学生实验优质课教学设计

实验：用打点计时器测速度教学设计

宜宾四中 刘汉平

1.

教学目标 知识与技能

1．了解打点计时器的计时原理，理解纸带中包含的物体运动的信息(时间、位移)．

2．会安装并使用打点计时器，理解根据纸带测量速度的原理并测量瞬时速度．

3．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

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．通过实验得出物体的运动信息，用数学方法表述出来．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．

4．体验实验中理性思维的重要，既要动手，更要动脑．

5．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．感受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．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．

4．培养学生合作与交流的精神，有将自己的见解与他人交流的愿望，养成在合作中既坚持原则又尊重他人的习惯．

2.

教学重点/难点 教学重点

1．学会使用打点计时器．

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一时间图象，并从中获取物理信息．

教学难点

处理纸带的方法，用描点法画图象的能力．

3.

教学用具 多媒体、板书

4.

标签 教学过程 一、实验目的

1．了解两种打点计时器的结构和工作原理，并学会安装和使用．

2．理解根据纸带测量速度的原理，学会粗略测量瞬时速度．

3．理解速度—时间图象的意义，掌握描点法画图象的方法．

二、实验原理

1．打点计时器的原理及使用

2.跟运动物体连在一起的纸带上打出的点记录了物体在不同时刻的位置，用刻度尺测0.02s求得，则平均速度＝出两个计数点间的位移Δx，打两个点的时间可用Δt＝(n－1)×Δt(Δx)，当Δt很短时，可以认为Δt(Δx)为t时刻的瞬时速度．

三、实验器材

电磁打点计时器(或电火花计时器)、学生电源(电火花计时器使用220 V交流电源)、刻度尺、纸带、复写纸、导线、坐标纸．

四、实验步骤

1．了解打点计时器的结构，然后把它固定在桌子上．

2．把电磁打点计时器的两个接线柱用导线与6 V的低压交流电源的接线柱相连接，让纸带穿过两个限位孔，压在复写纸的下面．

3．接通电源，用手水平地拉动纸带，纸带上就打出一行小点，随后立即关闭电源．

4．取下纸带，从能看得清的某个点数起，数一数纸带上共有多少个点．如果共有n个(n－1)s计算出纸带的运动时间Δt.

点，则用Δt＝0.02×5．用刻度尺测量一下打下这些点纸带通过的距离Δx，利用公式＝Δt(Δx)计算纸带在这段时间内的平均速度．把测量和计算的结果填入表中．

五、数据处理

1．用打点计时器测量瞬时速度

(1)选取一条点迹清晰便于分析的纸带．

(2)从能够看清的某个点开始，每隔四个点取一个计数点，每两个计数点间的时间间隔T＝5×0.02 s＝0.1 s．在纸带上用O、A、B、C、D…标出这些“计数点”，如图所示．

依次测出OA、AB、BC、CD…之间的距离x1、x2、x3、x4…

(3)A、B、C、D…各点的瞬时速度分别为：

2．用图象表示速度 用横轴表示时间t，纵轴表示速度v，建立直角坐标系．根据测量的数据在坐标系中描点，然后用平滑的曲线把这些点连接起来，即得到如图所示的v－t图象.

六、误差分析

1．利用平均速度来代替计数点的瞬时速度自身会带来系统误差．为减小误差，应取以计数点为中心的较小位移Δx来求平均速度．

2．若采用分段测量计数点间的位移x，会使测量误差增大．减小此误差的方法是一次测量完成，即一次测出各计数点到起始计数点O的距离，再分别计算出各计数点间的距离．

七、注意事项

1．如果在纸带上数出了n个点，那么，它们的间隔数是(n－1)个，它们的时间间隔为(n－1)×0.02 s. 2．使用打点计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再拉动纸带．

3．手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集．

4．使用电火花计时器时，应注意把纸带正确穿好，墨粉纸盘位于纸带上方，使用电磁打点计时器时，应让纸带穿过限位孔，压在复写纸下面．

5．为了减小实验误差，计数点要每隔T＝0.1 s选一个，即每隔四个点取一个计数点，而计算计数点的瞬时速度时，Δx、Δt应取此计数点前、后两个点之间的位移和时间．即v＝2T(xn＋xn＋1).

6．打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源．

7．对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是一次测量完毕(可先统一测量出各个测量点到起始点O之间的距离)．读数时应估读到毫米的下一位．

实验探究一、数据读取

例：在“用打点计时器测速度”的实验中，打点计时器使用的交流电的频率为50 Hz，记录小车运动的纸带如图所示，在纸带上选择0、1、2、3、4、5的6个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出，纸带旁并排放着带有最小分度为毫米的刻度尺，零点跟“0”计数点对齐，由图可以读出三个计数点1、3、5跟0点的距离并填入表格中．

【解析】

1点对应时刻是0、2之间的中间时刻，求出0、2间的平均速度，即可认为是1点的瞬时速度，同理2、3、4、5点的瞬时速度也可求出．而相邻计数点间的时间间隔T＝0.1 s.

0.1(3.9×10－2) m/s＝0.195 m/s 故v1＝2T(x02)＝2×v2＝2T(x13)＝2×0.1(9.0×10－2－1.0×10－2)m/s＝0.40 m/s 同理v3＝0.61 m/s，v4＝0.69 m/s，v5＝0.70 m/s.以O点为坐标原点，横坐标表示时间，纵坐标表示速度，建立直角坐标系．根据前面计算出的结果在直角坐标系中描点，然后连线得到速度—时间图象如图所示．

课堂小结 （1）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，要明白七原理。

（2）会用纸带求某段时间内的平均速度和某时刻的瞬时速度

（3）会针对实验数据进行误差分析

（4）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

板书 第四节：实验：用打点计时器测速度

1．电磁打点计时器：靠电磁感应带动探针振动通过复写纸打点

2．电火花计时器：靠产生电火花放电蒸发墨粉打点

3．计时器的使用：注童使用方法和领悟注童事项

4．测量瞬时速度：用包含某点在内的一段时间内的平均建度粗略表示该点的瞬时速度

5．速度时间图象：以时间为横轴，速度为纵轴，描点连线作图象．