用打點計時器測速度的教學設計

2024-05-13

用打點計時器測速度的教學設計

　　（一）知識與技能

　　1、了解兩種打點計時器的結構和工作原理。

　　2、會安裝并使用打點計時器。

　　3、理解根據紙帶測量速度的原理并測量瞬時速度。

　　4、明確速度—時間圖象的意義，描點法畫圖象的方法，并畫出該實驗中的速度—時間圖象。

　　（二）過程與方法

　　1、通過學生自己看打點計時器的說明書，培養學生獨立學習的能力。

　　2、通過對紙帶的處理過程培養學生獲取信息、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、通過畫速度—時間圖象培養學生用圖象法處理數據的能力，體驗物理工具在物理發展中的作用。

　　4、體驗實驗中理性思維的重要，既要動手，更要動腦。

　　（三）情感、態度與價值觀

　　1、感覺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、培養學生敢于創新和實事求是的科學態度和科學精神。

　　教學重點

　　1、打點計時器的使用。

　　2、由紙帶計算物體運動的瞬時速度。

　　3、畫物體的速度—時間圖象。

　　教學難點

　　1、對紙帶數據的處理。

　　2、畫圖象的方法。

　　教學方法

　　教師啟發、引導，學生自主閱讀、思考，親自動手實驗，并討論、交流學習成果。

　　教學過程

　　（一）課前準備

　　教師：課前布置學生預習本節實驗。

　　學生：學生看書明確實驗的各項任務及實驗儀器。

　　（二）進行新課

　　1、對“打點計時器的認識”的學習

　　教師：教師布置學生對照儀器看說明書，引導學生注意其重點部分

　　學生：觀察打點計時器并閱讀其使用說明書，明確兩種打點計時器的結構、各部分的名稱、工作原理及使用方法。

　　教師：指導學生動手練習使用打點計時器，并引導學生思考：紙帶上的點與小車的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。

　　學生：動手練習使用打點計時器，打出幾條紙帶，討論怎樣獲取數據，并用列表格的形式把數據列出。

　　教師：聽學生回答，進行點評和指導。

　　學生：思考20頁的思考與談論：怎樣根據紙帶上的點跡計算紙帶的平均速度?如果紙帶上的點跡分布不均，那么，點跡密集的地方表示運動的速度較大還是較小?

　　教師：聽學生回答，進行點評。

　　2、用打點計時器測量瞬時速度

　　教師：根據前面所學的瞬時速度的理論，引導學生怎樣計算實際運動中物體的瞬時速度。教師巡回指導。

　　學生：討論怎樣獲取數據，怎樣根據自己的紙帶計算不同時刻的瞬時速度并采用列表法有條理的列出。

　　3、用圖象表示速度

　　教師：引導學生思考怎樣畫出速度—時間圖象，為什么要用平滑的曲線“擬合”。

　　學生：根據前面計算的瞬時速度，畫出速度—時間圖象，同組各成員之間再次比較運動的區別，感受不同的運動規律。體會交流“擬合”的意義。

　　教師：聽學生回答，點評。

　　（三）課堂總結、點評

　　1、打點計時器的原理

　　實驗原理：(1)電磁打點計時器：它是利用電磁感應原理打點計時的一種儀器，當通過4—6V低壓交流電時，在線圈和永久磁鐵的作用下，振片便上下振動起來，位于振片一端的振針就跟著上下振動而打點，這時，如果紙帶運動，振針就在紙帶上打出一系列點，當交流電源頻率為50Hz時，它每隔0.02s打一點，即打出的紙帶上每相鄰兩點間的時間間隔為0.02s。

　　(2)電火花計時器：它是利用火花放電在紙帶上打出小孔而顯示點跡的計時儀器。當接通220V交流電源，按下脈沖輸出開關時，計時器發出的脈沖電流經接正極的放電針、墨粉紙盤到接負極的紙盤軸，產生火花放電，于是在運動紙帶上就打出一系列點跡。當電源頻率為50Hz時，它也是每隔0.02s打一次點，即打出的紙帶上每相鄰兩點間的時間間隔也是0.02s。

　　電火花計時器工作時，紙帶運動時受到的阻力小，比電磁打點計時器實驗誤差小。

　　打在紙帶上的點，記錄了紙帶運動的時間，如果把紙帶跟物體連在一起，紙帶上的點就相應地表示出運動物體在不同時刻的位置。

　　2、帶分析物體的運動情況并能計算平均速度。

　　(1)在紙帶上相鄰兩點間的時間間隔均為0.02s(電源頻率為50Hz)，所以點跡密集的地方表示紙帶運動的速度很小。

　　(2)根據v=△x/△t，求出在任意兩點間的平均速度，這里△x可以用直尺測量出兩點間的距離，△t為兩點間的時間間隔數與0.02s的乘積。這里必須明確所求的是哪兩點之間的平均速度。

　　3、粗略計算瞬時速度。

　　某點E的瞬時速度可以粗略地由包含E點在內的兩點間的平均速度來表示。

　　說明：在粗略計算E點的瞬時速度時，可利用公式v=△x/△t來求解，但須注意的是，如果取離E點越接近的兩點來求平均速度，這個平均速度越接近E點的瞬時速度，但是距離太小會使測量誤差增大，應該根據實際情況選取這兩個點。

　　4、v-t圖象與其畫法

　　為了更直觀地反映物體的運動情況，我們可以用v-t圖象來表示速度隨時間的變化規律。

　　以速度v為縱軸，時間t為橫軸建立直角坐標系，根據計算出的不同時刻對應的瞬時速度值，在坐標系中描點，最后用平滑曲線把這些點連接起來就得到了一條能夠描述速度v與時間t關系的圖象。

　　5、實驗器材