学生实验名师教学设计2

《

实验:用打点计时器测速度》

左权中学校

张银霞

各位评委大家好：

我说课的课题是人民教育出版社出版的物理必修1第一章第四节《实验：用打点计时器测速度》。

一

教学分析

1 教材分析：

《

用打点计时器测速度》是在前面学习了时间、位移的基础上进一步探究速度随时间的变化规律，通过打点计时器介绍如何求速度，起到了承上的作用。为后面加速度的学习，研究匀变速直线运动需要利用打点计时器测速度并通过速度时间图像研究匀变速直线运动的规律，探究功与速度变化的关系和验证机械能守恒定律实验奠定了基础。因此本节内容比较重要。

2 学情分析：

Δx前面我们学习了速度的表达式v＝，研究了一段时间的平均速度和Δt某一时刻的瞬时速度，并且时间t趋向于0时的平均速度可以粗略的表示瞬时速度，因此学生已经有了一定的知识基础。另外同学们已经学习过描点作图，所以利用图像表示速度也有一定的作图基础。

二

教学目标

根据课标的要求，结合教材编排的难易程度以及学生的学习情况，本节课的学习内容有：

1 知识与技能：

（1）了解打点计时器的结构和工作原理。

（2）学会正确使用打点计时器。

（3）能根据纸带上的点计算物体的速度，理解用平均速度表示瞬时

速度的思想，并能够利用这种方法计算瞬时速度。

（4）能运用实验数据描绘速度-时间图像，能够根据图像描述物体运动特点。

2 过程与方法

(1)通过本节的学习了解打点计时器的使用方法。

(2)通过本实验的具体操作，体会粗略确定物体速度的方法，会求某段时间的平均速度和某一时刻的瞬时速度。

3 情感、态度与价值观

通过本节课的学习，了解物理学在处理实际问题的实际应用，从而增强将物理知识应用于实践的意识。

三

教学重难点

1 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．会用描点法描绘物体的速度-时间图像，．

2教学难点：

利用纸带计算瞬时速度，用描点法画图像．

四

教法学法

本节为实验课，所以采用讲授法结合演示实验法，纸带的处理和画图

则通过教师讲授和学生小组合作完成。

五

实验教学内容

1.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

2.实验原理

（1）打点计时器原理及使用

类别

电火花计时器

电磁打点计时器

结构图示

工作电220 V交流电源

压

打点方周期性产生电火花

式

打点周0.02 s 期

记录信息

（2）计算原理

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位置、时刻或位移、时间

0.02 s 振针周期性上下振动

6 V以下交流电源

置，用刻度尺测出两个计数点间的位移Δx，打两个点的时间可用ΔtΔxΔx＝(n－1)×0.02 s求得，则平均速度v＝，当Δt很短时，可以认为ΔtΔt为t时刻的瞬时速度．

3.实验目标

（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．

4.实验教学过程

（1）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个点，则用Δt＝0.02×(n－1) s计算出纸带的运动时间Δt. 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v＝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Δt中．

（2）数据处理

1．计算纸带的平均速度：从打第1个点到打第n个点，纸带的运动Δx时间为Δt＝0.02(n－1) s，纸带的位移为Δx，纸带的平均速度v＝Δt。

2．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。

用刻度尺依次测出OA、OB、OC、OD…的距离是s1、s2、s3、s4…，再利用x1＝s1，x2＝s2－s1、x3＝s3－s2…确定出OA、AB、BC、CD…之间的距离x1、x2、x3、x4…

(3)打点计时器打点的周期为T，则A、B、C、D…各点的瞬时速度分别x1＋x2x2＋x3x3＋x4x4＋x5为：vA＝2T、vB＝2T、vC＝2T、vD＝2T…。

把数据填入下表

位置

时间t/(s) (xn＋xn＋1)/(m) v/(m/s) A

B

C

D

E

F

3．用v -t图象描述物体的速度

(1)以速度v为纵轴，时间t为横轴建立直角坐标系。

(2)根据不同时刻的瞬时速度值，在坐标系中描点。

(3)用平滑曲线把这些点连接起来，即得到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．分段测量计数点间的位移x带来误差。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。

3．作图时，描点、连线存在偶然误差。为减小误差，应选取合适的坐标单位，利用坐标纸作图。

七

注意事项

1、实验前,应将打点计时器固定好,以免拉动纸带时晃动,并要先轻轻试拉纸带,应无明显的阻滞现象。

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,再拉动纸带。

3、手拉动纸带时速度应快一些,以防点迹太密集。纸带要选择打出的点清晰的舍掉开始过于密集的点

4、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、使用电磁打点计时器时,如打出的点较轻或是短线,应调整振针距复写纸的高度。

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测量点O之间的距离)。读数时应估读到毫米的下一位

八、实验改进与创新

本实验是采用电磁打点计时器来测速度的，还可以用下面方法测速度：

1.用光电门、气垫导轨、数字计时器测速度

2.用频闪照相机测速度

3.用传感器测速度

九、实验效果评价

1.通过教师演示实验和学生分组实验探究，使学生掌握了打点计时器的正确使用，提高了学生的实验探究能力。

2.通过对纸带数据的处理以及图像与数据的转化和实验创新，使学生的综合设计能力和创新能力有了明显的提高