学生实验课程导入及其完整教案

1.4 实验：用打点计时器测速度

★新课标要求

（一）知识与技能

1、了解两种打点计时器的结构和工作原理。

2、会安装并使用打点计时器。

3、理解根据纸带测量速度的原理并测量瞬时速度。

4、明确速度—时间图象的意义，描点法画图象的方法，并画出该实验中的速度—时间图象。

（二）过程与方法

1、通过学生自己看打点计时器的说明书，培养学生独立学习的能力。

2、通过对纸带的处理过程培养学生获取信息、处理信息的能力，体会处理问题的方法，领悟如何间接测一些不能直接测量的物理量的方法。

3、通过画速度—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。

4、体验实验中理性思维的重要，既要动手，更要动脑。

（三）情感、态度与价值观

1、感觉打点计时器的巧妙设计思路，体会物理原理在解决实际问题中的指导作用，增强将物理知识应用于生活实际的意识。

2、经历实验过程，体验科学实验过程的艰辛与喜悦，并乐于探索自然界的奥妙。

3、培养学生敢于创新和实事求是的科学态度和科学精神。

★教学重点

1、打点计时器的使用。

2、由纸带计算物体运动的瞬时速度。

3、画物体的速度—时间图象。

★教学难点

1、

对纸带数据的处理。

2、

画图象的方法。

★教学方法

教师启发、引导，学生自主阅读、思考，亲自动手实验，并讨论、交流学习成果。

★教学过程

（一）课前活动

教师活动：课前布置学生预习本节实验。

学生活动：学生看书明确实验的各项任务及实验仪器。

（二）进行新课

1、对“打点计时器的认识”的学习

教师活动：教师布置学生对照仪器看说明书，引导学生注意其重点部分

学生活动：观察打点计时器并阅读其使用说明书，明确两种打点计时器的结构、各部分的名称、工作原理及使用方法。

教师活动：指导学生动手练习使用打点计时器，并引导学生思考：纸带上的点与小车的位移和时间是如何对应的，怎样将纸带上的点变成相关的数据。

学生活动：动手练习使用打点计时器，打出几条纸带，讨论怎样获取数据，并用列表格

的形式把数据列出。

教师活动：聆听学生回答，进行点评和指导。

学生活动：思考23页的思考与谈论：怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度？如果纸带上的点迹分布不均，那么，点迹密集的地方表示运动的速度较大还是较小？

教师活动：聆听学生回答，进行点评。

2、用打点计时器测量瞬时速度

教师活动：根据前面所学的瞬时速度的理论，引导学生怎样计算实际运动中物体的瞬时速度。教师巡回指导。

学生活动：讨论怎样获取数据，怎样根据自己的纸带计算不同时刻的瞬时速度并采用列表法有条理的列出。

3、用图象表示速度

教师活动：引导学生思考怎样画出速度—时间图象，为什么要用平滑的曲线“拟合”。

学生活动：根据前面计算的瞬时速度，画出速度—时间图象，同组各成员之间再次比较运动的区别，感受不同的运动规律。体会交流“拟合”的意义。

教师活动：聆听学生回答，点评。

（三）课堂总结、点评

1、打点计时器的原理构造（如图）

实验原理：（1）电磁打点计时器：它是利用电磁感应原理打点计时的一种仪器，当通过4—6V低压交流电时，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便上下振动起来，位于振片一端的振针就跟着上下振动而打点，这时，如果纸带运动

，振针就在纸带上打出一系列点，当交流电源频率为50Hz时，它每隔0.02s打一点，即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔为0.02s。

（2）电火花计时器：它是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示点迹的计时仪器。当接通220V交流电源，按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴，产生火花放电，于是在运动纸带上就打出一系列点迹。当电源频率为50Hz时，它也是每隔0.02s打一次点，即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔也是0.02s。

电火花计时器工作时，纸带运动时受到的阻力小，比电磁打点计时器实验误差小。

打在纸带上的点，记录了纸带运动的时间，如果把纸带跟物体连在一起，纸带上的点就相应地表示出运动物体在不同时刻的位置。

2、带分析物体的运动情况并能计算平均速度。

（1）在纸带上相邻两点间的时间间隔均为0.02s（电源频率为50Hz），所以点迹密集的地方表示纸带运动的速度很小。

（2）根据v=△x/△t，求出在任意两点间的平均速度，这里△x可以用直尺测量出两点间的距离，△t为两点间的时间间隔数与0.02s的乘积。这里必须明确所求的是哪两点之间的平均速度。

3、粗略计算瞬时速度。

某点E的瞬时速度可以粗略地由包含E点在内的两点间的平均速度来表示。如图1.4-1，

vE≈vDG，或vE=vDF。

说明：在粗略计算E点的瞬时速度时，可利用公式v=△x/△t来求解，但须注意的是，如果取离E点越接近的两点来求平均速度，这个平均速度越接近E点的瞬时速度，但是距离太小会使测量误差增大，应该根据实际情况选取这两个点。

4、v-t图象与其画法

为了更直观地反映物体的运动情况，我们可以用v-t图象来表示速度随时间的变化规律。

以速度v为纵轴，时间t为横轴建立直角坐标系，根据计算出的不同时刻对应的瞬时速度值，在坐标系中描点，最后用平滑曲线把这些点连接起来就得到了一条能够描述速度v与时间t关系的图象。

5、实验器材

电磁打点计时器（或电火花计时器）及纸带、刻度尺、电源、导线等。

6、注意事项

（1）电源电压要符合要求，电磁打点计时器应使用10V以下的交流电源；电火花计时器要使用220V交流电源。

（2）实验前要检查打点的稳定性和清晰程度，必要时要进行调节或更换器材。

（3）使用打点计时器应先接通电源，待打点计时器稳定后再用手拉纸带。

（4）手拉纸带时，速度应快一些，以防点迹太密集。

（四）实例探究

☆打点计时器及应用

［例1］一同学在使用打点计时器时，纸带上点不是圆点而是一些短线，这可能的原因是（

）

A．接在直流电源上

B．电源电压不稳

C．电源频率不稳

D．打点针压得过紧

解析：A．接在直流电源上不会打点。A错。

B．打点与电压是否稳定无关，点痕重轻与电压有关。B错。

C．频率不同打的点仍为圆点。故C错。

D．打点针压得过紧。针和纸接触时间长，打出一些短线。D正确。

答案：D ☆打点计时器直接测量的量

［例2］电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，根据打点计时器打出的纸

带，我们可以从纸带上直接得到的物理量是（

）

A．时间间隔

B．位移

C．加速度

D．平均速度

解析：从打下的纸带上数一下点的个数就知道时间，因为两个点的时间间隔为0.02s.故A选项正确。

用刻度尺量一下任意两个点间的距离，就知道了物体的位移。故B选项正确。

从纸带上不能直接得到加速度、平均速度，只可以间接计算。故C、D选项错误。

答案：AB ［例3］

用接在50 Hz 交流电源上的打点计时器，测定小车速度，某次实验中得到一条纸带，如下图所示，从比较清晰的点起，每五个打印点取一个记数点，分别标明0、l、2、

3、4……，量得0与

1两点间距离x1=30mm，3与4两点间的距离x2=48mm，则小车在0与1两点间平均速度为

m／s。

解析：0～1两点间的平均速度vx10.030.3m/s T0.1★课余作业

1、思考P24“说一说”栏目中提出的问题，

2、完成P26“问题与练习”中的问题。

3、阅读教材P26“科学漫步”《气垫导轨和数字计数器》短文，思考并回答文后提出的问题。