1、1.4 打點計時器測速度教學設計【教材分析 】打點計時器是高中一個重要的計時儀器，計時的同時還能記錄物體的運動情況，這對高一新生來說是全新的。通過對打點計時器的了解，掌握其使用方法。平均速度和瞬時速度是本節的難點，教材用極限的思想，從平均速度過渡到瞬時速度。加強對瞬時速度的理解，拉近物理與生活、模型與實際的距離，培養學生從不同角度看同一問題的素養和學生的發散思維。用圖像表示物理量的變化，在生活中是十分常見的方法，本書在這方面加強了很多。在過去教材中“用平滑曲線把點連起來”改換為“根據所描點子”的分布和走向嘗試用條曲線來“擬合”這些測量點，即將驗證性實驗換為探究性實驗，思路不一樣、邏輯線索不一樣

2、。此外，讓學生體會圖象在反映兩物理量關系時的優越性。本節內容從知識到能力要求均很高，特別對剛入高中的新生來說有難度，更具有吸引力和挑戰性。一、【教學目標 】1、知識與技能（ 1）了解打點計時器的計時原理，會安裝并使用打點計時器（ 2）理解紙帶中包含的物體運動的信息( 時間、位置、時刻 )，并根據紙帶測量物體速度。（ 3）明確 v-t 圖象的物理意義、描點法畫圖象的方法，并能畫出該實驗中的速度一時間圖象從、圖象中獲取有用的信息2、過程與方法（ 1）通過實驗得出物體的運動信息，用數學方法表述出來，培養學生獲取信息、處理信息的能力，體會處理問題的方法，領悟如何間接測一些不能直接測量的物理量的方法（

3、2）通過畫速度一時間圖象培養學生用圖象法處理數據的能力，體驗數學工具在物理發展中的作用（ 3）體驗實驗中理性思維的重要，既要動手，更要動腦了解極限思想在處理模型和實際中的作用。3、情感態度與價值觀（ 1）感受打點計時器的巧妙設計思路，體會物理原理在解決實際問題中的指導作用，增強將物理知識應用于生活實際的意識（ 2）經歷實驗過程，體驗科學實驗過程的艱辛與喜悅，并樂于探索自然界的奧妙（ 3）體驗用圖象的方法描述物理現象的樂趣，培養用數學方法處理物理問題的意識、敢于創新和實事求是的科學態度和科學精神（ 4）培養合作與交流精神， 將自己的見解與他人交流的愿望， 養成在合作中既堅持原則又尊重他人的習慣二

4、、教學重點、難點 ：1、教學重點 ：（ 1）學會使用打點計時器 （2） 能根據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一時間圖象，并從中獲取物理信息2、教學難點：處理紙帶的方法，用描點法畫圖象的能力三、教學方法： 探究法、講授法、討論法教具準備 ：打點計時器、電火花計時器、學生電源、導線、紙帶、 刻度尺 , 小車細線及鉤碼 , 坐標紙【教學過程 】 新課導入 直接測量物體運動的速度在技術上是比較復雜的，我們在測量時可以嘗試通過測量物體運動的時間和位移，再經過計算或作圖來判斷物體的運動情況在實驗中，我們可以使用秒表和尺子，直接測量物體運動的時間和位移，但當物體運動速度太快時，采

5、用這種方法的測量誤差較大. 而且物體的速度是在不斷變化的. 為了簡化我們今天只研究物體的直線運動 . 當物體沿直線運動時 , 其位移在不斷變化 , 要研究物體的運動 , 我們首先要準確記錄物體的運動信息 . 怎樣記錄呢 ?課堂活動： 請同桌的兩位同學合作用彩筆和紙帶模擬打點計時器.思考： 1.彩筆打出的點能不能準確記錄紙帶的位置?2. 相鄰兩點的距離跟牽動紙帶的速度有什么關系？3.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?【交流與討論】總結 : 彩筆打出的點可以記錄紙帶的位置的間隔有影響( 拉的越慢紙帶上點越密. 但在打點時間間隔大致相同的情況下, 紙帶拉動的快

6、慢對紙帶上點, 反之就會越稀疏) 考慮到用手打點的時間間隔不能準確相等, 所以無法準確測定物體的運動速度. 原因在哪 ?學生 : 原因出在用手打點時的時間間隔不能嚴格相等, 要是有一臺打點時間間隔嚴格相等的儀器問題就可以解決了 . 新課教學 教師 : 我們今天要介紹的打點計時器就是可以精確記錄時間間隔和位移的儀器.-引出課題師：通過預習，書上給我們介紹了哪兩種打點計時器？生：電磁打點計時器和電火花打點計時器.一、電磁打點計時器通過學案預習學習大家明確電磁打點計時器的結構, 各部分的名稱 ,工作原理及使用方法 .總結 : 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4 6V. 當電源頻

7、率為50Hz 時 ,打點計時器每隔 0.02s 打一個點 . 通電前把紙帶穿過限位孔并壓在復寫紙的下面 . 通電時 , 線圈產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.【交流與討論】電磁打點計時器使用低壓交流電源工作，能不能使用直流電源，為什么?分析總結： 原理中是靠電流方向的改變來改變磁鐵的磁場方向，從而促使振動片上下振動，并且振動片的振動周期與電源的電流變化周期一致

8、若使用50 Hz 的交流電，打點的時間間隔為002 s 這個值正好是電源頻率的倒數若使用直流電振動片將無法振動, 打點計時器將打不出點!二、 電火花打點計時器通過學案預習學習大家明確電火花計時器的結構, 各部分的名稱 , 工作原理及使用方法 .總結 : 電火花打點計時器可以代替電磁打點計時器使用. 與電磁打點計時器不同的是 : 電火花打點計時器的工作電壓是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, 當按下脈沖輸出開關時會產生高溫電火花 , 高溫電火花可以使墨粉汽化在紙帶上. 當輸入交流電的頻

9、率是50Hz 時 , 電火花打點計時器也每隔0.02s打一個點 . 實驗是紙帶的兩面可以重復使用 , 注意降低實驗成本 .【交流與討論】從原理上講兩種打點計時器哪種誤差更小,為什么?總結 : 電磁打點計時器使用時阻力較大: 阻力包括振針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生的, 因而系統誤差較小 . 同時電火花打點計時器操作簡易,安全可靠 .【交流與討論】 打點計時器能記錄哪些信息? 時間 ( 時間間隔 ) 和位移課堂訓練 ： 電磁打點計時器的打點周期取決于(B )A交流電壓的高低B 交流電的頻率C 永久

10、磁鐵的磁性強弱D振針與復寫紙間的距離三、練習使用打點計時器通過學案預習學習指導學生動手練習使用打點計時器，并引導學生思考：紙帶上的點與小車位移和時間是如何對應的，怎樣將紙帶上的點變成相關的數據【交流與討論】教師指導學生引導學生思考下列問題并練習使用打點計時器:問題 1.電磁打點計時器中怎樣安放復寫紙和紙帶?總結 : 將復寫紙套在復寫紙定位銷上, 推動調節片可以調節復寫紙位置問題 2.振針打的點不清晰或打不出點可能有哪些情況?怎樣調節 ?總結 :1. 可能是復寫紙該換新的了. 將紙帶從復寫紙圓片下穿過即可.2. 可能是振動片的振動幅度太小了 , 可以調節振動片的位置3.可檢查壓紙框的位置是否升高

11、而阻礙了振動片使振針打不到紙帶上, 可將壓紙框向下調節到原來的位置4. 可能是振針的位置太高 , 調節振針直到能打出點為止5. 可能是選擇的 4 6V 的電壓太低 , 可適當調高電壓 , 但不得超過 10V問題 3. 為什么要先打開電源讓打點計時器先工作12s 再松手打紙帶 ?可不可以先松手再打開打點計時器的電源 ?總結 : 打點計時器打開電源后要經過一個短暫的時間才能穩定工作, 所以應先打開電源讓打點計時器工作1 2s 后才能松手打紙帶 . 這樣做可以減小誤差問題 4. 打點計時器打完點后要及時關閉電源, 這樣做有什么好處 ?總結 : 因打點計時器是按照間歇性工作設計的, 長期工作會導致線圈

12、發熱而損壞問題 5. 處理紙帶時從某個能看清楚的點開始, 往后數出 n 個點 , 這些點之間的時間間隔應該怎樣確定?總結 : 每 2 個相鄰的點之間的時間間隔是0.02s,n個點之間的時間間隔為 (n-1)倍的 0.02s問題 6. 怎樣根據紙帶上的點跡計算紙帶的平均速度?先介紹“計時點”和“計數點” （教師畫出一條模擬的紙帶）：相鄰兩個計時點間的時間間隔為T=0.02s，同時計時點間的距離也很小，為了減小誤差，我們可以選取某些計時點，比如1、 2 中間隔兩個計時點，2、3 中間也隔兩個， 3、 4 中間還是隔兩個，我們給選出的點命名叫計數點.總結 : 測出兩個計數點的距離x, 數出兩個計數點

13、之間有n 段時間間隔 , 則 t=nT . 再用公式 v=x/t 即可計算出平均速度【課堂訓練】打在紙帶上的點，記錄了紙帶的運動時間如果把紙帶和運動的物體連接在一起， 紙帶上的點就相應地表示出運動物體在不同時刻的位置 研究紙帶上的點子之間的間隔，就可以了解運動物體在不同時間內發生的位移，從而了解物體的運動情況 用簡短的語言描述示每條紙帶記錄的物體的運動情況四 用打點計時器測量瞬時速度思想方法 : 用某段時間內的平均速度來粗略的代替這段時間內的某點的瞬時速度. 所取的時間間隔越接近該點計算出的瞬時速度就越精確.如圖 : 要計算E 點的瞬時速度可以用 D-E的平均速度來替代, 也可以用 E F 的

14、平均速度來替代, 還可以用D F 的平均速度來替代. 這三種方法中D F 包含 E 點且比較靠近E點, 所以用 D F 的平均速度來替代E 點的瞬時速度是最精確的!學生根據粗略表示某點瞬時速度的方法，選擇合適的計數點，測量包含這個點的一段時間內的位移X，同時記錄對應的時間t ，填入課本21 頁中設計好的表1 中表 1 中各點附近的平均速度，把它當作計時器打下這些點時的瞬時速度，抄入課本22 頁表 2 中從該表中能粗略看出手拉紙帶運動的速度變化情況【課堂訓練】如圖，打點計時器所用電源的頻率為 50 Hz ，某次實驗中得到一條紙帶，用毫米刻度尺測出各點問的距離為：AC=14O mm，AD=25.0

15、 mm那么由此可以算出紙帶在 AC間的平均速度為 O.35 m s，紙帶在 AD間的平均速度為 O.42 ms；B 點的瞬時速度更接近于 O35 m s五、用圖象表示速度在表 2 中我們只能粗略得知紙帶在有些間斷的點的速度. 要想知道紙帶的速度變化規律我們還要借助于圖象，用圖象來表示物體的運動速度呢?【交流與討論】總結 : 在坐標紙上建立直角坐標系, 用縱坐標表示物體的運動速度, 用橫坐標表示時間, 根據表 2 中各個時刻的速度 , 將 (v,t)作為一組坐標在圖象中描點, 將點連線后得出的圖象稱為速度- 時間圖象 (v-t圖象 ), 簡稱速度圖象 .學生實際操作 : 在坐標紙上建立坐標系描點作圖思考 : 從根據實際測量數據所描出的點的走向可以大致看出紙帶的速度變化規律. 在把點連成線的時候我們是用折線來連還是用光滑的曲線來連呢?【交流與討論】總結 : 速度的變化應該是比較平滑的 , 所以 , 如果用一條平滑的曲線來”擬合”這些點應該更符合實際情況 . 課堂小結 指導學生橫向比較記憶兩種打點計時器的工作電壓、工作原理、結構 布置作業 紙帶處理并完成實驗報告冊主板書 ：板書設計4.1用打點計時器測速度一、打點計時器種類電磁打點計時器電火花打點計時器.強調電磁打點計時器的使用步驟.（1）電磁打點計時器工作電壓： 10V 以下