《2022年人教版高中物理必修1 第1章第4節(jié) 1-4 實驗用打點計時器高速度 教案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2022年人教版高中物理必修1 第1章第4節(jié) 1-4 實驗用打點計時器高速度 教案（9頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、2022年人教版高中物理必修1 第1章第4節(jié) 1-4 實驗用打點計時器高速度 教案物理核心素養(yǎng)主要由“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個方面構(gòu)成。備課資源J02011型數(shù)字計時器使用方法1. 使用前的檢查與調(diào)整：第一步，先不插入光電門，把功能轉(zhuǎn)換開關(guān)K1撥向S1計時檔，打開電源開關(guān)，數(shù)碼管應(yīng)跳字。第二步，把兩個光電門分別插入輸入插座“”、“”，數(shù)碼管應(yīng)停止跳字；如果仍不斷跳字，表明光電門的發(fā)光管光線沒照準(zhǔn)接受管，或者光電門的四芯插頭沒插好，應(yīng)仔細(xì)加以調(diào)整，直至數(shù)碼管停止跳字為止。第三步，檢查清零性能，按一下“復(fù)位”鈕，數(shù)碼管應(yīng)全部清零；間隔23s連續(xù)接通電源，數(shù)碼管應(yīng)能自

2、動全部清零。儀器接通電源后，要經(jīng)5分鐘預(yù)熱，使時基脈沖達(dá)到穩(wěn)定后，再開始使用。來源:2. S1檔計時：K1置“S1”檔，對任一光電門遮光，便開始計時，露光則停止計時。數(shù)碼管顯示的數(shù)字為遮光的時間值。3. S2檔計時：K1置“S2”檔，對任一光電門第一次遮光即開始計時，第二次遮光則停止計時。數(shù)碼管顯示的數(shù)字為兩次遮光間隔的時間值。S1和S2檔計時所得時間值的讀數(shù)，為數(shù)碼管顯示的數(shù)字與所取的時基信號單位之積。假如顯示的數(shù)字為153，時基信號為1ms時，讀數(shù)為153ms；時基信號為10ms時，續(xù)數(shù)則為1.53s。4. 光控計數(shù)：K1置“計數(shù)”，對任一光電門每遮光一次，數(shù)碼管就累加一個字，顯示出遮光的

3、次數(shù)。5. 數(shù)碼管窗口玻璃絲有機(jī)玻璃，經(jīng)摩擦?xí)a(chǎn)生靜電，以致感應(yīng)數(shù)碼管的亮段消失，要待一會才能恢復(fù)。因此，在使用過程中，禁忌用手或其他干燥物揩拭窗口玻璃，以免造成數(shù)碼管暫時不亮的現(xiàn)象。學(xué)情分析 “打點計時器”是高中學(xué)生實驗中用的最多，自然也是考查最高頻的實驗器材，本課是高中階段學(xué)生用打點計時器做的第一個實驗，也是整個高中物理課程的第一個實驗。以往這節(jié)課的教學(xué)往往重在實驗操作與步驟，數(shù)據(jù)記錄與處理的教學(xué)，至于“打點計時器”這一器材，似乎是橫空出世，為什么要用打點計時器來測速？利用打點計時器測速的優(yōu)勢和劣勢各是什么？生活中我們又用什么測速？等一系列問題學(xué)生在認(rèn)知上是存在困惑的，匆匆地讓學(xué)生用陌生的

4、打點計時器進(jìn)行實驗，學(xué)生對測速的原理和方法的認(rèn)識是不深刻的，對實驗技能的掌握是不牢固的，當(dāng)遇到其他類似測速裝置時，自然不能順利完成知識的遷移。因此本節(jié)課將從學(xué)生的認(rèn)知的角度來設(shè)計教學(xué)，具體從如何求瞬時速度，如何設(shè)計實驗，如何用打點計時器測速度，如何利用測出的速度對物體的整個運動過程進(jìn)行分析，如何利用時位同定的原理分析生活中真實運動的速度等方面進(jìn)行展開。教學(xué)目標(biāo)：（一）物理觀念1. 了解電磁打點計時器和電火花打點計時器的基本構(gòu)成，知道打點計時器的計時原理，并學(xué)會使用打點計時器。2. 通過實例學(xué)會根據(jù)紙帶上的點分析速度的變化情況，并學(xué)會測定平均速度。3. 通過實例學(xué)會用打點計時器測量瞬時速度。4.

5、 學(xué)會用圖象表示速度變化規(guī)律的方法，理解用平滑曲線“擬合”坐標(biāo)系中描出的點來反映客觀規(guī)律的思想。（二）科學(xué)思維、科學(xué)探究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)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。（三）科學(xué)態(tài)度與責(zé)任1. 體驗實驗中理性思維的重要，既要動手，又要動腦。2. 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(qiáng)將物理知識應(yīng)用于實際生活的意識。3

6、. 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。教學(xué)重點：1. 學(xué)會使用打點計時器。來源:學(xué)#科#網(wǎng)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學(xué)方法與學(xué)習(xí)策略建議教學(xué)方法：實驗、 探究、講授、討論、練習(xí)教學(xué)策略：1、新課導(dǎo)入，通過兩個探究活動畫點和漏沙簡易模擬打點計時器， 讓學(xué)生體驗打點計時器通過打點達(dá)到計時目的的原理2、介紹一、電磁打點計時器二、電火花計時器工作原理，3練習(xí)使用打點計時器：指導(dǎo)學(xué)生動手練習(xí)使用打點計時器，并引導(dǎo)學(xué)生思考：紙帶上的點與小車的位移和時間

7、是如何對應(yīng)的，怎樣將紙帶上的點變成相關(guān)的數(shù)據(jù)?4、用打點計時器測量瞬時速度思想方法，用某段時間內(nèi)的平均速度粗略代表這段時間內(nèi)的某點的瞬時速度所取的時間間隔越接近試點，這種描述方法越準(zhǔn)確學(xué)生根據(jù)粗略表示某點瞬時速度的方法，選擇合適的計數(shù)點，測量包含這個點的一段時間內(nèi)的位移x，同時記錄對應(yīng)的時間t，填人教材第23頁中設(shè)計好的表1中根據(jù)v=x/t算出剛填完的表1中各點附近的平均速度，把它當(dāng)作計時器打下這些點時的瞬時速度，5、用圖象表示速度在方格紙上建立直角坐標(biāo)系，用縱坐標(biāo)表示物體運動的速度，用橫坐標(biāo)表示時間，根據(jù)表中各時刻的速度將(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一時間

8、圖象(vt圖象)，簡稱速度圖象學(xué)生具體操作描點可以從這些點的走向大致看出紙帶速度的變化規(guī)律為了找到每一時刻的速度，怎么辦？在老師的提示和幫助下連線從速度的實際變化應(yīng)該是連續(xù)的，所以，用一條平滑的曲線來“擬合”這些點，曲線反映的規(guī)律應(yīng)該與實際情況更接近指導(dǎo)學(xué)生換用紅色筆用平滑的線將剛才描過的點再重新描畫一遍教學(xué)過程：一、引入新課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

9、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。二、新課教學(xué)教師引導(dǎo)：在以上的活動中，同學(xué)們認(rèn)識到了打點和漏沙可以體現(xiàn)物體運動的快慢。今天我們就來學(xué)習(xí)用打點計時器測定物體運動速度的方法，并用圖象把這些速度形象地表示出來。來源:Z+xx+k（一）電磁打點計時器 教師布置

10、學(xué)生對照儀器看說明書，引導(dǎo)學(xué)生注意其重點：觀察打點計時器并閱讀其使用說明書，明確電磁打點計時器的結(jié)構(gòu)、各部分的名稱、工作原理及使用方法。電磁打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器，如教材P19圖1.4-1所示。工作電壓為4 6 V。當(dāng)電源的頻率是50 Hz時，它每隔0.02 s打一次點。通電以前，把紙帶穿過限位孔，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，線圈產(chǎn)生的交變磁場使振動片（由彈簧鋼制成）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面不斷變化，在永久磁鐵的磁場作用下，振動片將上下振動，其振動周期與線圈中的電流變化周期一致，即為0.02s位于振片一

11、端的振針就跟著上下振動起來，這時，如果紙帶運動，振針就在紙帶上打出一系列小點。交流與討論教師提問：電磁打點計時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？學(xué)生回答：工作原理中是靠電流方向的改變來改變磁鐵的磁場方向，從而促使振動片上下振動，并且振動片的振動周期與電源的電流變化周期一致。若使用50 Hz的交流電，打點的時間間隔為0.02s.這個值正好是電源頻率的倒數(shù)。（二）電火花計時器教師布置學(xué)生對照儀器看說明書，引導(dǎo)學(xué)生注意其重點：觀察打點計時器并閱讀說明書，明確兩種打點計時器的結(jié)構(gòu)、各部分的名稱、工作原理及使用方法。使用時電源插頭直接插在交流220V插座內(nèi)，將裁成圓片（直徑約

12、38mm）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（20mm700mm）從彈性卡和紙盤軸之間的限位槽中穿過，并且要讓墨粉紙盤夾在兩條紙帶之間。這樣當(dāng)兩條紙帶運動時，也能帶動墨粉紙盤運動，當(dāng)按下脈沖輸出開關(guān)時，放電火花不至于始終在墨粉紙盤的同一位置而影響到點跡的清晰度。也可以用上述尺寸的白紙帶和墨粉紙帶（位于下面）做實驗，還可以用兩條白紙帶夾著一條墨粉紙帶做實驗；墨粉紙可以使用比較長的時間，一條白紙帶也可以重復(fù)使用，應(yīng)注意降低實驗成本。交流與討論教師提問：從原理上考慮，電火花計時器跟電磁打點計時器相比，哪個更好些，誤差可能會更??？學(xué)生回答：電火花計時器可能會更好些，因為電磁

13、打點計時器中振針和紙帶間的摩擦?xí)笮＝處熢u論并系統(tǒng)總結(jié)：電火花計時器使用中運動阻力極小，這種極小阻力來自于紙帶運動的本身，而不是打點產(chǎn)生的，因而系統(tǒng)誤差小，計時精度與交流電源頻率的穩(wěn)定程度一致（脈沖周期不大于50s，這一方面也遠(yuǎn)優(yōu)于電磁打點計時器），同時它的操作簡易，使用安全可靠（脈沖放電電流平均值不大于5 A）。教師提問：打點計時器能記錄哪些信息？學(xué)生回答：時間和位移。下面的時間交給學(xué)生自主探究。課堂練習(xí)例題：電磁打點計時器的打點周期取決于（ ）。A交流電壓的高低 B交流電的頻率C永久磁鐵的磁性強(qiáng)弱 D振針與復(fù)寫紙間的距離 答案：B解析：電磁打點計時器的打點周期，即振針擊打復(fù)寫紙和紙帶的

14、周期，從它利用電磁感應(yīng)打點的原理可知，振針是由振片帶動振動的，而振片上下振動的周期就是線圈中磁場變化的周期，與所用交流電源的電流方向變化周期相對應(yīng)。也就是交流電的周期，等于交流電的頻率的倒數(shù)，即若使用電源的頻率為50Hz，則交流電的周期為1/50s0.02s。我國使用的交流電頻率統(tǒng)一為50 Hz。（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。指導(dǎo)學(xué)生動手練習(xí)使用打點計時器，并引導(dǎo)學(xué)生思考：紙帶上的點與小車的位移和時間是如何對應(yīng)的，怎樣將紙帶上的點變成相關(guān)的數(shù)據(jù)？交流與討論針對問題，學(xué)生討論實踐后回答。問題1電磁打點計時器中怎樣安放復(fù)寫紙和紙帶的位置？學(xué)生回答：將復(fù)寫紙?zhí)自趶?fù)寫紙定位

15、銷上，推動調(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。問題2振針打的點不清晰或打不出點可能是哪些原因？怎樣調(diào)整？學(xué)生回答1：可檢查壓紙框的位置是否升高，而阻礙了振動片，振針打不到紙帶上，可將壓紙框向下壓恢復(fù)其原來位置。學(xué)生回答2：可能是復(fù)寫紙該換新的了。學(xué)生回答3：可能是振動片的振幅太小，可調(diào)整振動片的位置。學(xué)生回答4：可能是振針的位置太高，調(diào)整振針的位置，直到打出點為止。學(xué)生回答5：我選的電壓在4 V和6 V的情況下，打點的清晰度有點差別，電壓高的時候稍清晰，所以可調(diào)高一點電壓。問題3開啟電源打點完畢后要及時關(guān)閉電源，這樣做有什么好處？學(xué)生回答：因打點計時器是按間歇工作設(shè)計的，故長期

16、工作可能會因線圈發(fā)熱而損壞。投影展示：電火花計時器的紙帶安裝方法（讓學(xué)生閱讀）：來源:學(xué),科,網(wǎng)使用電火花計時器在紙帶上打點，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，打點時墨粉盤不隨紙帶轉(zhuǎn)動，電火花只將墨粉盤上某一位置的墨粉蒸發(fā)到紙帶上，打出的點跡顏色較淡，打過一條紙帶后要將墨粉盤轉(zhuǎn)一角度再打另一條紙帶。學(xué)生實驗時可采用這一方法。另一種是用兩條紙帶，將墨粉盤夾在中間，拖動紙帶時由于兩條紙帶的摩擦作用，墨粉盤會隨紙帶轉(zhuǎn)動，電火花將墨粉盤上不同位置的墨粉蒸發(fā)到紙帶上，所以打出的點跡顏色較重。墨粉盤上面的一條紙帶沒有點跡，可重復(fù)使用。用一條紙帶打點時，紙帶與打點計時器之間的摩擦阻力較小

17、，用兩條紙帶打點時摩擦阻力較大。不管用哪種方法，打完紙帶后應(yīng)立即切斷電源。教師提問：處理紙帶時，從能夠看清的某個點開始，往后數(shù)出若干個點。如果數(shù)出n個點，這些點劃分出來的時間間隔數(shù)是多少？學(xué)生回答：共（n-1）個。學(xué)生親自手拉紙帶練習(xí)使用打點計時器，自己設(shè)計表格，記錄測量數(shù)據(jù)。思考與討論教師提問：怎樣根據(jù)紙帶上的點跡計算紙帶的平均速度？學(xué)生回答：測出兩個點間的距離，數(shù)一下這兩個點間共有多少個時間間隔，即有多少個0.02 s，用這個總距離去除以所需用的時間。課堂練習(xí)如圖1-4-8所示，根據(jù)打點計時器打出的紙帶判斷哪條紙帶表示物體做勻速運動？BA DC圖1-4-8答案：B的各點分布較為均勻，是勻速

18、運動。來源:學(xué)科網(wǎng)（四）用打點計時器測量瞬時速度思想方法，用某段時間內(nèi)的平均速度粗略代表這段時間內(nèi)的某點的瞬時速度。所取的時間間隔越接近該點，這種描述方法越準(zhǔn)確。示例：如教材P21圖1.4-5，測量出包括E點在內(nèi)的D、F兩點間的位移和時間，算出紙帶在這兩點間的平均速度，用這個平均速度代表紙帶經(jīng)過E點時的瞬時速度?？梢源笾卤硎綞點的瞬時速度，D、F兩點離E點越近，算出的平均速度越接近E點的瞬時速度。然而D、F兩點距離過小則測量誤差增大，應(yīng)該根據(jù)實際情況選取這兩個點。 學(xué)生根據(jù)粗略表示某點瞬時速度的方法，選擇合適的計數(shù)點，測量包含這個點的一段時間內(nèi)的位移，同時記錄對應(yīng)的時間，填入教材P21中設(shè)計好

19、的表1中。根據(jù)算出剛填完的表1中各點附近的平均速度，把它當(dāng)作計時器打下這些點時的瞬時速度，抄入教材P22表2中。從該表中能粗略看出手拉紙帶運動的速度變化情況。（五）用圖象表示速度教師提問：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動的速度變化情況，圖象是表示變化規(guī)律的好方法，我們可以用圖象來描述物體的速度變化情況，那么怎樣用圖象來表示物體運動的速度呢？請同學(xué)們先看課文并回答。學(xué)生回答：在方格紙上建立直角坐標(biāo)系，用縱坐標(biāo)表示物體運動的速度，用橫坐標(biāo)表示時間，根據(jù)表中各時刻的速度將（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一時間圖象（v-t圖象），簡稱速度圖象。學(xué)生

20、具體操作描點。教師引導(dǎo)：我們從根據(jù)實測數(shù)據(jù)所描的點，可以從這些點的走向大致看出紙帶速度的變化規(guī)律。為了更清晰，你可以把這些點用折線連起來。在老師的提示和幫助下連線。教師總結(jié)：速度的實際變化應(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，曲線反映的n規(guī)律應(yīng)該與實際情況更接近。指導(dǎo)學(xué)生換用紅色筆用平滑的線將剛才描過的點再重新描畫一遍。教師引導(dǎo)：我們現(xiàn)在來觀察圖象，可以更形象直觀地顯示自己手拉紙帶的運動情況。說一說：百米賽跑時運動員的速度從始至終是不變的嗎？如果有變化，你估計是怎樣變化的？某位運動員的百米賽跑的成績是10.57s，按照你的估計畫出他在這段時間的v-t圖象的草圖。如果是沒

21、有受過訓(xùn)練的同學(xué)跑百米，他的v-t圖象的形狀可能有什么不同？參考提示：運動員的百米賽跑中，速度變化較大。大致可以分為三個階段：啟動階段，速度從零迅速增大；中間階段，這一階段速度幾乎不變；沖刺階段，速度逐漸增到最大。若是沒有受過訓(xùn)練的同學(xué)跑百米，他的速度可能是先增加到最大，然后又逐漸減小。 實踐與拓展：在學(xué)校舉行的秋季運動會中，某同學(xué)獲得了高一級100米賽跑的第一名，他的成績是12.21s，按照你的估計畫出他在比賽過程中的v-t圖象。（思考提示：這位同學(xué)賽跑時的速度從始至終都是不變的嗎？如果有變化，你估計是怎樣的變化？把這種變化用圖線表示出來時，要考慮哪些描述運動的物理量？）解析：100米賽跑時

22、這位同學(xué)的速度不是從始至終保持不變的。起跑時從靜止開始加速，速度迅速增大，然后以大致相等的速度完成后段路程。該運動員的速度圖象要求具有的特征：（1）速度圖線從零開始。（2）能反映開始的加速段和后來的勻速，圖線前段較陡，后段較平緩。（3）圖線所圈的面積約為100米，可通過數(shù)格的方法進(jìn)行，大于半格的算一個，小于半格的不算。三、課堂小結(jié)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。v-t圖象：表示做直線運動物體的速度隨時間變化的規(guī)律。某段時間圖線與時間軸圍成的面積值表示該段時間內(nèi)物體通過的位移大小。形狀一樣的圖線，在不同圖象中所表示的物理規(guī)律不同。四、布置作業(yè)教材P24、25問題與練習(xí)14題。五、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。來源: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：注重使用方法和領(lǐng)悟注意事項。4測量瞬時速度：用包含某點在內(nèi)的一段時間內(nèi)的平均速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。