《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求是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范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。