2019-2020年高一物理 第一章《第四节 用打点计时器测速度》教学设计.doc

2019-2020年高一物理 第一章第四节 用打点计时器测速度教学设计一、【内容与解析】本节课要学的内容有用打点计时器测速度，其核心是打点计时器的位移与时间的测定，理解它关键就是打点计时器的计时原理，学生已经在前面学过了时间和位移的概念,，本节课的内容测平均速度和瞬时速度就是在此基础上的发展。由于它还与运动学有必要的联系,所以在本学科有着作为一种基本语言的地位，是学习后面知识的基础,是本学科的核心内容。教学的重点是时间的计算以及位移的测量等几个主要问题，所以解决重点的关键是多结合实际生活中的例子，分析例子，加深理解。二、【教学目标与解析】1教学目标（1）了解打点计时器的分类；（2）理解打点计时器的计时原理；（3）理解如何用打点计时器测平均速度；（4）知道瞬时速度计算的原理；2目标解析（1）了解打点计时器的分类就是指电磁打点计时器和电火花计时器；（2）理解打点计时器的计时原理就是指明白打点计时器的打点周期以及利用间隔数乘以打点周期计时；（3）理解如何用打点计时器测平均速度就是指知道用打点计时器测位移和时间，利用平均速度的公式进行计算；（4）知道瞬时速度计算的原理就是指在时间足够短的情况下，用平均速度粗略代替瞬时速度。三、【问题诊断分析】在本节课的教学中,学生可能遇到的问题是打点计时器的计时原理，产生这几个问题的原因是在对打点计时器的理解不够透彻，要解决这个问题,就是要认真理解打点计时器的结构原理,其中关键是对打点周期计算的理解。四、【课时安排】2课时五、【教学过程】引入新课复习旧知提问：1. 什么是平均速度，什么是瞬时速度，他们俩的区别及联系（过程量与状态量，过程就是从一个状态到另一个状态的连续变化）2. 速度与速率的关系，平均速度与平均速率呢？新课引出在日常生活中，长度有尺子来测量，时间有钟表来测量，力有弹簧测力计来测量，但是对速度我们该如何测量呢？现在来看两张照片PPT展示：运动员撑杆跳高的频闪照片，以及课本封面苹果下落进入水中的频闪照片，根据这些照片，让学生猜想，我们应该怎么研究运动员和苹果的运动？ 总结一下两张照片频闪时间的特点以及位移的特点。新课讲解一打点计时器的种类展示图片：电磁打点计时器以及电火花打点计时器二电磁打点计时器工作电压为46V. 使用交流电电源频率为50Hz时, 打点计时器每隔0.02s打一个点。构造：图示原理：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.如果把纸带跟运动的物体连在一起，由物体带动只带一起运动，纸带上各点之间的距离就表示相应时间间隔中物体的位移。由这些点的位置，我们可以了解物体的运动情况。提问: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?电磁打点计时器的工作原理是靠交流电的方向改变来改变电磁铁的磁极方向,从而使振动片上下振动的,且振动片的频率与交流电的频率一致.若使用50Hz的交流电打点周期正好是频率的倒数为0.02s.若使用直流电振动片将无法振动, 打点计时器将打不出点!三电火花打点计时器以ppt展示电火花打点计时器打点计时器的结构,各部分的名称工作电压： 220V，交流电频率同样为50Hz，每隔0.02s打一个点工作原理：电火花打点计时器用墨粉和电火花打点.墨粉盘在纸带下方或夹在两条纸带之间,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。实验时纸带的两面可以重复使用,注意降低实验成本。四两种打点计时器的共同点与不同点1. 频率都为50Hz，每隔0.02s打一个点2. 打点方式不同一个是利用振动打点，一个是利用电火花打点3. 都为交流电，但工作电压不同：电磁打点计时器（46V） 电火花打点计时器（220V） 对人来说安全电压是多少呢？（36V）4. 对纸带阻碍作用大小不一样：电磁打点计时器的振针与纸带接触，对纸带产生阻碍作用。电火花打点计时器产生的火花与纸带不接触，不会产生阻碍作用，同时电火花打点计时器操作简易,安全可靠。五插入例题（与原理有关）例1一同学在使用打点计时器时，纸带上点不是圆点而是一些短线，这可能的原因是（ ）A接在直流电源上 B电源电压不稳C电源频率不稳 D打点针压得过紧解析：A接在直流电源上不会打点。A错。B打点与电压是否稳定无关，点痕重轻与电压有关。B错。C频率不同打的点仍为圆点。故C错。D打点针压得过紧。针和纸接触时间长，打出一些短线。D正确。六打点计时器的作用1) 测时间（频率为50Hz，周期为0.02s）2) 测位移3) 测运动七操作步骤由学生自己阅读课本，根据课本提出下列问题1. 电火花打点计时器中怎样安放复写纸和纸带? （将墨粉纸套在纸盘轴上,将纸带穿过限位孔。） 2.为什么要先打开电源让打点计时器先工作12s再松手打纸带?可不可以先松手再打开打点计时器的电源?（打点计时器打开电源后要经过一个短暂的时间才能稳定工作,所以应先打开电源让打点计时器工作12s后才能松手打纸带.这样做可以减小误差）3. 打点计时器打完点后要及时关闭电源,这样做有什么好处?（因为打点计时器是按照间歇性工作设计的,长期工作会导致线圈发热而损坏）4.处理纸带时从某个能看清楚的点开始,往后数出n个点,这些点之间的时间间隔应该怎样确定?（每2个相邻的点之间的时间间隔是0.02s,n个点之间的时间间隔为(n-1)倍的0.02s）八用打点计时器测瞬时速度与平均速度测平均速度：测出两个点的距离,数出两个点之间有n段时间间隔,则.在用公式即可计算出平均速度（PPT演示）测瞬时速度：瞬时速度就是很短时间内的平均速度，在书上P20，我们测量DG间的平均速度后，如果我们不要求很精确，那么便可以用这个平均速度组略地代表E点的瞬时速度。如果把包含E在内的间隔取的小一些，如取DF两点，再根据这两点间的位移，以及时间，再由算出这两点间的平均速度，在用这个平均速度代表只带经过E点的瞬时速度就会更准确。F如果说间隔取的越小，测量得到的平均速度就越接近于瞬时速度，那么为什么不选取如下图所示的DF两个点呢？（DF之间的距离过小，则测量误差增大，我们应该更具实际情况选取这两个点，依据准确性和可行性原则）九、由学生自己动手，安装固定好打点计时器，装好纸带，用手拉动纸带，选取适当的点，自己计算几段时间中的位移、平均速度。将计算好的数据填入书中的表1中 。上表中计算出得V是0、1、2、3、4个点附近的平均速度，把它们当做计时器打下这些点时的瞬时速度，抄入表2。通过表2可以看出手拉纸带运动速度的变化情况十、用图像表示速度前面我们已经学过用图像表示位移，现在来学如何用图像来表示速度1、图像特点：直观2、常用作图法 （1）描点作图 （2）据函数关系式作图3、作图步骤（1）建系 建立坐标系，设定合适的刻度，注明单位。（2）描点 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）作图 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。 板书一、打点计时机器的种类1. 电磁打点计时器2. 电火花打点计时器二、两种打点计时器的异同 1.频率相同：50Hz 2.打点方式不同分别利用振动和电火花打点 3.电压不同 4.与纸带摩擦的大小不一三、打点计时器的作用： 1.测时间 2.测位移 3.测运动四、测平均速度 五、测瞬时速度在时间很短时，我们可以用平均速度表示瞬时速度六、【课堂小结】1、用打点计时器测平均速度2、用打点计时器测瞬时速度