用打点计时器测速度教学设计

实验《用打点计时器测速度》教学设计
一、教材分析
1.本节新课位于高中物理必修一第一章第四节，重点介绍打点计时器这一高中重要的计时仪器，计时的同时还能记录物体的运动情况。

2.平均速度和瞬时速度是本节的难点，教材用极限的思想，从平均速度过渡到瞬时速度。

3.将过去教材中“用平滑曲线把点连起来”改为“用一条平滑曲线来拟合坐标系中描出的点”，即将验证性实验改为探究性实验，思路不一样、逻辑线索不一样。

二、学生分析
1.原有认知发展分析：在初中阶段，学生所做的几乎都是定性或半定量的实验，而且实验处理的方法、手段与高中相比也大不相同，本次实验对学生来说还是第一次，不管是在理解上，还是在操作上，难度可能都非常大。

2.原有知识结构分析：通过前几节的学习，学生对速度的概念有了较为深刻的认识，但对速度的计算还只是停留在理论上，现在要通过实验测量并处理纸带上的信息，可能还是难题。

3.非认知因素分析：学生实验的积极性比较高涨，探索精神比较强，对物理探究保持着浓厚的兴趣。

三、教学目标
大的方面来看，教材上明确指出中学生做实验，出于以下几个目的：
1.经历科学过程，体会科学方法，树立科学的价值观。

2.更加热爱科学，体验科学工作的乐趣。

3.学习科学知识，提高操作技能。

就本节实验课而言，我们需要完成以下教学目标：
（一）知识与技能
1.了解两种打点计时器的结构和工作原理。

2.会安装并使用打点计时器。

3.理解根据纸带测量速度的原理并测量瞬时速度。

4.明确速度—时间图象的意义，描点法画图象的方法，并画出该实验中的速度—时间图象。

（二）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.通过对纸带的处理过程培养学生获取信息、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—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。

（三）情感、态度与价值观
1.感觉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生活实际的意识。

2.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妙。

3.培养学生敢于创新和实事的科学态度和科学精神。

四、教学环境
五、信息技术应用思路
使用PPT课件辅助教学，提高课堂效率，提升直观认识，拓展课堂容量。

录制播放学生视频，突出学生主体地位，增加学生参与意识，培养学生实验兴趣和穿新能力。

教学中展示数字传感器，拓展学生见识，提高学生兴趣。

依托媒体教育技术手段，培养学生的综合能力。

新时代的教学理论中，培养和训练学生的综合应用能力是现代教学的基本要求。

多媒体运用图、文、声并茂，动静结合，有声有色的情景，刺激着学生多种感官参与学习活动。

通过制作课件，构建一个问题情境，课堂上进行适当操作、控制，就能通过各种问题情境的变换，去观察问题、发现问题、验证结论、体验本质、归纳和发现新结论。

六、教学流程设计
预习任务：自制打点计时器（图1）
1.根据课后第四题中情境，利用刻度尺、表、彩色画笔、
纸带，由两位同学合作共同做一个实验，测量手拉动
纸带的平均速度！
2.在操作、计算时遇到怎样的问题？
3.在生活中，有哪些可以改装利用的打点计时装置？
（二）小组展示
(学生)学生展示实验并讲诉如何测量手的速度和遇到
的问题！（图2）
（每隔1s在纸带上点一个点计时，完成后，用毫米刻度尺测量两点之间距离，然后除以对应时间，便可以算出两点间对应手的平均速度）
(遇到的问题)在每隔1s点一个点时，由于受到反应时间影响，不能准确计时。

(遇到的问题)如果手拉动纸带的速度过大，每隔1s点一个点不实际，必须加快点点，而加快点点则不方便测量点点时间。

（老师）肯定学生想法，同时提出第三个问题：在生活中，有哪些可以改装利用的打点计时装置？
（学生）学生展示：想法有：1、滴水法2、钢琴节拍器3、电动机4、电动缝纫机5、闹钟
（老师）辅助学生展示了部分想法。

（图
3、图4）
（老师）肯定并表扬学生的想法，同时
总结，无论采用哪种计时方式，只要能
够利用纸带和计时仪器，准确测量出点
之间对应的位移和时间，我们便可计算
其对应的平均速度。

同时应指出，以上方法，大都存在这样的问题：不能方便的准确测量出打点计时的时间间隔。

引出打点计时器。

（图5）
（三）实验探究
（老师）组织学生观察实物，对照实物认真阅读说明书，了解其结构、各部分名称、工作原理和使用方
法。

（图6）
以电磁为例
简要介绍其
计时原理，
使是学生了
解该仪器为
什么会每隔相等时间0.02s打一个计时点。

（图7）计时原理，使是学生了解该仪器为什么会每隔相等时间0.02s打一个计时点。

（图7）
（学生）观察实物，阅读说明书，了解打点计时器
（老师）组织学生按照课本规步骤练习使用打点计时器，用不同速度拉动并打出几条清晰的纸带，观察纸带上点的疏密分布，感知其与拉动纸带快慢的关系。

创设环节：小组之间利用纸带比一比，哪位同学看谁的手最快？（图8）
（学生）练习使用打点计时器，用不同速度拉动并打出几条清晰的纸带，观察纸带上点的疏密分布，感知其与拉动纸带快慢的关系。

（学生）学生完成后，展示、说明、对比
（老师）总结归纳：1、实验中，在测量距离时，一般采用测量1、2、3、4点到0的距离，用做差的方法来计算0-1、1-2等两点之间距离，这样做可以有效减小测量误差。

（图9）
2、利用极限思想，理论上，点E附近距离越近，两点间平均速度越接近E点的瞬时速度。

但在实际测量时，并不是越近越好，实验的可行性和准确性都应兼顾。

（图10）
（老师）组织学生选择一条清晰的纸带，完成拓展练习，巩固新知。

（图11）
提出问题：除了看纸带各点疏密变化和计算各点速度，还能利用哪些数学工具来判断观察速度变化？
（学生）各组选择一条清晰纸带，每隔相同计时点取几个计数点，计算其对应的瞬时速度，填入表格。

思考问题
（老师）总结归纳：可以帮助判断速度的快慢变化的方法：
（1）纸带计时点分布的疏密变化。

（2）将各点的瞬时速度计算后填入表格后观察速度随时间变化。

（3）建立v-t图象，根据表格中对应的数据描点连线，直观观察。

在图象讲解中，重点强调建系、标明物理量和单位、选择合适标度、描点、最终用一条平滑曲线来拟合坐标系中描出的点，直观观察速度的变化。

（图12）
组织学生在坐标纸上完成v-t图象，巩固新知
（五）回归生活
（老师）提问：生活中常见测速方式？
（学生）展示
（老师）补充并演示两种实验方法，拓展学生见识展示借助传感器用计算机测速度（图13）
气垫导轨和数字计时器（图14）
七、教学特色
1.本次教学我没有完全按照教材设计好的思路、实验，照本宣科,而是大量设计环节组织学生
去讨论、创新、展示，充分体现了学生的主体地位。

学生自主设计了各种计时装置并做了演示视频，如滴水计时、电动机计时等，展示并培养学生的创新能力。

2.在实验探究中，我重点点评、归纳了实验的规步骤和注意事项，以便使学生养成良好的实验习惯，形成严密的物理思想。

3.展示实验室中多种测速方法，比如利用传感器直接利用多媒体显示测量结果并可利用各种工具显示物体速度变化，比如v-t图像；实验室中也常利用气垫导轨、光电门测量显示物体速度和其他需要数据。

拓展学生见识，提高学生兴趣，使学生爱上物理、爱上科学，从而实现高中物理实验教学的真正目的。