人教版必修1 1.4 實驗：用打點計時器測速度 教案.doc

第四節(jié) 實驗用打點計時器測速度 教案三維目標(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.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, 導(dǎo)線, 紙帶, 刻度尺, 小車細(xì)線及鉤碼, 坐標(biāo)紙課時安排2課時教學(xué)設(shè)計新課導(dǎo)入測定物體的運動速度并不是一件容易的事,特別是物體的速度在不斷變化時.為了簡化我們今天只研究物體的直線運動.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)確記錄物體的運動信息.怎樣記錄呢?課堂活動請同桌的兩位同學(xué)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(zhǔn)確記錄紙帶的位置?2. 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?學(xué)生討論師總結(jié)彩筆打出的點可以記錄紙帶的位置.但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影響(拉的越慢紙帶上點越密,反之就會越稀疏)考慮到用手打點的時間間隔不能準(zhǔn)確相等,所以無法準(zhǔn)確測定物體的運動速度.原因在哪?生原因出在用手打點時的時間間隔不能嚴(yán)格相等,要是有一臺打點時間間隔嚴(yán)格相等的儀器問題就可以解決了.新課教學(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46v.當(dāng)電頻率為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(fù)寫紙的下面.通電時,線圈產(chǎn)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.思考電磁打點計時器用低壓交流電工作,能不能用直流電呢,為什么?師總結(jié)電磁打點計時器的工作原理是靠交流電的方向改變改變電磁鐵的磁極方向,從而使振動片上下振動的,且振動片的頻率與交流電的頻率一致.若使用50hz的交流電打點周期正好是頻率的倒數(shù)為0.02s.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.使用時將電插頭直接插在交流220v插座內(nèi)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(dāng)按下脈沖輸出開關(guān)時會產(chǎn)生高溫電火花,高溫電火花可以使墨粉汽化在紙帶上.當(dāng)輸入交流電的頻率是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(fù)使用,注意降低實驗成本.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?師總結(jié) 打點計時器打開電后要經(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,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)出兩個點之間有n段時間間隔,則.在用公式即可計算出平均速度四 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的平均速度替代,也可以用ef的平均速度替代,還可以用df的平均速度替代.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.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(guī)律我們還要借助于圖象怎樣用圖象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連還是用光滑的曲線連呢?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”擬合”這些點應(yīng)該更符合實際情況.小結(jié)電磁打點計時器和電火花打點計時器都是記錄物體在一定時間間隔內(nèi)位移的儀器.vt圖象表示做運動的物體的速度隨時間變化的規(guī)律.板書設(shè)計4 用打點計時器測速度電磁打點計時器靠電磁感應(yīng)帶動振針振動通過復(fù)寫紙打點電火花打點計時器靠產(chǎn)生的電火花放電蒸發(fā)墨粉打點打點計時器的使用注意使用方法和領(lǐng)悟注意事項測量瞬時速度用包含某點的一段時間的平均速度粗略表示該點的瞬時速度速度時間圖象以時間為橫坐標(biāo),速度為縱坐標(biāo),描點連線作出的平滑圖象布置作業(yè)課本第26-27頁”問題與練習(xí)”補充練習(xí)1. 運動的物體帶動紙帶被打點計時器打上一系列的點,這些點的距離不一定相等,但這些點能說明 ( )a 運動物體在一段時間內(nèi)的位移b 運動物體在一段時間內(nèi)的運動快慢c 運動物體在某時刻的位置d 運動物體的運動性質(zhì)2. 通過打點計時器得到的一條紙帶上的點子不均勻,下列判斷正確的是 ( )a 點子密集的地方物體的運動速度比較大b 點子密集的地方物體的運動速度比較小c 點子不均勻說明物體在做變速運動d 點子不均勻說明