学生实验教学创新设计

1.4实验：用打点计时器测速度

课题

1.4实验：用打点计时器测速度

知识与技能

1、理解根据纸带测量速度的原理并测量瞬时速度．

2、明确速度一时间图象的物理意义，描点法画图象的方法，并画出该实验中的速度一时间图象，能从图象中获取有用的信息．

过程与方法

课型

新授课

教学

目标

1、通过画速度一时间图象培养学生用图象法处理数据的能力，体验数学工具在物理发展中的作用．

2、体验实验中理性思维的重要，既要动手，更要动脑．

3、经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物体运动．

情感态度与价值观

1、体验用图象的方法描述物理现象的乐趣．培养学生用数学方法处理物理问题的意识．培养学生敢于创新和实事求是的科学态度和科学精神．

重点：会用描点法描绘物体的速度一时间图象，并从中获取物理信息

重点

难点：用描点法画图象的能力．

难点

教具

多媒体课件、纸带、刻度尺、坐标纸．

课时

一课时

准备

教学过程与教学内容

一、纸带的处理（速度的计算）

师：怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度? 安排

教学方法、教学手段与学法、学情

提出问题

引入课程

生：测出两个点间的距离，数一下这两个点间共有多少个时间间隔，即有多少个0.02 s，用这个总距离去除以所需用的时间．

【课堂训练】

出示题目：打在纸带上的点，记录了纸带的运动时间．如果把纸带和运动的物体连接在一起，纸带上的点就相应地表示出运动物体在不同时刻的位

置．研究纸带上的点子之间的间隔，就可以了解运动物体在不同时间内发生的位移，从而了解物体的运动情况．请你用简短的语言描述图1·4—3所示每条纸带记录的物体的运动情况．

参考答案：(a)，(b)的各点分布较为均匀，是匀速运动，但从点子的疏密程度来看，(b)上的点子较稀疏，所反映的物体运动较快，速度较大．(c)表示物体运动得越来越快，速度在增大，(d)表示物体运动得越来越慢，速度在减小．

（1）、用打点计时器测量瞬时速度

思想方法，用某段时间内的平均速度粗略代表这段时间内的某点的瞬时速度．所取的时间间隔越接近试点，这种描述方法越准确．

示例：如图1—4—4，测量出包括E点在内的D，F两点间的位移△x和时间△t，算出纸带在这两点间的平均速度v=△x/△t，用这个平均速度代表纸带经过E点时的瞬时速度．

运动描述

方法说明

△x/△t可以大致表示正点的瞬时速度，D、F两点离E点越近，算出的平均速度越接近正点的瞬时速度．然而D，F两点距离过小则测量误差增大，应该根据实际情况选取这两个点．

学生根据粗略表示某点瞬时速度的方法，选择合适的计数点，测量包含这个点的一段时间内的位移△x，同时记录对应的时间△t，填人教材第21页中设计好的表1中．

根据v=△x/△t算出刚填完的表1中各点附近的平均速度，把它当作计时器打下这些点时的瞬时速度，抄人教材第22页表2中．从该表中能粗略看出

手拉纸带运动的速度变化情况．

（2）、用图象表示速度

师：刚才我们从表2中的数据可以粗略看出我们自己手拉纸带运动的速度变化情况，图象是表示变化规律的好方法，我们可以用图象来描述物体的速度变化情况，那么怎样用图象来表示物体运动的速度呢?请同学们先看课文并回答．

生：在方格纸上建立直角坐标系，用纵坐标表示物体运动的速度，用横坐标表示时间，根据表中各时刻的速度．将(v，t)作为一组坐标在图象中描点，将点连线后得出的图象称为速度一时间图象(v—t图象)，简称速度图象．

学生具体操作描点．

师：我们从根据实测数据所描的点，可以从这些点的走向大致看出纸带速度的变化规律．

师：为了更清晰，你可以把这些点用折线连起来．

在老师的提示和帮助下连线．

师：速度的实际变化应该是比较平滑的，所以，如果用一条平滑的曲线来“拟合”这些点，曲线反映的规律应该与实际情况更接近．指导学生换用红色笔用平滑的线将刚才描过的点再重新描画一遍．

师：我们现在来观察图象，可以更形象直观地显示自己手拉纸带的运动情况．

【讨论】

百米赛跑时运动员的速度从始至终是不变的吗?如果有变化，你估计是怎样变化的?某位运动员的百米赛跑的成绩是10．57s，按照你的估计画出他在这段时间的v—t图象的草图．

如果是没有受过训练的同学跑百米，他的v—t图象的形状可能有什么不同? 参考提示：运动员的百米赛跑中，速度变化较大．大致可以分为三个阶段，启动阶段，速度从零迅速增大，中间阶段，这一阶段速度几乎不变：冲刺阶段，速度逐渐增到最大．如图1—4—6所示．

如果是没有受过训练的同学跑百米，他的速度可能是先增加到最大，然后又逐渐减小．如图1—4—7所示．

数据记录

数据处理

数学工具的应用

练习巩固

【小结】

电磁打点计时器和电火花计时器都是记录运动物体在一定时间间隔内位移的仪器．v—t图象：表示做直线运动物体的速度随时间变化的规律．某段时间图线与时间轴围成的面积值表示该段时间内物体通过的位移大小．形状一样的图线，在不同图象中所表示的物理规律不同．

总结说明

§1.4

实验：用打点计时器测速度

1．测量瞬时速度：用包含某点在内的一段时间内的平均

板书

建度粗略表示该点的瞬时速度

2．速度时间图象：以时间为横轴，速度为纵轴，描点连线作图象