（高一物理）第一章 實驗 用打點計時器測速度四 新課標(biāo) 人教版

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1、第一章 實驗 用打點計時器測速度四 新課標(biāo)要求（一）知識與技能1、了解兩種打點計時器的結(jié)構(gòu)和工作原理。2、會安裝并使用打點計時器。3、理解根據(jù)紙帶測量速度的原理并測量瞬時速度。4、明確速度時間圖象的意義，描點法畫圖象的方法，并畫出該實驗中的速度時間圖象。（二）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、通過對紙帶的處理過程培養(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。4、體驗實驗中理性思維的重要，既要動手，更要動腦。（三）情

2、感、態(tài)度與價值觀1、感覺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)用于生活實際的意識。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妙。3、培養(yǎng)學(xué)生敢于創(chuàng)新和實事求是的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。教學(xué)重點1、打點計時器的使用。2、由紙帶計算物體運動的瞬時速度。3、畫物體的速度時間圖象。教學(xué)難點1、 對紙帶數(shù)據(jù)的處理。2、 畫圖象的方法。教學(xué)方法教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生自主閱讀、思考，親自動手實驗，并討論、交流學(xué)習(xí)成果。教學(xué)過程（一）課前活動教師活動：課前布置學(xué)生預(yù)習(xí)本節(jié)實驗。學(xué)生活動：學(xué)生看書明確實驗的各項任務(wù)及實驗儀器。（二）進行新課1、對“

3、打點計時器的認(rèn)識”的學(xué)習(xí)教師活動：教師布置學(xué)生對照儀器看說明書，引導(dǎo)學(xué)生注意其重點部分學(xué)生活動：觀察打點計時器并閱讀其使用說明書，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。教師活動：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)。學(xué)生活動：動手練習(xí)使用打點計時器，打出幾條紙帶，討論怎樣獲取數(shù)據(jù)，并用列表格的形式把數(shù)據(jù)列出。教師活動：聆聽學(xué)生回答，進行點評和指導(dǎo)。學(xué)生活動：思考23頁的思考與談?wù)摚涸鯓痈鶕?jù)紙帶上的點跡計算紙帶的平均速度？如果紙帶上的點跡分布不均，那么，點跡密集的地方表示運動的速度較大還是較

4、?。拷處熁顒樱厚雎爩W(xué)生回答，進行點評。2、用打點計時器測量瞬時速度教師活動：根據(jù)前面所學(xué)的瞬時速度的理論，引導(dǎo)學(xué)生怎樣計算實際運動中物體的瞬時速度。教師巡回指導(dǎo)。學(xué)生活動：討論怎樣獲取數(shù)據(jù)，怎樣根據(jù)自己的紙帶計算不同時刻的瞬時速度并采用列表法有條理的列出。3、用圖象表示速度教師活動：引導(dǎo)學(xué)生思考怎樣畫出速度時間圖象，為什么要用平滑的曲線“擬合”。學(xué)生活動：根據(jù)前面計算的瞬時速度，畫出速度時間圖象，同組各成員之間再次比較運動的區(qū)別，感受不同的運動規(guī)律。體會交流“擬合”的意義。教師活動：聆聽學(xué)生回答，點評。（三）課堂總結(jié)、點評1、打點計時器的原理構(gòu)造（如圖） 實驗原理：（1）電磁打點計時器：它是利

5、用電磁感應(yīng)原理打點計時的一種儀器，當(dāng)通過46V低壓交流電時，在線圈和永久磁鐵的作用下，振片便上下振動起來，位于振片一端的振針就跟著上下振動而打點，這時，如果紙帶運動 ，振針就在紙帶上打出一系列點，當(dāng)交流電源頻率為50Hz時，它每隔0.02s打一點，即打出的紙帶上每相鄰兩點間的時間間隔為0.02s。（2）電火花計時器：它是利用火花放電在紙帶上打出小孔而顯示點跡的計時儀器。當(dāng)接通220V交流電源，按下脈沖輸出開關(guān)時，計時器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)接正極的放電針、墨粉紙盤到接負極的紙盤軸，產(chǎn)生火花放電，于是在運動紙帶上就打出一系列點跡。當(dāng)電源頻率為50Hz時，它也是每隔0.02s打一次點，即打出的紙帶上每相

6、鄰兩點間的時間間隔也是0.02s。電火花計時器工作時，紙帶運動時受到的阻力小，比電磁打點計時器實驗誤差小。打在紙帶上的點，記錄了紙帶運動的時間，如果把紙帶跟物體連在一起，紙帶上的點就相應(yīng)地表示出運動物體在不同時刻的位置。2、帶分析物體的運動情況并能計算平均速度。（1）在紙帶上相鄰兩點間的時間間隔均為0.02s（電源頻率為50Hz），所以點跡密集的地方表示紙帶運動的速度很小。（2）根據(jù)v=x/t，求出在任意兩點間的平均速度，這里x可以用直尺測量出兩點間的距離，t為兩點間的時間間隔數(shù)與0.02s的乘積。這里必須明確所求的是哪兩點之間的平均速度。3、粗略計算瞬時速度。某點E的瞬時速度可以粗略地由包含

7、E點在內(nèi)的兩點間的平均速度來表示。如圖1.4-1，vEvDG，或vE=vDF。說明：在粗略計算E點的瞬時速度時，可利用公式v=x/t來求解，但須注意的是，如果取離E點越接近的兩點來求平均速度，這個平均速度越接近E點的瞬時速度，但是距離太小會使測量誤差增大，應(yīng)該根據(jù)實際情況選取這兩個點。4、v-t圖象與其畫法為了更直觀地反映物體的運動情況，我們可以用v-t圖象來表示速度隨時間的變化規(guī)律。以速度v為縱軸，時間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系，根據(jù)計算出的不同時刻對應(yīng)的瞬時速度值，在坐標(biāo)系中描點，最后用平滑曲線把這些點連接起來就得到了一條能夠描述速度v與時間t關(guān)系的圖象。5、實驗器材電磁打點計時器（或電火花計

8、時器）及紙帶、刻度尺、電源、導(dǎo)線等。6、注意事項（1）電源電壓要符合要求，電磁打點計時器應(yīng)使用10V以下的交流電源；電火花計時器要使用220V交流電源。（2）實驗前要檢查打點的穩(wěn)定性和清晰程度，必要時要進行調(diào)節(jié)或更換器材。（3）使用打點計時器應(yīng)先接通電源，待打點計時器穩(wěn)定后再用手拉紙帶。（4）手拉紙帶時，速度應(yīng)快一些，以防點跡太密集。（四）實例探究打點計時器及應(yīng)用例1一同學(xué)在使用打點計時器時，紙帶上點不是圓點而是一些短線，這可能的原因是（ ）A接在直流電源上 B電源電壓不穩(wěn)C電源頻率不穩(wěn) D打點針壓得過緊解析：A接在直流電源上不會打點。A錯。B打點與電壓是否穩(wěn)定無關(guān)，點痕重輕與電壓有關(guān)。B錯。

9、C頻率不同打的點仍為圓點。故C錯。D打點針壓得過緊。針和紙接觸時間長，打出一些短線。D正確。答案：D打點計時器直接測量的量例2電磁打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器，根據(jù)打點計時器打出的紙 帶，我們可以從紙帶上直接得到的物理量是（ ）A時間間隔 B位移 C加速度 D平均速度解析：從打下的紙帶上數(shù)一下點的個數(shù)就知道時間，因為兩個點的時間間隔為0.02s.故A選項正確。用刻度尺量一下任意兩個點間的距離，就知道了物體的位移。故B選項正確。從紙帶上不能直接得到加速度、平均速度，只可以間接計算。故C、D選項錯誤。答案：AB例3 用接在50 Hz 交流電源上的打點計時器，測定小車速度，某次實驗中得到一

10、條紙帶，如下圖所示，從比較清晰的點起，每五個打印點取一個記數(shù)點，分別標(biāo)明0、l、2、3、4，量得0與 1兩點間距離x1=30mm，3與4兩點間的距離x2=48mm，則小車在0與1兩點間平均速度為 ms。解析：01兩點間的平均速度m/s課余作業(yè)1、思考P24“說一說”欄目中提出的問題，2、完成P26“問題與練習(xí)”中的問題。3、閱讀教材P26“科學(xué)漫步”氣墊導(dǎo)軌和數(shù)字計數(shù)器短文，思考并回答文后提出的問題?！皢栴}與練習(xí)”（P26）參考答案1、電磁打點計時器誤差較大。因為電磁打點時振針與復(fù)寫紙對紙帶的摩擦力較大，而電火花相對阻力較小，另外，電磁打點時容易出現(xiàn)振針壓的過緊、過松、復(fù)寫紙不好用都不易把點打

11、清晰，所以電火花計時器誤差較小。2、解：（1）紙帶左端與重物相連。（2）取離A點最近的兩個點，求其兩點間的平均速度就可代替A點的瞬時速度。因為在A的附近取的點越近，用平均速度代替A點的速度就越精確，而離A最近的只能是BC兩點，所以如此。3、對甲：物體開始有初速度，方向為正，在運動過程中是大小不變，方向也不變化的，所以甲是勻速直線運動，速度的大小方向都不變，運動方向也不變。對乙：物體開始初速度為0，向正向運動，到達一定值后大小方向不變，一段時間后速度開始變小，方向不變，直到減為零，而運動方向不變。速度大小變化，方向沒變。4、兩相鄰點距離與紙帶速度有關(guān)，速度越大距離越大。兩相鄰點的時間都是1s，紙

12、帶快慢不影響。教學(xué)體會思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學(xué)的根本；親自實踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵，離開了思維方法和實踐活動，物理教學(xué)就成了無源之水、無本之木。學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月。資料袋：人們稱攝影為瞬間藝術(shù)，但只有當(dāng)高速攝影出現(xiàn)后，才有了真正意義上的瞬間攝影。普通閃光燈持續(xù)發(fā)光時間可達到120000 s，這對于拍攝體育運動等素材是夠用了。然而子彈飛行時的速度少說也有數(shù)百米每秒，要想抓拍子彈運動的瞬間，曝光時間要用百萬分之一秒的數(shù)量級。后來人們開始使用激光光源以達到在更短時間中發(fā)出更強烈的照明，才能清楚地將它的影像凝固在底片上。高速攝影有廣泛的用途。例如，在汽車的

13、快速碰撞試驗的研究中，人們先把碰撞的過程拍攝成電影，然后以很慢的速度放映，以便觀察在碰撞期間車身如何變形，從而發(fā)現(xiàn)薄弱的那位。又如，某些昆蟲具有令人驚嘆的飛行技巧，如在急速飛行過程中急劇減速、懸空停住、以不超過其身長的半徑轉(zhuǎn)彎等。借助高速攝影技術(shù)，可以對它們運動過程中的振翅情況進行研究。高速攝影甚至在繪畫藝術(shù)中也發(fā)揮了作用。以前誰也沒有清楚地見過奔馬的四只蹄子到底是如何擺動的，以至于畫家們一直憑借主觀感覺去畫奔馬。借助高速攝影技術(shù)，人們對此才有了正確的認(rèn)識。閃光頻閃攝影是借助于電子閃光燈的連續(xù)閃光，在一張底片上記錄運動物體的連續(xù)運動過程的攝影技術(shù)。頻閃攝影的關(guān)鍵器材是電子頻閃燈。當(dāng)電子頻閃燈充足電后，就可以像連發(fā)手槍一樣，一次緊接一次地頻繁閃光。閃光頻率越高，底片曝光次數(shù)越多，在照片上出現(xiàn)的影像也越多。高頻電子頻閃燈的閃光頻率（每秒鐘的閃光次數(shù)）可達上百次。用電子頻閃燈拍攝頻閃照片應(yīng)選擇一個黑色的背景，被攝者距離背景盡可能遠些，以避免頻閃光照亮背景，或在畫面中出現(xiàn)影子，從而影響主體的效果。如果主體距離背景比較近，最好使閃光燈與被攝物體形成側(cè)光和側(cè)逆光的照射角度，被攝物體也最好有明顯的輪廓線條，從而防止影像與背景的色調(diào)混雜。相機與被攝者的距離要近一些，這是因為設(shè)定頻閃后，閃光指數(shù)會下降很多。