實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度說(shuō)課稿教案

1、實(shí)驗(yàn)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度1、 教材分析物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué).本節(jié)課為實(shí)驗(yàn)課，目的是讓學(xué)生自主探 究學(xué)習(xí)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用方法，測(cè)定物體牽引紙帶的速度，并嘗試用圖象的方法 來(lái)表示速度隨時(shí)間變化的關(guān)系.根據(jù)瞬時(shí)速度是在無(wú)限短時(shí)間內(nèi)的平均速度的思 想方法，讓學(xué)生用求平均速度的方法，粗略表示物體運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度.教材這樣處理更進(jìn)一步加深了上節(jié)課對(duì)平均速度和瞬時(shí)速度概念的理解.當(dāng)然這種用平均速度代替瞬時(shí)速度的方法，在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中有它的準(zhǔn)確性，這要在下一章中 學(xué)習(xí)，在此可不必要向?qū)W生介紹這種結(jié)論性的知識(shí)， 以免沖淡學(xué)習(xí)重點(diǎn)，加重學(xué) 生負(fù)擔(dān).本節(jié)課旨在讓學(xué)生學(xué)到科學(xué)實(shí)驗(yàn)中探究的方法，而不是注重探

2、究的結(jié)果 多么完美，所以千萬(wàn)不能讓學(xué)生養(yǎng)成不尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)、拼湊實(shí)驗(yàn)結(jié)果的習(xí)慣.要讓學(xué)生在親身體驗(yàn)描點(diǎn)法作圖象的思想方法，向?qū)W生講清圖象的橫、縱坐標(biāo)，描點(diǎn)法，圖象的物理意義.要充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，讓學(xué)生積極參與.教師要 補(bǔ)充一些更為典型的、學(xué)生非常熟悉的、不一定是物理方面的圖象，要突出圖象 的直觀性，使學(xué)生對(duì)圖象的作用有更多、 更深入的了解，為本節(jié)建立物理圖象來(lái) 分析、尋找物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律打下基礎(chǔ).2、 教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能1 .了解打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)原理，理解紙帶中包含的物體運(yùn)動(dòng)的信息（時(shí)間、 位移）.2 .會(huì)安裝并使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，理解根據(jù)紙帶測(cè)量速度的原理并測(cè)量瞬時(shí)速度.3 .明確速度一時(shí)間

3、圖象的物理意義，描點(diǎn)法畫圖象的方法，并畫出該實(shí)驗(yàn)中 的速度一時(shí)間圖象，能從圖象中獲取有用的信息.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，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)的能力.2 .通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出物體的運(yùn)動(dòng)信息，用數(shù)學(xué)方法表述出來(lái).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)悟如何問(wèn)接測(cè)一些不能直接測(cè)量的物 理量的方法.3 .通過(guò)畫速度一時(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 .5 .經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程，認(rèn)識(shí)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(yùn)動(dòng).情感態(tài)度與價(jià)值觀1 .感受打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的巧妙設(shè)計(jì)思

4、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 .體驗(yàn)用圖象的方法描述物理現(xiàn)象的樂(lè)趣.培養(yǎng)學(xué)生用數(shù)學(xué)方法處理物理問(wèn) 題的意識(shí).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 .4 .培養(yǎng)學(xué)生合作與交流的精神，有將自己的見(jiàn)解與他人交流的愿望，養(yǎng)成在 合作中既堅(jiān)持原則又尊重他人的習(xí)慣.3、 教學(xué)重點(diǎn)1 .學(xué)會(huì)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.2 .能根據(jù)紙帶計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度.3 .會(huì)用描點(diǎn)法描繪物體的速度一時(shí)間圖象，并從中獲取物理信息.4、 教學(xué)難點(diǎn)處理紙帶的方法，用描點(diǎn)法畫圖象的能力.5、 教學(xué)

5、過(guò)程新課導(dǎo)入測(cè)定物體的速度并不是一件很容易的事情， 特別是當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度在不停 變化時(shí)，測(cè)定某時(shí)刻的速度更是比較困難的， 如上下飛舞的蝴蝶，要確定它某一 時(shí)刻的速度是很困難的.我們現(xiàn)在只研究直線運(yùn)動(dòng)的速度的測(cè)量問(wèn)題.當(dāng)物體沿直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其位移在不斷變化，要研究物體的運(yùn)動(dòng)，我們首先要 準(zhǔn)確記錄物體運(yùn)動(dòng)的信息.直接測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的速度在技術(shù)上是比較復(fù)雜的，我們?cè)跍y(cè)量時(shí)可以嘗試通過(guò)測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和位移， 再經(jīng)過(guò)計(jì)算或作圖來(lái)判斷 物體的運(yùn)動(dòng)情況.在實(shí)驗(yàn)中，我們可以使用秒表和尺子，直接測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的時(shí) 問(wèn)和位移，但當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)速度太快時(shí)，采用這種方法的測(cè)量誤差較大.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就是一種記錄物體運(yùn)動(dòng)位移和

6、時(shí)間信息的儀器， 我們可以通過(guò)測(cè)量位移和時(shí)間 來(lái)計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的速度以及速度的變化快慢.【課堂活動(dòng)】作為同桌的兩位同學(xué)合作，簡(jiǎn)易模擬打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.1 .同桌兩位同學(xué)之間，一位同學(xué)手拿一枝彩色畫筆，另一位同學(xué)牽動(dòng)一條寬 約1 cm的長(zhǎng)紙帶，使紙帶在你的筆下沿著直線緩慢向前移動(dòng).你按照一定的時(shí)間 間隔點(diǎn)擊紙帶（比如每秒1次，或每秒2次），比比看，看誰(shuí)牽動(dòng)紙帶的速度變 化最小.想一想，相鄰兩點(diǎn)的距離跟牽動(dòng)紙帶的速度有什么關(guān)系 ？牽動(dòng)紙帶的快慢 不均勻，對(duì)相鄰兩點(diǎn)所表示的時(shí)間有沒(méi)有影響 ？2 .兩位同學(xué)競(jìng)走比賽，為了比較他們的運(yùn)動(dòng)情況，現(xiàn)在讓每位同學(xué)都提著底 部穿孔、漏沙比較均勻的兩個(gè)沙袋一起競(jìng)走， 然后

7、通過(guò)他們的漏沙情況來(lái)判斷他 們的勻速運(yùn)動(dòng)情況和加速情況.以上兩個(gè)探究活動(dòng)目的是讓學(xué)生體驗(yàn)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通過(guò)打點(diǎn)達(dá)到計(jì)時(shí)目的的 原理.學(xué)生做完后討論.生：相鄰兩點(diǎn)間的距離隨著牽動(dòng)紙帶的速度的增大而加大.紙帶運(yùn)動(dòng)的快慢 不均勻，點(diǎn)子的間隔也不均勻，但對(duì)相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔沒(méi)有影響.生：參加競(jìng)走的兩人若運(yùn)動(dòng)快慢比較穩(wěn)定，則漏沙比較均勻，若加速運(yùn)動(dòng)， 會(huì)發(fā)現(xiàn)快的時(shí)候漏沙少，慢的時(shí)候漏沙多.新課教學(xué)師：在以上的活動(dòng)中，同學(xué)們認(rèn)識(shí)到了打點(diǎn)和漏沙可以體現(xiàn)物體運(yùn)動(dòng)的快慢 今天我們就來(lái)學(xué)習(xí)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定物體運(yùn)動(dòng)速度的方法，并用圖象把這些速度形象地表示出來(lái).一、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器教師布置學(xué)生對(duì)照儀器看說(shuō)明書，引導(dǎo)學(xué)生注

8、意其重點(diǎn)：觀察打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并 閱讀其使用說(shuō)明書，明確電磁打點(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.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，如圖1 4 1所示.工作電壓 為4 V6 V.當(dāng)電源的頻率是50 Hz時(shí)，它每隔0.02 s打一次點(diǎn).通電以前，把紙帶 穿過(guò)限位孔，再把套在軸上的復(fù)寫紙片壓在紙帶的上面.當(dāng)接通電源時(shí)，線圈產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)使振動(dòng)片（由彈簧鋼制成）磁化，振動(dòng)片的一端位于永久磁鐵的磁 場(chǎng)中.由于振動(dòng)片的磁極隨著電流方向的改變而不斷變化，在永久磁鐵的磁場(chǎng)作 用下，振動(dòng)片將上下振動(dòng)，具振動(dòng)周期與線圈中的電流變化周期一致， 即為0.02 s位于振片一端的振針就跟著上下振動(dòng)起

9、來(lái).這時(shí)，如果紙帶運(yùn)動(dòng)，振針就在紙帶 上打出一系列小點(diǎn).圖141電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器【交流與討論】電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用低壓交流電源工作，大家想一想能不能使用直流電源，為什么？生：工作原理中是靠電流方向的改變來(lái)改變磁鐵的磁場(chǎng)方向， 從而促使振動(dòng) 片上下振動(dòng)，并且振動(dòng)片的振動(dòng)周期與電源的電流變化周期一致 .若使用50 Hz 的交流電，打點(diǎn)的時(shí)間間隔為 0.02 s這個(gè)值正好是電源頻率的倒數(shù).二、電火花計(jì)時(shí)器教師布置學(xué)生對(duì)照儀器看說(shuō)明書，引導(dǎo)學(xué)生注意其重點(diǎn)：觀察打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并 閱讀說(shuō)明書，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.電火花計(jì)時(shí)器電火花計(jì)時(shí)器的外形如圖 1 4 2所示，它可以代替

10、電磁打點(diǎn) 計(jì)時(shí)器使用，也可以與簡(jiǎn)易電火花描跡儀配套使用 .圖142使用時(shí)電源插頭直接插在交流220 V插座內(nèi)，將裁成圓片（直徑約38 mm） 的墨粉紙盤的中心孔套在紙盤軸上，將剪切整齊的兩條普通有光白紙帶（20 mmX700 mm）從彈性卡和紙盤軸之間的限位槽中穿過(guò)，并且要讓墨粉紙盤夾在兩 條紙帶之間.這樣當(dāng)兩條紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)，也能帶動(dòng)墨粉紙盤運(yùn)動(dòng)，當(dāng)按下脈沖輸出 開(kāi)關(guān)時(shí)，放電火花不至于始終在墨粉紙盤的同一位置而影響到點(diǎn)跡的清晰度.也可以用上述尺寸的白紙帶和墨粉紙帶 （位于下面）做實(shí)驗(yàn)，還可以用兩條白紙帶 夾著一條墨粉紙帶做實(shí)驗(yàn)；墨粉紙可以使用比較長(zhǎng)的時(shí)間，一條白紙帶也可以重 復(fù)使用，應(yīng)注意降低實(shí)

11、驗(yàn)成本.【交流與討論】從原理上考慮，電火花計(jì)時(shí)器跟電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器相比， 哪個(gè)更好些，誤差可 能會(huì)更小？生：電火花計(jì)時(shí)器可能會(huì)更好些，因?yàn)殡姶糯螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器中振針和紙帶間的摩 擦?xí)笮?教師評(píng)論并系統(tǒng)總結(jié).師：電火花計(jì)時(shí)器使用中運(yùn)動(dòng)阻力極小， 這種極小阻力來(lái)自于紙帶運(yùn)動(dòng)的本 身，而不是打點(diǎn)產(chǎn)生的，因而系統(tǒng)誤差小，計(jì)時(shí)精度與交流電源頻率的穩(wěn)定程度 一致（脈沖周期不大于50 ns,這一方面也遠(yuǎn)優(yōu)于電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器），同時(shí)它的 操作簡(jiǎn)易，使用安全可靠（脈沖放電電流平均值不大于 5 pA）.師：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器能記錄哪些信息？生：時(shí)間和位移.下面的時(shí)間交給學(xué)生自主探究.三、練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器學(xué)生自主閱讀教材中的實(shí)

12、驗(yàn)步驟提示.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)？【交流與討論】針對(duì)問(wèn)題，學(xué)生討論實(shí)踐后回答.問(wèn)題1.電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器中怎樣安放復(fù)寫紙和紙帶的位置？生：將復(fù)寫紙?zhí)自趶?fù)寫紙定位銷上，推動(dòng)調(diào)節(jié)片，可調(diào)節(jié)復(fù)寫紙位置.將紙帶從復(fù)寫紙圓片下穿過(guò).問(wèn)題2.振針打的點(diǎn)不清晰或打不出點(diǎn)可能是哪些原因 ？怎樣調(diào)整？生1:可檢查壓紙框的位置是否升高，而阻礙了振動(dòng)片，振針打不到紙帶上， 可將壓紙框向下壓恢復(fù)其原來(lái)位置.生2:可能是復(fù)寫紙?jiān)摀Q新的了 .生3:可能是振動(dòng)片的振幅太小，可調(diào)整振動(dòng)片的位置 .生4:可能是振針的位置太高，調(diào)

13、整振針的位置，直到打出點(diǎn)為止.生5:我選的電壓在4 V和6 V的情況下，打點(diǎn)的清晰度有點(diǎn)差別，電壓高 的時(shí)候稍清晰，所以可調(diào)高一點(diǎn)電壓.問(wèn)題3.開(kāi)啟電源打點(diǎn)完畢后要及時(shí)關(guān)閉電源，這樣做有什么好處？生：因打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是按間歇工作設(shè)計(jì)的， 故長(zhǎng)期工作可能會(huì)因線圈發(fā)熱而損 壞.投影展示：電火花計(jì)時(shí)器的紙帶安裝方法（讓學(xué)生閱讀）：使用電火花計(jì)時(shí)器在紙帶上打點(diǎn)，安裝紙帶的方法有兩種：一種是用一條紙 帶從墨粉盤下穿過(guò)，打點(diǎn)時(shí)墨粉盤不隨紙帶轉(zhuǎn)動(dòng)，電火花只將墨粉盤上某一位置 的墨粉蒸發(fā)到紙帶上，打出的點(diǎn)跡顏色較淡，打過(guò)一條紙帶后要將墨粉盤轉(zhuǎn)一角 度再打另一條紙帶.學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)可采用這一方法.另一種是用兩條紙帶，將

14、墨粉盤夾 在中間，拖動(dòng)紙帶時(shí)由于兩條紙帶的摩擦作用，墨粉盤會(huì)隨紙帶轉(zhuǎn)動(dòng)，電火花將墨 粉盤上不同位置的墨粉蒸發(fā)到紙帶上，所以打出的點(diǎn)跡顏色較重.墨粉盤上面的一條 紙帶沒(méi)有點(diǎn)跡，可重復(fù)使用.用一條紙帶打點(diǎn)時(shí)，紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間的摩擦阻力 較小，用兩條紙帶打點(diǎn)時(shí)摩擦阻力較大.不管用哪種方法，打完紙帶后應(yīng)立即切斷電 源.師：處理紙帶時(shí)，從能夠看清的某個(gè)點(diǎn)開(kāi)始，往后數(shù)出若干個(gè)點(diǎn).如果數(shù)出n 個(gè)點(diǎn)，這些點(diǎn)劃分出來(lái)的時(shí)間問(wèn)隔數(shù)是多少？生：共（n1）個(gè).學(xué)生親自手拉紙帶練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，自己設(shè)計(jì)表格，記錄測(cè)量數(shù)據(jù).【思考與討論】師：怎樣根據(jù)紙帶上的點(diǎn)跡計(jì)算紙帶的平均速度？生：測(cè)出兩個(gè)點(diǎn)間的距離，數(shù)一下這兩

15、個(gè)點(diǎn)間共有多少個(gè)時(shí)間問(wèn)隔， 即有多 少個(gè)0.02 s,用這個(gè)總距離去除以所需用的時(shí)間.【課堂訓(xùn)練】出示題目：打在紙帶上的點(diǎn)，記錄了紙帶的運(yùn)動(dòng)時(shí)間.如果把紙帶和運(yùn)動(dòng)的物體連接在 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.研究紙帶上的點(diǎn)子之間的間隔，就可以了解運(yùn)動(dòng)物體在不同時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移，從而了解物體的運(yùn) 動(dòng)情況.請(qǐng)你用簡(jiǎn)短的語(yǔ)言描述圖1-4-3所示每條紙帶記錄白物體的運(yùn)動(dòng)情況.（a） *（b） * * q（川 ._* *（d） *1圖143參考答案：（a）、（b）的各點(diǎn)分布較為均勻，是勻速運(yùn)動(dòng)，但從點(diǎn)子的疏 密程度來(lái)看，（b）上的點(diǎn)子較稀疏，所反映的物體運(yùn)動(dòng)較快，速度較大 .（c

16、） 表示物體運(yùn)動(dòng)得越來(lái)越快，速度在增大；（d）表示物體運(yùn)動(dòng)得越來(lái)越慢，速度在 減小.四、用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量瞬時(shí)速度思想方法：用某段時(shí)間內(nèi)的平均速度粗略代表這段時(shí)間內(nèi)的某點(diǎn)的瞬時(shí)速度 所取的時(shí)間間隔越接近該點(diǎn)，這種描述方法越準(zhǔn)確 .示例：如圖144,測(cè)量出包括E點(diǎn)在內(nèi)的D、F兩點(diǎn)間的位移A x和時(shí) 問(wèn)A t,算出紙帶在這兩點(diǎn)間的平均速度V=,用這個(gè)平均速度代表紙帶經(jīng)過(guò) Et點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度.圖144W可以大致表示E點(diǎn)的瞬時(shí)速度，D、F兩點(diǎn)離E點(diǎn)越近，算出的平均速 t度越接近E點(diǎn)的瞬時(shí)速度.然而D、F兩點(diǎn)距離過(guò)小則測(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).學(xué)生根據(jù)粗略表示某點(diǎn)瞬時(shí)速度的方法，選擇合

17、適的計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)量包含這個(gè) 點(diǎn)的一段時(shí)間內(nèi)的位移A x,同時(shí)記錄對(duì)應(yīng)的時(shí)間A t,填入教材第23頁(yè)中設(shè)計(jì) 好的表1中.根據(jù)亍=上算出剛填完的表1中各點(diǎn)附近的平均速度，把它當(dāng)作計(jì)時(shí)器打下 t這些點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度，抄入教材第24頁(yè)表2中.從該表中能粗略看出手拉紙帶運(yùn) 動(dòng)的速度變化情況.【課堂訓(xùn)練】出示題目：如圖145所示，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為 50 Hz,某次實(shí)驗(yàn)中得到 一條紙帶，用毫米刻度尺測(cè)出各點(diǎn)間的距離為：AC=14.0 mm, AD=25.0 mm.那么 由此可以算出紙帶在AC間的平均速度為 m/s紙帶在AD間的平均速 度為 m/s B點(diǎn)的瞬時(shí)速度更接近于 m/s.I 口油面油面阿d，

18、IAB C D圖145參考答案：0.35 0.42 0.353解析：AC間的平均速度為 殷=14.0 10 m/s=0.35 m/s, AD間的平均速度 2T 2 0.023為AD = 25.0 10m/s=0.42 m/s.對(duì)描述B點(diǎn)的瞬時(shí)速度來(lái)說(shuō)，AC段所取的位移3T 3 0.02間隔更小，更能接近B點(diǎn)的真實(shí)速度，即B點(diǎn)速度更接近于0.35 m/s.五、用圖象表示速度師：剛才我們從表2中的數(shù)據(jù)可以粗略看出我們自己手拉紙帶運(yùn)動(dòng)的速度變 化情況，圖象是表示變化規(guī)律的好方法，我們可以用圖象來(lái)描述物體的速度變化 情況，那么怎樣用圖象來(lái)表示物體運(yùn)動(dòng)的速度呢？請(qǐng)同學(xué)們先看課文并回答 .生：在方格紙上建立直角坐標(biāo)系，用縱坐標(biāo)表示物體運(yùn)動(dòng)的速度，用橫坐標(biāo)