打點計時器教案

1、實驗:用打點計時器測速度教學(xué)設(shè)計:測定物體的速度并不是一件很容易的事情，特別是當(dāng)物體的運動速度在不停變化時，測定某時刻的速度更是比較困難的，如上下飛舞的蝴蝶，要確定它某一時刻的速度是很困難的我們現(xiàn)在只研究直線運動的速度的測量問題當(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)確記錄物體運動的信息直接測量物體運動的速度在技術(shù)上是比較復(fù)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(jīng)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(dāng)物體運動速度太快時，采用這種方法的測量誤差較大打點計時器就是一種記錄物體運動位移和時間

2、信息的儀器，我們可以通過測量位移和時間來計算物體運動的速度以及速度的變化快慢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)位移的儀器三維目標(biāo)知識與技能1. 了解打點計時器的計時原理,理解紙帶中包含的物體運動的信息(時間和位移)2. 會安裝并使用打點計時器,理解利用紙帶測量速度的原理并會測量瞬時速度3. 明確速度-時間圖象的物理意義,描點法畫圖象的方法,并畫出該實驗的速度-時間圖象過程與方法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)的方法表述出來.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)悟如何間接測量一些不能

3、直接測量的物理量的方法3. 通過畫速度-時間圖象培養(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,即要動手,又要動腦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的運動情感態(tài)度價值觀1. 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2. 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3. 體驗用圖象方法描述物理現(xiàn)象的樂趣,培養(yǎng)學(xué)生用數(shù)學(xué)方法處理物理問題的意識4. 培養(yǎng)學(xué)生的交流與合作精神,有將自己的見解與他人交流的愿望,并養(yǎng)成尊重他人的習(xí)慣教學(xué)重

4、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教學(xué)難點處理紙帶的方法,用描點法畫圖象的能力教具準(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)紙新課導(dǎo)學(xué)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.一 .電磁打點計時器布置學(xué)生閱讀打點計時器的說明書:明確打點計時器的結(jié)構(gòu),個部分的名稱,工作原理及使用方法.師總結(jié):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):電磁打點計時器的工作原理是

5、靠交流電的方向改變來改變電磁鐵的磁極方向,從而使振動片上二. 電火花打點計時器布置學(xué)生閱讀打點計時器的說明書:明確打點計時器的結(jié)構(gòu),個部分的名稱,工作原理及使用方法.思考1:從原理上講兩種打點計時器哪中誤差更小,為什么?學(xué)生討論:師總結(jié):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(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.思考2: 打點計時器能記錄哪些信息?生:時間(時間間隔)和位移三. 練習(xí)使用打點計時器學(xué)生自主閱讀教材中的實驗步驟提示:教師指導(dǎo)學(xué)生

6、練習(xí)使用打點計時器并引導(dǎo)學(xué)生思考下列問題:問題1. 電磁打點計時器中怎樣安放復(fù)寫紙和紙帶?師總結(jié):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.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(diào)節(jié)?師總結(jié): 1.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問題3.為什么要先打開電源讓打點計時器先工作12

7、s再松手打紙帶?可不可以先松手再打開打點計時器的電源?師總結(jié): 打點計時器打開電源后要經(jīng)過一個短暫的時間才能穩(wěn)定工作,所以應(yīng)先打開電源讓打點計時器工作12s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(guān)閉電源,這樣做有什么好處?師總結(jié):因為打點計時器是按照間歇性工作設(shè)計的,長期工作會導(dǎo)致線圈發(fā)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(shù)出n個點,這些點之間的時間間隔應(yīng)該怎樣確定?師總結(jié):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(jù)紙帶上的點跡計算紙帶的平均速度?師總結(jié):測出兩個點的距離,數(shù)出兩個點

8、之間有n段時間間隔,則.在用公式即可計算出平均速度例題1. 關(guān)于打點計時器打出的紙帶，下列敘述中正確的是()A點跡均勻，說明紙帶做勻速運動B點跡變稀，說明紙帶做加速運動C點跡變密，說明紙帶做加速運動D相鄰兩點間的時間間隔相等解析打點計時器的振針打點的頻率一定(50 Hz)，相鄰兩點間的時間間隔相等，如果紙帶勻速運動，點跡均勻；如果紙帶加速運動，點跡變稀；如果紙帶減速運動，點跡變密答案ABD四 用打點計時器測量瞬時速度思想方法: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.DEFG如圖:要計算E點的瞬時速度可以用D-E的平均速度來

9、替代,也可以用EF的平均速度來替代,還可以用DF的平均速度來替代.這三種方法中DF包含E點切比較靠近E點,所以用DF的平均速度來替代E點的瞬時速度是最精確的!可以用同樣的方法計算出圖中各點的瞬時速度填入課本24頁的表2中,從表中列出的點我們可以粗略的了解紙帶的運動情況.例題2.如圖是一位同學(xué)利用電磁打點計時器打出的一條紙帶，相鄰點的時間間隔為0.02 s，紙帶旁邊是一把最小刻度為1 mm的直尺，試計算拖著紙帶做直線運動的物體：(1)在AC這段時間內(nèi)的平均速度；(2)在B點的瞬時速度解析(1)根據(jù)平均速度的定義，AC這段時間內(nèi)的平均速度就等于A到C的位移跟所用時間的比值位移的大小可以從刻度尺上直

10、接讀出：x4.00 cm，A到C共10個點，9個時間間隔，所以A到C所用的時間t0.02 s×90.18 s，所以AC這段時間內(nèi)的平均速度0.22 m/s；(2)根據(jù)公式vB來計算B點的瞬時速度為了盡量精確地反映物體在B點的運動快慢，我們盡量在靠近B點的地方取得數(shù)據(jù)，例如取靠近B點的左右兩個點，左邊點在刻度尺上的讀數(shù)是1.77 cm，右邊點在刻度尺上的讀數(shù)是2.65 cm，那么x2.65 cm1.77 cm0.88 cm，兩點間相隔的時間為t0.02 s×20.04 s，所以B點的瞬時速度vB0.22 m/s.答案(1)0.22 m/s(2)0.22 m/s五 用圖象表示速

11、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(guī)律我們還要借助于圖象怎樣用圖象來表示物體的運動速度呢?學(xué)生討論:師總結(jié):在坐標(biāo)紙上建立直角坐標(biāo)系,用縱坐標(biāo)表示物體的運動速度,用橫坐標(biāo)表示時間,根據(jù)表2中各個時刻的速度,將(v,t)作為一組坐標(biāo)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(xué)生實際操作:思考:我們從根據(jù)實際測量數(shù)據(jù)所描出的點的走向可以大致看出紙帶的速度變化規(guī)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?學(xué)生討論:師總結(jié):速度的變化應(yīng)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(yīng)該更符合實

12、際情況.例題3 .如圖所示為某物體的vt圖象，試說明該物體的運動情況解析04 s物體做加速運動，末速度為12 m/s；46 s物體做減速運動，末速度為0；67 s物體做反向加速運動，末速度大小為4 m/s；學(xué)后反思： 六、板書設(shè)計§1.4 實驗：用打點計時器測速度1電磁打點計時器：靠電磁感應(yīng)帶動探針振動通過復(fù)寫紙打點2電火花計時器：靠產(chǎn)生電火花放電蒸發(fā)墨粉打點3計時器的使用：注童使用方法和領(lǐng)悟注童事項4測量瞬時速度：用包含某點在內(nèi)的一段時間內(nèi)的平均建度粗略表示該點的瞬時速度5速度時間圖象：以時間為橫軸，速度為縱軸，描點連線作圖象教師題庫1.通過打點計時器得到的一條紙帶上的點跡不均勻，

13、下列判斷正確的是()A點跡密集的地方物體運動的速度較大B點跡密集的地方物體運動的速度較小C點跡不均勻說明物體做變速運動D點跡不均勻說明打點計時器有故障答案BC2在下列四個圖象中，表示勻速直線運動的是()解析在v-t圖象中表示勻速直線運動的圖線是平行于t軸的一條直線；在x-t圖象中表示勻速直線運動的圖線是過原點的直線，故選項B、C項正確答案BC3根據(jù)打點計時器打出的紙帶，我們可以不利用公式計算就能直接得到的物理量是()A時間間隔 B位移 C速率 D平均速度解析因為打點計時器每隔0.02 s打一次點，根據(jù)紙帶上打點的個數(shù)可確定出時間間隔，故A正確；由刻度尺可直接測量出兩點間距離即位移大小，故B正確

14、；速率和平均速度可通過上述A、B項，再進(jìn)行計算方可求得，因此C、D項錯答案AB4接通電源與釋放紙帶讓紙帶(隨物體)開始運動，這兩項操作的時間順序是()A先接通電源，后釋放紙帶 B先釋放紙帶，后接通電源C釋放紙帶的同時接通電源 D先接通電源或先釋放紙帶都可以解析按照操作順序，必須先接通電源，讓計時器工作穩(wěn)定后再釋放紙帶，所以只有A正確答案A5下列說法中正確的是()A電磁打點計時器和電火花計時器的計時原理基本一樣B電磁打點計時器和電火花計時器外接的交流電壓一樣C電磁打點計時器和電火花計時器外接的交流電頻率是一樣的D電磁打點計時器和電火花計時器打點的時間間隔都是0.02 s答案ACD6打點計時器所用

15、的電源是50 Hz的交流電，其相鄰點的時間間隔是T，若紙帶上共打出N個點，這紙帶上記錄的時間為t，則下列各式正確的是()AT0.02 s，tNT BT0.05 s，t(N1)TCT0.02 s，t(N1)T DT0.05 s，tNT答案C7某同學(xué)在練習(xí)使用打點計時器時，得到了如圖所示的紙帶，從O點開始，每隔0.1 s取一個測量點測得OA3.20 cm，AB3.90 cm，BC5.86 cm，CD7.58 cm，DE9.72 cm.則可判斷紙帶的運動是_D段上的平均速度為_D段上的平均速度為_答案變速運動51.35 cm/s8練習(xí)使用電磁打點計時器的實驗步驟如下：A把打點計時器固定在帶有定滑輪的

16、長木板上，把復(fù)寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上，讓連接小車的紙帶穿過限位孔，并壓在復(fù)寫紙下面B把打點計時器接在10 V以下的直流電源上C拉動紙帶后，再接通電源D取下紙帶，以紙帶上起始點為O，依次在每個點上標(biāo)出1、2、3、，用刻度尺分別量出兩點間的距離，比較是否相等，判斷是什么性質(zhì)的運動試糾正以上步驟中錯誤之處答案A中應(yīng)將計時器固定在沒有定滑輪的一端；B交流電源上，C先接通電源再拉動紙帶；D從能夠看清的點開始9.一同學(xué)利用打點計時器打出的紙帶分析小車的運動速度時，從幾條紙帶中選出了一條不很完整的紙帶，如圖141所示紙帶上有六個計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點之間還有四個點沒有畫出，所用交流電的頻率為50 Hz，相鄰計數(shù)點之

17、間的距離已標(biāo)在圖中，單位是厘米圖141(1)計算06點之間的平均速度；(2)打點計時器打第4個點時小車的瞬時速度接近多少？答案(1)0.68 m/s(2)0.83 m/s解析(1)0到6點間的平均速度為：v ×102 m/s 0.676 m/s0.68 m/s(2)當(dāng)打點計時器打第4個點時，小車的瞬時速度應(yīng)當(dāng)最接近于35點間的平均速度，則v4×102 m/s 0.834 m/s0.83 m/s拓展探究上例中若電源頻率低于50 Hz時，如果仍按50 Hz的時間間隔打一個點計算，則測出的速度數(shù)值將比物體的真實值是偏大還是偏??？答案偏大解析當(dāng)交流電的頻率為50 Hz時，打點計時器

18、每隔0.02 s打一個點，當(dāng)交流電的頻率低于50 Hz時，打點計時器打一次點的時間間隔t將大于0.02 s，即t時間內(nèi)的位移我們用0.02 s的位移計算()，因此測出的速度將比真實值偏大10.汽車沿平直公路行駛，小明坐在駕駛員旁邊注視速度計，并記下間隔相等的各時刻的速度值，如下表所示：t/s05101520253035404550v/(km·h1)來源:203040505050來源:50352050根據(jù)小明的記錄內(nèi)容，試完成下列問題：(1)從表中數(shù)據(jù)得到汽車在各段時間內(nèi)的特點：在015 s內(nèi)，汽車的速度在變化，時間每經(jīng)過5 s速度增大_km/h；在1530 s內(nèi)汽車速度不變，速度大小為_km/h；在3045 s內(nèi)汽車速度在變化，每5 s速度減小_km/h.(2)請根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，畫出對應(yīng)的vt圖象(3)如果認(rèn)為在015 s內(nèi)速度變化是均勻的，你能在圖象中找出汽車在7.5 s時的速度值嗎？解析根據(jù)小明記錄的各個時刻的速度，首先在速度時間坐標(biāo)系中描出對應(yīng)點，連接各點得到速度圖象(1)分析小明記錄的數(shù)據(jù)不難得出答案為：10；50；15.(2)描點畫圖后，vt圖象如右