第四節(jié) 實驗用打點計時器測速度 - 陽光學(xué)習(xí)網(wǎng)

1、第四節(jié)實驗:用打點計時器測速度一、教學(xué)目標(biāo)知識與技能：1.了解電磁打點計時器和電火花打點計時器的基本構(gòu)成，知道打點計時器的計時原理，并學(xué)會使用打點計時器。2.通過實例學(xué)會根據(jù)紙帶上的點分析速度的變化情況，并學(xué)會測定平均速度。3.通過實例學(xué)會用打點計時器測量瞬時速度。4.學(xué)會用圖象表示速度變化規(guī)律的方法，理解用平滑曲線“擬合”坐標(biāo)系中描出的點來反映客觀規(guī)律的思想。過程與方法：1通過學(xué)生自己看打點計時器的說明書，培養(yǎng)學(xué)生獨立學(xué)習(xí)的能力2通過實驗得出物體的運動信息，用數(shù)學(xué)方法表述出來培養(yǎng)學(xué)生獲取信息、處理信息的能力，體會處理問題的方法，領(lǐng)悟如何間接測一些不能直接測量的物理量的方法3通過畫速度一時間圖

2、象培養(yǎng)學(xué)生用圖象法處理數(shù)據(jù)的能力，體驗數(shù)學(xué)工具在物理發(fā)展中的作用4體驗實驗中理性思維的重要，既要動手，更要動腦5經(jīng)歷科學(xué)探究過程，認(rèn)識科學(xué)探究的意義，嘗試應(yīng)用科學(xué)探究的方法研究物體運動情感態(tài)度與價值觀：1、體驗實驗中理性思維的重要,即要動手,又要動腦2、感受打點計時器的巧妙設(shè)計思路,體會物理原理在解決實際問題中的指導(dǎo)作用,增強將物理知識應(yīng)用于實際生活的意識3、經(jīng)歷實驗過程,體驗科學(xué)實驗過程的艱辛與喜悅,并樂于探索自然界的奧秘二、教學(xué)內(nèi)容剖析本節(jié)課的地位和作用：打點計時器是高中階段學(xué)習(xí)的一個重要的計時儀器，通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)要掌握打點計時器的工作原理和操作方法為后面對打點計時器的應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)

3、。本節(jié)課教學(xué)重點：1、學(xué)會使用打點計時器2、能根據(jù)紙帶計算物體運動的瞬時速度3、會用描點法描繪物體的速度-時間圖象,并從中獲取物理信息本節(jié)課教學(xué)難點：處理紙帶的方法,用描點法畫圖象的能力三、教學(xué)思路與方法注重培養(yǎng)學(xué)生的實驗素質(zhì)，實驗課以學(xué)生活動為主，各種活動應(yīng)有序進(jìn)行。指導(dǎo)學(xué)生閱讀課文、說明卡，對照課文和說明卡觀察儀器結(jié)構(gòu)、了解儀器功能、操作要領(lǐng)。認(rèn)真觀察實驗現(xiàn)象，小組之間可以交流、對比實驗情況。如有意識的變速拉動紙帶，觀察紙帶上打出的點起始部分、中間部分、最后部分有什么變化？其他小組打出的點有什么不同，這些差異都說明什么問題？以提高對實驗現(xiàn)象的觀察力。要求學(xué)生尊重原始測量的數(shù)據(jù)，不能隨意改動

4、，實驗測量的原始數(shù)據(jù)是研究實驗想象，尋找結(jié)論和規(guī)律的基本依據(jù)，也是檢驗、評價實驗結(jié)果的依據(jù)。尊重原始測量數(shù)據(jù)，是良好實驗素質(zhì)和可科學(xué)精神的具體體現(xiàn)。四、教學(xué)準(zhǔn)備打點計時器, 學(xué)生電源, 導(dǎo)線, 紙帶, 刻度尺, 小車細(xì)線及鉤碼, 坐標(biāo)紙五、課堂教學(xué)設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容師生互動設(shè)計意圖備注引入測定物體的運動速度并不是一件容易的事,特別是物體的速度在不斷變化時.為了簡化我們今天只研究物體的直線運動.當(dāng)物體沿直線運動時,其位移在不斷變化,要研究物體的運動,我們首先要準(zhǔn)確記錄物體的運動信息.怎樣記錄呢?師：提出設(shè)想：請兩位同學(xué)合作用彩筆和紙帶模擬打點計時器生：思考討論1. 彩筆打出的點能不能準(zhǔn)確記錄紙

5、帶的位置?2. 在打點時間間隔大致相同的情況下,紙帶拉動的快慢對紙帶上點的間隔有無影響?師：總結(jié):彩筆打出的點可以記錄紙帶的位置.但在打點時間間隔大致相同的情況下,紙帶拉動的快慢對紙帶上點的間隔有影響(拉的越慢紙帶上點越密,反之就會越稀疏)考慮到用手打點的時間間隔不能準(zhǔn)確相等,所以無法準(zhǔn)確測定物體的運動速度.原因在哪?生:原因出在用手打點時的時間間隔不能嚴(yán)格相等,要是有一臺打點時間間隔嚴(yán)格相等的儀器問題就可以解決了。培養(yǎng)學(xué)生動手實驗的能力以及分析實驗的能力 電磁打點計時器電磁打點計時器是一種使用交流電的計時儀器.工作電壓為46V.當(dāng)電源頻率為50Hz時, 打點計時器每隔0.02s打一

6、個點. 通電前把紙帶穿過限位孔并壓在復(fù)寫紙的下面.通電時,線圈產(chǎn)生的交變磁場使振動片磁化,振動片的一端位于永久磁鐵的磁場中,由于振動片的磁極隨著電流方向的改變而不斷變化,在永久磁鐵的作用下,振動片將上下振動.其振動周期與線圈中交流電的周期一致,即為0.02s.如果紙帶運動振動片一端的振針就會在紙帶上打出一系列的點.師：布置學(xué)生仔細(xì)觀察實物，閱讀說明書生：對照實物認(rèn)真閱讀說明書。思考:電磁打點計時器用低壓交流電源工作,能不能用直流電源呢,為什么?師：總結(jié)若使用直流電振動片將無法振動, 打點計時器將打不出點!培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和思考解決問題的能力。 電火花打點計時器電火花打點計時器的工作

7、電壓是220V的交流電.使用時將電源插頭直接插在交流220V插座內(nèi)就可以了.點火花打點計時器用墨粉和電火花打點.墨粉盤夾在兩條紙帶之間,當(dāng)按下脈沖輸出開關(guān)時會產(chǎn)生高溫電火花,高溫電火花可以使墨粉汽化在紙帶上.當(dāng)輸入交流電的頻率是50Hz時,電火花打點計時器也每隔0.02s打一個點.師：布置學(xué)生閱讀電火花打點計時器的說明書，明確打點計時器的結(jié)構(gòu),各個部分的名稱,工作原理及使用方法.生：對照實物認(rèn)真閱讀說明書。思考: 電火花打點計時器用220伏交流電源工作,能不能用直流電源呢,為什么?師：從原理上講兩種打點計時器哪中誤差更小,為什么?生：討論思考師：總結(jié):電磁打點計時器使用時阻力較大:阻力包括振針

8、和紙帶間的摩擦以及限位孔和紙帶間的摩擦.而電火花打點計時器在使用過程中阻力極小,這極小的阻力來自紙帶運動的本身而不是打點時產(chǎn)生的,因而系統(tǒng)誤差較小.同時電火花打點計時器操作簡易,安全可靠.培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和思考解決問題的能力。 練習(xí)使用打點計時器練習(xí)使用打點計時器主要包括兩個方面，一是打點計時器的安裝，特別是紙帶的安裝；二是用紙帶上的點研究物體的運動師：電磁打點計時器中怎樣安放復(fù)寫紙和紙帶?生：討論回答師：將復(fù)寫紙?zhí)自趶?fù)寫紙定位銷上,推動調(diào)節(jié)片可以調(diào)節(jié)復(fù)寫紙位置.將紙帶從復(fù)寫紙圓片下穿過即可。師：總結(jié)，振針打的點不清晰或打不出點可能有哪些情況?怎樣調(diào)節(jié)?生：討論回答師：總結(jié)， 1.

9、可能是復(fù)寫紙該換新的了2.可能是振動片的振動幅度太小了,可以調(diào)節(jié)振動片的位置3.可檢查壓紙框的位置是否升高而阻礙了振動片使振針打不到紙帶上,可將壓紙框向下調(diào)節(jié)到原來的位置4.可能是振針的位置太高,調(diào)節(jié)振針直到能打出點為止5.可能是選擇的46V的電壓太低,可適當(dāng)調(diào)高電壓,但不得超過10V師：讓學(xué)生在教師的指導(dǎo)下按步驟有序操作生：親自動手操作牽拉紙帶進(jìn)行實驗，體會運動速度變化情況，注意測量點與打點的區(qū)別，并學(xué)會靈活選定測量點。師：怎樣根據(jù)紙帶上的點跡計算紙帶的平均速度?生：討論回答師：總結(jié):測出兩個點的距離 ,數(shù)出兩個點之間有n段時間間隔,則 .在用公式即可計算出平均速度培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范進(jìn)行實驗操作的

10、習(xí)慣 用打點計時器測量瞬時速度用某段時間內(nèi)的平均速度來粗略的代替這段時間內(nèi)的某點的瞬時速度.所取的時間間隔越接近該點計算出的瞬時速度就越精確.師： 布置學(xué)生選取紙帶進(jìn)行計算訓(xùn)練生：用該方法計算出圖中各點的瞬時速度填入課本24頁的表2中  用圖象表示速度1、建立坐標(biāo)系，設(shè)定合適的刻度，注明單位。2、嚴(yán)格按實驗數(shù)據(jù)描點，根據(jù)點的分布分析速度的變化特點。3、描出的點是不連續(xù)的，之所以要用平滑曲線來“擬合”實驗中描出的點，是因為各個時刻都有速度，速度隨時間是連續(xù)變化的，而實驗中又不可能把所有時刻的速度都測出來。師： 介紹畫圖象的步驟生： 實際動手畫圖象訓(xùn)練學(xué)生處理數(shù)據(jù)的能

11、力，培養(yǎng)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒瀾B(tài)度 小結(jié)電磁打點計時器和電火花計時器都是記錄運動物體在一定時間間隔內(nèi)位移的儀器vt圖象：表示做直線運動物體的速度隨時間變化的規(guī)律某段時間圖線與時間軸圍成的面積值表示該段時間內(nèi)物體通過的位移大小形狀一樣的圖線，在不同圖象中所表示的物理規(guī)律不同師：引導(dǎo)總結(jié)生：自主總結(jié)培養(yǎng)學(xué)生的自主總結(jié)能力 布置作業(yè)教材第2627頁“問題與練習(xí)”   六、視野拓展J02011型數(shù)字計時器使用方法(1)使用前的檢查與調(diào)整：第一步，先不插入光電門，把功能轉(zhuǎn)換開關(guān)K1撥向S1計時檔，打開電源開關(guān)，數(shù)碼管應(yīng)跳字。第二步，把兩個光電門分別插入輸入插座“

12、”、“”，數(shù)碼管應(yīng)停止跳字；如果仍不斷跳字，表明光電門的發(fā)光管光線沒照準(zhǔn)接受管，或者光電門的四芯插頭沒插好，應(yīng)仔細(xì)加以調(diào)整，直至數(shù)碼管停止跳字為止。第三步，檢查清零性能，按一下“復(fù)位”鈕，數(shù)碼管應(yīng)全部清零；間隔2、3秒鐘連續(xù)接通電源，數(shù)碼管應(yīng)能自動全部清零。儀器接通電源后，要經(jīng)五分鐘預(yù)熱，使時基脈沖達(dá)到穩(wěn)定后，再開始使用。(2)S1檔計時：K1置“S1”檔，對任一光電門遮光，便開始計時，露光則停止計時。數(shù)碼管顯示的數(shù)字為遮光的時間值。(3)S2檔計時：K1置“S2”檔，對任一光電門第一次遮光即開始計時，第二次遮光則停止計時。數(shù)碼管顯示的數(shù)字為兩次遮光間隔的時間值。S1和S2檔計時所得時間值的讀數(shù)，為數(shù)碼管顯示的數(shù)字與所取的時基信號單位之