《學(xué)生實驗》教學(xué)設(shè)計(山西省縣級優(yōu)課)-物理教案

《實驗:用打點計時器測速度》左權(quán)中學(xué)校張銀霞各位評委大家好：我說課的課題是人民教育出版社出版的物理必修1第一章第四節(jié)《實驗：用打點計時器測速度》。一教學(xué)分析1教材分析：《用打點計時器測速度》是在前面學(xué)習(xí)了時間、位移的基礎(chǔ)上進一步探究速度隨時間的變化規(guī)律，通過打點計時器介紹如何求速度，起到了承上的作用。為后面加速度的學(xué)習(xí)，研究勻變速直線運動需要利用打點計時器測速度并通過速度時間圖像研究勻變速直線運動的規(guī)律，探究功與速度變化的關(guān)系和驗證機械能守恒定律實驗奠定了基礎(chǔ)。因此本節(jié)內(nèi)容比較重要。2學(xué)情分析：前面我們學(xué)習(xí)了速度的表達式v＝eq\f(Δx,Δt)，研究了一段時間的平均速度和某一時刻的瞬時速度，并且時間趨向于0時的平均速度可以粗略的表示瞬時速度，因此學(xué)生已經(jīng)有了一定的知識基礎(chǔ)。另外同學(xué)們已經(jīng)學(xué)習(xí)過描點作圖，所以利用圖像表示速度也有一定的作圖基礎(chǔ)。二教學(xué)目標(biāo)根據(jù)課標(biāo)的要求，結(jié)合教材編排的難易程度以及學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容有：1知識與技能：（1）了解打點計時器的結(jié)構(gòu)和工作原理。（2）學(xué)會正確使用打點計時器。（3）能根據(jù)紙帶上的點計算物體的速度，理解用平均速度表示瞬時速度的思想，并能夠利用這種方法計算瞬時速度。（4）能運用實驗數(shù)據(jù)描繪速度-時間圖像，能夠根據(jù)圖像描述物體運動特點。2過程與方法(1)通過本節(jié)的學(xué)習(xí)了解打點計時器的使用方法。(2)通過本實驗的具體操作，體會粗略確定物體速度的方法，會求某段時間的平均速度和某一時刻的瞬時速度。3情感、態(tài)度與價值觀通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，了解物理學(xué)在處理實際問題的實際應(yīng)用，從而增強將物理知識應(yīng)用于實踐的意識。三教學(xué)重難點1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．會用描點法描繪物體的速度-時間圖像，．2教學(xué)難點：利用紙帶計算瞬時速度，用描點法畫圖像．四教法學(xué)法本節(jié)為實驗課，所以采用講授法結(jié)合演示實驗法，紙帶的處理和畫圖則通過教師講授和學(xué)生小組合作完成。五實驗教學(xué)內(nèi)容1.實驗器材電磁打點計時器(或電火花計時器)、學(xué)生電源(電火花計時器使用220V交流電源)、刻度尺、紙帶、復(fù)寫紙、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙2.實驗原理（1）打點計時器原理及使用類別電火花計時器電磁打點計時器結(jié)構(gòu)圖示

工作電壓220V交流電源6V以下交流電源打點方式周期性產(chǎn)生電火花振針周期性上下振動打點周期0.02s0.02s記錄信息位置、時刻或位移、時間（2）計算原理跟運動物體連在一起的紙帶上打出的點記錄了物體在不同時刻的位置，用刻度尺測出兩個計數(shù)點間的位移Δx，打兩個點的時間可用Δt＝(n－1)×0.02s求得，則平均速度v＝eq\f(Δx,Δt)，當(dāng)Δt很短時，可以認(rèn)為eq\f(Δx,Δt)為t時刻的瞬時速度．3.實驗?zāi)繕?biāo)（1）了解兩種打點計時器的結(jié)構(gòu)和工作原理，并學(xué)會安裝和使用．（2）理解根據(jù)紙帶測量速度的原理，學(xué)會粗略測量瞬時速度．（3）理解速度—時間圖象的意義，掌握描點法畫圖象的方法．4.實驗教學(xué)過程（1）實驗步驟1．了解打點計時器的結(jié)構(gòu)，然后把它固定在桌子上．2．把電磁打點計時器的兩個接線柱用導(dǎo)線與6V的低壓交流電源的接線柱相連接，讓紙帶穿過兩個限位孔，壓在復(fù)寫紙的下面．3．接通電源，用手水平地拉動紙帶，紙帶上就打出一行小點，隨后立即關(guān)閉電源．4．取下紙帶，從能看得清的某個點數(shù)起，數(shù)一數(shù)紙帶上共有多少個點．如果共有n個點，則用Δt＝0.02×(n－1)s計算出紙帶的運動時間Δt.5．用刻度尺測量一下打下這些點紙帶通過的距離Δx，利用公式v＝eq\f(Δx,Δt)計算紙帶在這段時間內(nèi)的平均速度．把測量和計算的結(jié)果填入表中．（2）數(shù)據(jù)處理1．計算紙帶的平均速度：從打第1個點到打第n個點，紙帶的運動時間為Δt＝0.02(n－1)s，紙帶的位移為Δx，紙帶的平均速度v＝eq\f(Δx,Δt)。2．用打點計時器測量瞬時速度(1)選取一條點跡清晰便于分析的紙帶。(2)從能夠看清的某個點開始，每隔四個點取一個計數(shù)點，每兩個計數(shù)點間的時間間隔T＝5×0.02s＝0.1s。在紙帶上用O、A、B、C、D…標(biāo)出這些“計數(shù)點”，如圖所示。用刻度尺依次測出OA、OB、OC、OD…的距離是s1、s2、s3、s4…，再利用x1＝s1，x2＝s2－s1、x3＝s3－s2…確定出OA、AB、BC、CD…之間的距離x1、x2、x3、x4…(3)打點計時器打點的周期為T，則A、B、C、D…各點的瞬時速度分別為：vA＝eq\f(x1＋x2,2T)、vB＝eq\f(x2＋x3,2T)、vC＝eq\f(x3＋x4,2T)、vD＝eq\f(x4＋x5,2T)…。把數(shù)據(jù)填入下表位置ABCDEF時間t/(s)(xn＋xn＋1)/(m)v/(m/s)3．用v-t圖象描述物體的速度(1)以速度v為縱軸，時間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系。(2)根據(jù)不同時刻的瞬時速度值，在坐標(biāo)系中描點。(3)用平滑曲線把這些點連接起來，即得到v-t圖象。六.誤差分析1．利用平均速度來代替計數(shù)點的瞬時速度帶來系統(tǒng)誤差。為減小誤差，應(yīng)取以計數(shù)點為中心的較小位移Δx來求平均速度。2．分段測量計數(shù)點間的位移x帶來誤差。減小此誤差的方法是一次測量完成，即一次測出各計數(shù)點到起始計數(shù)點O的距離，再分別計算出各計數(shù)點間的距離。3．作圖時，描點、連線存在偶然誤差。為減小誤差，應(yīng)選取合適的坐標(biāo)單位，利用坐標(biāo)紙作圖。七注意事項1、實驗前,應(yīng)將打點計時器固定好,以免拉動紙帶時晃動,并要先輕輕試?yán)垘?應(yīng)無明顯的阻滯現(xiàn)象。2、使用計時器打點時,應(yīng)先接通電源,待打點計時器打點穩(wěn)定后,再拉動紙帶。3、手拉動紙帶時速度應(yīng)快一些,以防點跡太密集。紙帶要選擇打出的點清晰的舍掉開始過于密集的點4、使用電磁打點計時器時,應(yīng)讓紙帶穿過限位孔,壓在復(fù)寫紙下面。5、使用電磁打點計時器時,如打出的點較輕或是短線,應(yīng)調(diào)整振針距復(fù)寫紙的高度。6、打點計時器不能連續(xù)工作太長時間,打點之后應(yīng)立即關(guān)閉電源。7、對紙帶進行測量時,不要分段測量各段的位移,正確的做法是一次測量完畢(可先統(tǒng)一測量出各個測量點到起始測量點O之間的距離)。讀數(shù)時應(yīng)估讀到毫米的下一位八、實驗改進與創(chuàng)新本實驗是采用電磁打點計時器來測速度的，還可以用下面方法測速度：1.用光電門、氣墊導(dǎo)軌