学生实验优秀教学实录

1-4《实验:用打点计时器测速度》教学设计

一、教材分析

本节课要学的内容用打点计时器测速度指的是电磁打点计时器、电火花计时器用打点计时器测平均速度和瞬时速度。打点计时器是高中一个重要的计时仪器，计时的同时还能记录物体的运动情况，这对高一新生来说是全新的。通过对打点计时器的了解，掌握其使用方法。平均速度和瞬时速度是本节的难点，教材用极限的思想，从平均速度过渡到瞬时速度。加强对瞬时速度的理解，拉近物理与生活、模型与实际的距离，培养学生从不同角度看同一问题的素养和学生的发散思维。

二、教学目标

1、知识与技能：

（1）了解打点计时器的原理,会使用打点计时器。

（2）会对纸带上记录的原始数据进行处理,会用打点计时器测瞬时速度。

（3）能描绘v-t图象，理解图象的物理意义,会通过图象来分析物体的运动情况。

2、过程与方法：

（1）体会实验在物理学发展中的作用。

（2）掌握建立图像的一般规律，了解用图象研究物理问题的方法。

(3)培养学生的信息收集和处理能力，分析、解决问题能力

（4）了解极限思想在处理模型和实际中的作用。

3、情感、态度和价值观：

（1）培养学生养成良好的实验习惯。

（2）培养学生尊重事实敢于创新和实事求是的科学态度和科学精神. （3）培养学生合作与交流的精神，养成在合作中既坚持原则又尊重他人的习惯。

三、教学重点

1、打点计时器的使用方法。

2、能根据纸带计算物体运动的瞬时速度。

3、会用描点法描绘物体的速度—时间图象，并从中获取物理信息. 四、教学难点

对纸带上记录的原始数据进行处理，描点法画v-t图象，并通过图象来分析物体的运动情况。

五、器材：

多媒体课件、视频资料、图书馆相关资源、电磁打点计时器（已调节好的、缺少限位孔的、振针未调合适的）、电火花计时器、学生电源、导线、纸带、刻度尺、坐标纸、实物投影仪、秒表

六、实验步骤: 1、把打点计时器固定在桌子上，纸带穿过限位孔，把复写纸片套在定位轴上，并且压在纸带上面，振针位于复写纸片的上方。

2、把打点计时器的两个接线柱分别用导线接到4～6V低压交流电源的两个接线柱上。

3、打开电源开关，用手水平地牵拉纸带，纸带被打上了许多小点。

4、取下纸带. 注意事项：

1、打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点，如遇到打出的是短横线，应调整一下振针与复写纸之间的距离使之增大一些。电压过高，振针的振幅大，打点时会出现不是圆点而是短线的现象；如果振针到复写纸的距离过小也会出现上述现象。

2、使用计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再牵拉纸带。

3、一定要把纸带放在复写纸的下边，牵拉纸带的速度稍大些好，使各点间距离大一些，便于测量。

4、计时器一定要接在交流电源上，不能接在直流接线柱上。

2、电火花计时器（计时仪器）

电火花计时器工作原理：使用时，墨粉纸盘套在纸盘轴上，并夹在两条纸带之间。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。于是在运动的纸带上就打出一列点迹。

电源：交流电源；工作电压：220V；工作频率：50Hz；工作周期：0.02s 优点：纸带运动时受到的阻力比较小，实验误差也就比较小。

两条纸带作用：上层纸带带动墨粉盘转动，下层纸带打点。

3、打点计时器的作用

（1）测时间(电源频率50Hz，每隔0.02秒打一个点) （2）测位移

（3）研究纸带→研究物体运动

六、平均均速度和瞬时速度

师：你是怎样理解平均速度和瞬时速度关系的？

学生回答，老师进一步解释极限思想（例如可认为人的身高在一天内是不变的），渗透学习物理模型的意义。

展示：如图测量出包括E点在内的D、F两点间的位移Δx和时间Δt，算出纸带在这两点间的平均速度v=x，用这个平均速度代表纸带经过E点时的瞬时速度。

tx可以大致表示E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Et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Δx，同时记录对应的时间Δt，填入教材第21页中设计好的表1中。. 根据v=x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t瞬时速度，抄入教材第21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。

七、v—t图像

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，我们怎样直观地描绘这种变化情况呢？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—时间图象（v-t图象），简称速度图象. 学生具体操作描点，老师及时利用实物投影仪进行交流，并由学生进行点评。

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：是否是将这些点连成折线呢？

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. 师：从v—t图像还能获得到哪些信息？

学生讨论总结：能直观反映物体运动速度与时间的变化关系，能反映物体运动的方向。让学生体会图象在反映两物理量时的直观性。渐渐培养学生从图象获取信息的能力。

八、课堂练习

7．如图9所示为一物体做匀变速直线运动的图象．由图象作出的下列判断中正确的是

( BD )

图9 A．物体始终沿正方向运动

B．物体先沿负方向运动，在t＝2s后沿正方向运动

C．在t＝2s前物体位于出发点负方向上，t＝2s后位于出发点正方向上

D．在t＝2s时，物体距出发点最远

8．一同学利用打点计时器打出的纸带分析小车的运动速度时，从几条纸带中选出了一条不很完整的纸带，如图11所示．纸带上有六个计数点，相邻两计数点之间还有四个点没有画出，所用交流电的频率为50Hz，相邻计数点之间的距离已标在图中，单位是厘米．

图11 (1)计算0～6点之间的平均速度；

解析

(1)0到6点间的平均速度为：

Δxv＝＝0.676m/s≈0.68m/s

Δt(2)打点计时器打第4个点时小车的瞬时速度接近多少？

(2)当打点计时器打第4个点时，小车的瞬时速度应当最接近于3～5点间的平均速度，则

Δx35v4＝＝0.834m/s≈0.83m/s

Δt35九、本课小结

一、打点计时器

1、电磁打点计时器

2、电火花计时器

二、利用打点计时器测速度

1、测瞬时速度

2、测平均速度

十、课后反思

正如设计思路中所谈到的一样，本课是高中阶段的第一堂涉及实验的课程，而且又是既重要又较难的实验，上好本堂课是很不容易的，要注意以下几个关键点：

1、打点计时器的原理及数据处理。

2、引导学生处理实验过程中出现的各种问题。

3、如何作好v-t图象及作图的一般步骤。