高中物理人教版必修1教案 實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度1

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111 1.4 實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度 新課標(biāo)要求 （一）知識(shí)與技能 1、了解兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的結(jié)構(gòu)和工作原理。 2、會(huì)安裝并使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。 3、理解根據(jù)紙帶測(cè)量速度的原理并測(cè)量瞬時(shí)速度。 4、明確速度—時(shí)間圖象的意義，描點(diǎn)法畫(huà)圖象的方法，并畫(huà)出該實(shí)驗(yàn)中的速度—時(shí)間圖象。 （二）過(guò)程與方法 1、通過(guò)學(xué)生自己看打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的說(shuō)明書(shū)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)的能力。 2、通過(guò)對(duì)紙帶的處理過(guò)程培養(yǎng)學(xué)生獲取信息、處理信息的能力，體會(huì)處理問(wèn)題的方法，領(lǐng)悟如何間接測(cè)一些不能直接測(cè)量的物理量的方法。 3、通過(guò)畫(huà)速度—時(shí)間圖象培養(yǎng)學(xué)生用圖象法處理數(shù)據(jù)的能力，體驗(yàn)數(shù)學(xué)工具在物理發(fā)展中的作用。 4、體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)中理性思維的重要，既要?jiǎng)邮?，更要?jiǎng)幽X。 （三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀 1、感覺(jué)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的巧妙設(shè)計(jì)思路，體會(huì)物理原理在解決實(shí)際問(wèn)題中的指導(dǎo)作用，增強(qiáng)將物理知識(shí)應(yīng)用于生活實(shí)際的意識(shí)。 2、經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)過(guò)程，體驗(yàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的艱辛與喜悅，并樂(lè)于探索自然界的奧妙。 3、培養(yǎng)學(xué)生敢于創(chuàng)新和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。 教學(xué)重點(diǎn) 1、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用。 2、由紙帶計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度。 3、畫(huà)物體的速度—時(shí)間圖象。 教學(xué)難點(diǎn) 1、 對(duì)紙帶數(shù)據(jù)的處理。 2、 畫(huà)圖象的方法。 教學(xué)方法 教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生自主閱讀、思考，親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，并討論、交流學(xué)習(xí)成果。 教學(xué)過(guò)程 （一）課前活動(dòng) 教師活動(dòng)：課前布置學(xué)生預(yù)習(xí)本節(jié)實(shí)驗(yàn)。 學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生看書(shū)明確實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)任務(wù)及實(shí)驗(yàn)儀器。 （二）進(jìn)行新課 1、對(duì)“打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的認(rèn)識(shí)”的學(xué)習(xí) 教師活動(dòng)：教師布置學(xué)生對(duì)照儀器看說(shuō)明書(shū)，引導(dǎo)學(xué)生注意其重點(diǎn)部分 學(xué)生活動(dòng)：觀察打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并閱讀其使用說(shuō)明書(shū)，明確兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的結(jié)構(gòu)、各部分的名稱、工作原理及使用方法。 教師活動(dòng)：指導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并引導(dǎo)學(xué)生思考：紙帶上的點(diǎn)與小車的位移和時(shí)間是如何對(duì)應(yīng)的，怎樣將紙帶上的點(diǎn)變成相關(guān)的數(shù)據(jù)。 學(xué)生活動(dòng)：動(dòng)手練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，打出幾條紙帶，討論怎樣獲取數(shù)據(jù)，并用列表格的形式把數(shù)據(jù)列出。 教師活動(dòng)：聆聽(tīng)學(xué)生回答，進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和指導(dǎo)。 學(xué)生活動(dòng)：思考23頁(yè)的思考與談?wù)摚涸鯓痈鶕?jù)紙帶上的點(diǎn)跡計(jì)算紙帶的平均速度？如果紙帶上的點(diǎn)跡分布不均，那么，點(diǎn)跡密集的地方表示運(yùn)動(dòng)的速度較大還是較小？ 教師活動(dòng)：聆聽(tīng)學(xué)生回答，進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。 2、用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量瞬時(shí)速度 教師活動(dòng)：根據(jù)前面所學(xué)的瞬時(shí)速度的理論，引導(dǎo)學(xué)生怎樣計(jì)算實(shí)際運(yùn)動(dòng)中物體的瞬時(shí)速度。教師巡回指導(dǎo)。 學(xué)生活動(dòng)：討論怎樣獲取數(shù)據(jù)，怎樣根據(jù)自己的紙帶計(jì)算不同時(shí)刻的瞬時(shí)速度并采用列表法有條理的列出。 3、用圖象表示速度 教師活動(dòng)：引導(dǎo)學(xué)生思考怎樣畫(huà)出速度—時(shí)間圖象，為什么要用平滑的曲線“擬合”。 學(xué)生活動(dòng)：根據(jù)前面計(jì)算的瞬時(shí)速度，畫(huà)出速度—時(shí)間圖象，同組各成員之間再次比較運(yùn)動(dòng)的區(qū)別，感受不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。體會(huì)交流“擬合”的意義。 教師活動(dòng)：聆聽(tīng)學(xué)生回答，點(diǎn)評(píng)。 （三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng) 1、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的原理構(gòu)造（如圖） 實(shí)驗(yàn)原理：（1）電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：它是利用電磁感應(yīng)原理打點(diǎn)計(jì)時(shí)的一種儀器，當(dāng)通過(guò)4—6V低壓交流電時(shí)，在線圈和永久磁鐵的作用下，振片便上下振動(dòng)起來(lái)，位于振片一端的振針就跟著上下振動(dòng)而打點(diǎn)，這時(shí)，如果紙帶運(yùn)動(dòng) ，振針就在紙帶上打出一系列點(diǎn)，當(dāng)交流電源頻率為50Hz時(shí)，它每隔0.02s打一點(diǎn)，即打出的紙帶上每相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02s。 （2）電火花計(jì)時(shí)器：它是利用火花放電在紙帶上打出小孔而顯示點(diǎn)跡的計(jì)時(shí)儀器。當(dāng)接通220V交流電源，按下脈沖輸出開(kāi)關(guān)時(shí)，計(jì)時(shí)器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)接正極的放電針、墨粉紙盤(pán)到接負(fù)極的紙盤(pán)軸，產(chǎn)生火花放電，于是在運(yùn)動(dòng)紙帶上就打出一系列點(diǎn)跡。當(dāng)電源頻率為50Hz時(shí)，它也是每隔0.02s打一次點(diǎn)，即打出的紙帶上每相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔也是0.02s。 電火花計(jì)時(shí)器工作時(shí)，紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力小，比電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器實(shí)驗(yàn)誤差小。 打在紙帶上的點(diǎn)，記錄了紙帶運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，如果把紙帶跟物體連在一起，紙帶上的點(diǎn)就相應(yīng)地表示出運(yùn)動(dòng)物體在不同時(shí)刻的位置。 2、帶分析物體的運(yùn)動(dòng)情況并能計(jì)算平均速度。 （1）在紙帶上相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔均為0.02s（電源頻率為50Hz），所以點(diǎn)跡密集的地方表示紙帶運(yùn)動(dòng)的速度很小。 （2）根據(jù)v=△x/△t，求出在任意兩點(diǎn)間的平均速度，這里△x可以用直尺測(cè)量出兩點(diǎn)間的距離，△t為兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔數(shù)與0.02s的乘積。這里必須明確所求的是哪兩點(diǎn)之間的平均速度。 3、粗略計(jì)算瞬時(shí)速度。 某點(diǎn)E的瞬時(shí)速度可以粗略地由包含E點(diǎn)在內(nèi)的兩點(diǎn)間的平均速度來(lái)表示。如圖1.4-1， vE≈vDG，或vE=vDF。 說(shuō)明：在粗略計(jì)算E點(diǎn)的瞬時(shí)速度時(shí)，可利用公式v=△x/△t來(lái)求解，但須注意的是，如果取離E點(diǎn)越接近的兩點(diǎn)來(lái)求平均速度，這個(gè)平均速度越接近E點(diǎn)的瞬時(shí)速度，但是距離太小會(huì)使測(cè)量誤差增大，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選取這兩個(gè)點(diǎn)。 4、v-t圖象與其畫(huà)法 為了更直觀地反映物體的運(yùn)動(dòng)情況，我們可以用v-t圖象來(lái)表示速度隨時(shí)間的變化規(guī)律。 以速度v為縱軸，時(shí)間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系，根據(jù)計(jì)算出的不同時(shí)刻對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度值，在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，最后用平滑曲線把這些點(diǎn)連接起來(lái)就得到了一條能夠描述速度v與時(shí)間t關(guān)系的圖象。 5、實(shí)驗(yàn)器材 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（或電火花計(jì)時(shí)器）及紙帶、刻度尺、電源、導(dǎo)線等。 6、注意事項(xiàng) （1）電源電壓要符合要求，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)使用10V以下的交流電源；電火花計(jì)時(shí)器要使用220V交流電源。 （2）實(shí)驗(yàn)前要檢查打點(diǎn)的穩(wěn)定性和清晰程度，必要時(shí)要進(jìn)行調(diào)節(jié)或更換器材。 （3）使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器穩(wěn)定后再用手拉紙帶。 （4）手拉紙帶時(shí)，速度應(yīng)快一些，以防點(diǎn)跡太密集。 （四）實(shí)例探究 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及應(yīng)用 ［例1］一同學(xué)在使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，紙帶上點(diǎn)不是圓點(diǎn)而是一些短線，這可能的原因是（ ） A．接在直流電源上 B．電源電壓不穩(wěn) C．電源頻率不穩(wěn) D．打點(diǎn)針壓得過(guò)緊 解析：A．接在直流電源上不會(huì)打點(diǎn)。A錯(cuò)。 B．打點(diǎn)與電壓是否穩(wěn)定無(wú)關(guān)，點(diǎn)痕重輕與電壓有關(guān)。B錯(cuò)。 C．頻率不同打的點(diǎn)仍為圓點(diǎn)。故C錯(cuò)。 D．打點(diǎn)針壓得過(guò)緊。針和紙接觸時(shí)間長(zhǎng)，打出一些短線。D正確。 答案：D 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器直接測(cè)量的量 ［例2］電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用交流電源的計(jì)時(shí)儀器，根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙 帶，我們可以從紙帶上直接得到的物理量是（ ） A．時(shí)間間隔 B．位移 C．加速度 D．平均速度 解析：從打下的紙帶上數(shù)一下點(diǎn)的個(gè)數(shù)就知道時(shí)間，因?yàn)閮蓚€(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s.故A選項(xiàng)正確。 用刻度尺量一下任意兩個(gè)點(diǎn)間的距離，就知道了物體的位移。故B選項(xiàng)正確。 從紙帶上不能直接得到加速度、平均速度，只可以間接計(jì)算。故C、D選項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案：AB ［例3］ 用接在50 Hz 交流電源上的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，測(cè)定小車速度，某次實(shí)驗(yàn)中得到一條紙帶，如下圖所示，從比較清晰的點(diǎn)起，每五個(gè)打印點(diǎn)取一個(gè)記數(shù)點(diǎn)，分別標(biāo)明0、l、2、3、4……，量得0與 1兩點(diǎn)間距離x1=30mm，3與4兩點(diǎn)間的距離x2=48mm，則小車在0與1兩點(diǎn)間平均速度為 m／s。 解析：0～1兩點(diǎn)間的平均速度m/s 課余作業(yè) 1、思考P22“說(shuō)一說(shuō)”欄目中提出的問(wèn)題， 2、完成P24“問(wèn)題與練習(xí)”中的問(wèn)題。 3、閱讀教材P23“科學(xué)漫步”《氣墊導(dǎo)軌和數(shù)字計(jì)數(shù)器》短文，思考并回答文后提出的問(wèn)題。 111