带上打不出点或点迹颜色过淡 ,那可以先请学生自己尝试着解决实验过程中出现的各种问题学生思考回答：（ 5）打点计时器的打点周期取决于电源的频率（较难）。（ 6）打点计时器打出的纸带可以记录时间、位移。课时xDFt = ?（ 7）用刻度尺测出DE 间的位移x 及对应的时间t ,再利用 v =x /t 求得（ 8）纸带上的点就是打印点 , 而那些标上字母的打印点是测量点或计数点。3 / 5（第 1 课时）2、 测瞬时速度：什么是瞬时速度？如何测瞬时速度？或用打点计时器测量瞬时速度的思想方法是什么？讲解：在极短的时间内物体的瞬时速度近似等于这段时间内的平均速度。即在如图测量出包括 E 点在内的D,F 两点间的位移 x 和时间 t, 算出纸带在这两点间的平均速度v= x/t,用这个平均速度代表纸带经过E 点时的瞬时速度说明： x/ t 可以大致表示 E 点的瞬时速度 ,D 、 F 两点离 E 点越近 ,算出的平均速度越接近学生活动学生回答、补充。学生回答、补充、纠正（ 0 02 秒 ,0 10 秒都可以看成是极短的时间）学生动手：根据粗略表示某点瞬时速度的方法,选择合适的测量点 ,测量包含这个点的一段时间内的位移x,同时记录对应的时间 t, 填人下表（课本 23页表 1）中手拉纸带的速度时间图象距离 x /cm时间 t/s速度 v/ （ cm s-1 ）E 点的瞬时速度然而D,F 两点距离过小则测量误差增大,应该 根 据 实 际 情 况 选 取 这 两 个点3、如何作 v-t 图象？学生回答、补充、纠正：图表、图像、表格等刚才我们从表中的数据可以学生回答：在方格纸上建立直角坐标系,用纵坐标表示物体运粗略看出我们自己手拉纸带运动的速度 ,用横坐标表示时间,根据表中各时刻的速度将 (v,t)动的速度变化情况,还有没有其作为一组坐标在图象中描点,将点连线即建坐标系、描点 、它的方法来直观反映这个速度作图随时间的变化呢？学生在老师的提示和帮助下具体操作：描点、连线师：图象是表示变化规律的好方法（许多 见附） ,我们可以用图象来描述物体的速度变化情况 ,那么怎样用图象来表示物体运动的速度呢?请同学们先看课文并回答为了更清晰 ,你可以把这些点用折线连起来速度的实际变化应该是比较平滑的 ,所以 ,如果用一条平滑的曲线来“拟合”这些点,曲线指导学生换用红色笔用平滑的线将刚才描过的点再重新反映的规律应该与实际情况更描画一遍（更形象直观地显示自己手拉纸带的运动情况）接近。学生：表示该时刻物体的瞬时速度。思考：图象上每一点的意义是什么？教师总结画图步骤：1、画出纵横坐标2、选择合适的单位3、确定合适的最小分度4、对照表格在坐标纸上描出点5、用一条平滑的曲线来“拟合”描出的各点（教师在学生实际演练的过程中要及时巡视,发现问题及时纠正,如果问题具有普遍性那要及时4 / 5讲评。）4.典型例题【例 1】电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,根据打点计时器打出的纸带 ,我们可以从纸带上不需要测量直接得到的物理量是（）A 时间间隔B 位移C加速度D平均速度【例3】电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,当电源频率为50 Hz 时 ,振针每隔 0.02 s 在纸带上打一个点,现在用此打点计时器测定物体的速度,当电源的频率低于50 Hz 时 ,数据计算仍然是按照每隔0.02 s 打一个点来处理的则测出的速度数值与物体的实际速度相比,是偏大还是偏小?为什么 ?【例 2】课本 27 页问题与练习3 题本课小结：1 、打点计时器的构造2、打点计时器的原理3、打点计时器的操作4、利用打点计时器测瞬时速度5、如何作v-t 图象？布置作业1、认真复习利用打点计时器测瞬时速度的各个知识点2、完成实验报告、数据处理3、课本 26 页问题与练习1、 2、 4 题七、教后反思正如设计思路中所谈到的一样,本课是高中阶段的第一堂涉及实验的课程, 而且一个是既重要又较难的实验,上好本堂课是很不容易的, 请注意以下几个关键点：1、打点计时器的原理及数据处理。2、教师要能熟练处理实验过程中出现的各种问题。（如：打不出点或点迹颜色过淡等）3、如何作好v-t 图象？及作图的一般步骤。4、速度图像的含义及应用。附：我国某城市房价走势图我国某城市房价走势图月平均价格（元 / 米2）时间2月平均价/米）格（元35002002年12月3000250018562000月平均价格（元 / 米2）2003年12月1500214810002004年12月500288402005年12月3201年年年年234500000002225 / 5