2019-2020年高一物理《1.4试验：用打点计时器测速度》教案

2019-2020年高一物理《1.4试验：用打点计时器测速度》教案
重点：①学会使用打点计时器。

②能根据纸带计算物体运动的瞬时速度。

③会用描点法描绘物体的速度-----时间图象，并从中获取物理信息
难点：处理纸带的方法，用描点法画图象的能力
三维目标
知识与技能：①了解电磁打点计时器和电火花计时器的构造、差异及功能
②能够阅读产品说明书，掌握打点计时器的使用方法。

③初步学会从纸带上获取时间和位移
等实验数据信息进行处理，测定物体的速度④学会建立物体运动的v—t图象。

过程与方法：①通过实验探究过程，了解物理学的研究方法，培养学生信息收集和处理能力，分析、解决问题和交流、合作能力。

②初步了解用图象描述和研究物理过程的方法，体会数学在物理知识中和应用
情感态度与价值观：①在实验活动中，培养学生严谨的科学态度和实事求是的科学精神。

②在探讨问题的过程中，鼓励学生主动与他人合作，交流思想，感受团队精神体验探索的乐趣
教学手段：实验演示和多媒体课件（ppt和flash）、视频
预习学案：完成时间（）分钟
1、.电磁打点计时器和电火花打点计时器都是使用电源的仪器，电磁打点计时器的工作电压是Ｖ，电火花打点计时器的工作电压是Ｖ.当电源频率是50 Hz时，它每隔 s打一次点.
使用电磁打点计时器时，纸带应穿过，复写纸片应套在上，并要放在纸带的面；打点时应接通电源，释放纸带.
2、电火花打点计时器与电磁打点计时器有何相同？有何不同?
答：相同点：
不同点：
预习思考：完成时间（）分钟
1、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,我们可以从纸带上直接得到的物理量是（）
A．时间间隔B．位移C．瞬时速度D．平均速度
2、一学生在练习使用电磁打点计时器时，纸带上打出的不是点，而是一些短线，这可能是因为（）
A．打点计时器错接在直流电源上
B．电源电压不稳定
C．电源的频率不稳定
D．振针压得过紧
3、针对第2题出现的问题，应如何调节（）
①降低电源的频率②提高电源的电压③降低电源的电压④缩短振针的长度
A．①②B．①④ C．②④ D．③④
4、下图为用一大点计时器打出的4条纸带，其中平均速度最大的是（打点时间间隔均相同为0.02s）（）
5、怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度？如图用S和t分别表示纸带AB和CD的平均速度。

【教学过程】
一、打点计时器
1．打点计时器的引入
问：同学们能说一下你知道有哪些计时仪器吗？
学生回答，相互补充。

肯定学生的回答，同时指出人类对计时的研究经过了漫长的过程。

进行情感态度价值观的教育。

展示：古代日晷、漏滴、手表（钟表）、秒表、原子钟、视频片段007用脉波，结合对车速的估计和身体倾斜方向估测被绑架后方位，渗透打点计时器的原理。

7000多年前人类发明日晷，约5000多年前，古希腊人发明最早的计时工具──滴漏。

公元前
1500年，中国人修改这个装置，使它变成了水漏的形状。

到了13世纪末，意大利米兰的工程师率先在一个塔楼里建造了世界上最早的机械打钟。

1656年，荷兰物理学家惠更斯造出了世界上第一个有摆的钟（很精确）。

1820年，瑞士研制出第一个可将秒分离出来、又可随时停下来的钟。

而世界上最早的手表是于1790年在日内瓦制成的，但是并不完整，直到1902年，第一只机械手表才终于问世，1946年美国物理学家利比首创了原子钟的原理。

两年之后，在华盛顿国家标准局诞生了第一台原子钟。

原子钟靠计算铯原子或者氨原子的天然振动来计时，准确性相当高，300年中的误差不到1秒。

也许我们目前还不能预见到今后计时工具的发展状况，就象从前的人类想象不到原子钟一样。

但我们可以肯定地说，随着人类的进步，计时工具也一定会不断革新发展，因为不论到什么时候，人类都需要了解时间，需要了解时间的流逝。

我这有两个秒表，请三位同学上来共同做一个实验测平均速度，
一个同学用手握隹直尺自由落体（短时间），另两位同学分别用秒表计
时，计算平均速度对比展示。

问：谁能说一下造成结果差别很大的原因是什么？
同学回答总结：精确度小，人反应有快慢。

为了解决这个问题，我们引入一个新的计时仪器──打点计时
器。

板书：一、打点计时器
2．原理及构造（动画演示）从初中学生熟悉的电磁铁介绍其工作原理。

▼打点计时器是一种使用交流电源的计时器
1.电磁打点计时器的工作电压为4 V~6 V，电火花打点计时器工作电压是220 V.
2.当电源频率是50 Hz时，每隔0.02 s打一次点.
3.两种打点计时器的构造、原理和工作电压不同.
4.两种计时器的打点间隔都是0.02 s，因此打在纸上的带，记录了纸带运动的时间，如果把纸带跟运动的物体连接在一起，纸带上的点就相应地表示出运动物体在不同时刻的位置.研究纸带上的点子之间的间隔，就可以了解运动物体在不同时间里发生的位移，从而了解物体的运动情况.▲
板书：二、练习使用打点计时器
3．打点计时器的使用
学生分组实验，指导学生实验，同时分别选几条无点、点密、不在一直线上等有代表性的纸带，用展台展示。

问：造成这些情况的原因可能是哪些？
学生思考讨论总结回答。

问：纸带都记录和反映了什么信息？
学生回答老师总结：记录运动的时间和相应位移，反映物体的运动的快慢。

问：你能总结一下使用打点计时器应注意哪些事项吗？
学生回答、相互补充总结：低压交流电源、纸带和复写纸的顺序等。

问：我们能否根据纸带求出物体运动的速度？试计算。

板书：三、用打点计时器测量瞬时速度
二、平均速度和瞬时速度
问：同学们计算出的速度是平均速度还是瞬时速度？能否计算打某点的瞬时速度？
结合以下三个提示理解平均速度和瞬时速度的关系：
A．匀速运动中平均速度和瞬时速度相等。

B．盆中的水面是平的而海平面是弯曲的。

C．教材第二十一页纸带上的文字说明
问：你是怎样理解平均速度和瞬时速度关系的？
学生回答，老师进一步解释极限思想（例如可认为人的身高在一天内是不变的），渗透学习物理模型的意义。

问：请同学们根据你的理解，求出连续5个点的瞬时速度，填入表格中。

实验目的：
1.练习使用电火花计时器或电磁打点计时器.
2.利用打上点的纸带研究物体的运动情况.
实验器材：
电火花计时器或电磁打点计时器，纸带、刻度尺、导线、学生电源.
实验步骤：
（1）把电火花计时器固定在桌子上，检查墨粉纸盘是否已经正确地套在纸盘轴上，检查两条白纸带是否已经正确地穿好，黑粉纸盘是否夹在两条纸带之间.
（2）把计时器上的电源插头插在220 V的交流电源上.
（3）按下脉冲输出开关，用手水平地拉动两条纸带，纸带上就打上一列小点.
（4）取下纸带，从能看得清的某个点开始，数一数纸带上共有多少个点.如果共有几个点，点子的间隔数则为（n-1）个，用t=0.02 s×(n-1)就可计算出纸带的运动时间.
（5）用刻度尺测量一下，打下这些点时，纸带通过的距离s有多长.
（6）利用公式错误！未找到引用源。

=s/t计算出纸带在这段时间内的平均速度，把测量和计算的结果填入表中.
时刻
速度
错误！未找到引用源。

板书：四、用图像表示速度
三、v—t图像
如果我们以纵轴代表速度，横轴为时间，请同学们将表格中的数据填入坐标纸上，参照教材第二十二页第二段，处理这些点。

问：同学们能从v—t图像得到哪些信息？
学生讨论总结：能直观反映物体运动速度与时间的变化关系，能反映物体运动的方向。

让学生体会图象在反映两物理量时的直观性。

渐渐培养学生从图象获取信息的能力。

［教师］怎样尽量减少实验过程中的误差？
为了减少误差：
1.电火花计时器工作时，纸带运动时受到的阻力小.就优先选用.
2.使用电磁打点计时器，尽量减少纸带与限位孔的摩擦.
三、小结
本节课学习使用一种新的计时仪器，要理解打点计时器的结构和使用方法，并学会使用打点计时器.
四、作业
1.完成实验报告
2.学案上的同步练习
⊙例题剖析
【例1】电磁打点计时器是一种用电源的计时仪器，它的工作电压是 V，当电源频率是50Hz时，它每隔 s打一次点。

使用打点计时器时，纸带穿过，复写纸应套在上，并要放在纸带的面；应把电源用导线接在上；打点时应先，再让纸带运动。

【跟踪训练1】在使用电磁打点计时器时，下列说法正确的是（）
A．每打完一列点就要切断电源
B．不要移动圆形复写纸片的位置
C．纸带一定要从两限位孔穿过，并且压在复写纸下面
D．应先接通电源，再使纸带运动
【例2】下图是某同学用打点计时器研究某物体运动规律时得到的一段纸带，根据图中的数据，计算物体在AB段、BC段、CD段和DE段的平均速度大小，判断物体运动的性质。

（先加速再匀速运动）
【跟踪训练2】打点计时器所用电源的频率为50Hz，某此试验中得到一条纸带，如图所示，纸带A、C间的平均速度为 m/s，在A、D间的平均速度为 m/s，B点的瞬时速度更接近于m/s。

⊙同步练习⊙
姓名：班级：完成评价： (A、B、C)
完成时间（）分钟制作人：李启明1、打点计时器振针打点的周期，决定于（）
A．交流电压的高低 B．交流电的频率
C．永久磁铁的磁性强弱 D．振针与复写纸的距离
2、接通电源与释放纸带(或物体)，这两个操作时刻的关系应当是（）
A.先接通电源，后释放纸带
B.先释放纸带，后接通电源
C.释放纸带的同时接通电源
D.先接通电源或先释放纸带都可以
3、关于打点计时器打出的纸带,下列说法正确的是（）
A.点迹均匀,说明纸带做匀速直线运动
B.点迹变稀,说明纸带做加速运动
C.点迹变密,说明纸带做加速运动
D.相邻两点之间的时间间隔相等
4、运动小车拖动纸带通过打点计时器后,在纸带上留下的点中有6个连续清晰的点,测出这6个点间的距离为18cm,则（）
A．小车运动的平均速度为了0.03m/s B. 小车运动的平均速度为了1.5m/s
C．小车运动的平均速度为了 1.8m/s D. 小车运动的平均速度为了3.6m/s
5、在一次实验中，如果某同学不知道实验所使用的交流电源的实际频率已超过50Hz，那么他计算出来的平均速度值与真实值相比较是（）
A．偏大 B.偏小 C.相等 D.无法确定
6、一学生在练习使用电磁打点计时器时，纸带上打出的不是圆点，而是一些短线，这可能是因为（）
A.打点计时器错接在直流电源上
B.电源电压不稳定
C.打点计时器使用的电压过高
D.振针到复写纸片的距离太小
7、当纸带与运动物体连接时，打点计时器在纸带上打出点痕，下列关于纸带上的点痕的说法中，正确的是( )
A．点痕纪录了运动的时间
B．点痕纪录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移
C．点痕在纸带上的分布情况，反映了物体的质量和形状
D．点痕在纸带上的分布情况，反映了物体的运动情况
8、练习使用电磁打点计时器的实验步骤如下：
A．把打点计时器固定在没有定滑轮的一端的长板上，把复写纸套在定位轴上，让连接小车的纸带穿过限位孔，并压在复写纸下面
B．把打点计时器接在6v以下的直流电源上
C．拉动纸带后，再接通电源
D．取下纸带，以纸带上起始点为O，依次在每个点上标出1,2,3…，用刻度尺分别量出两点间的距离，比较是否相等，判断是什么性质的运动
试纠正上面三处错误的地方。

⑴
⑵
⑶
9、一打点计时器所用电源是50Hz。

如图所示，纸带上的A点先通过计时器，A、B间历时 s,位移为 m，这段时间内纸带运动的平均速度是 m/s，BC段平均速度是 m/s，AD 段平均速度是 m/s。