114 實(shí)驗(yàn)用打點(diǎn)計時器測速度【精品教案】 1.4實(shí)驗(yàn)用打點(diǎn)計時器測速度(兩課時)浙江德清高級中學(xué)許偉強(qiáng)徐國亮 一、三維教學(xué)目標(biāo)知識與技能1知道電磁打點(diǎn)計時器和電火花打點(diǎn)計時器的基本構(gòu)成。 2了解打點(diǎn)計時器的計時原理，知道紙帶中包含的物體運(yùn)動的信息(時間、位移)3會安裝并使用打點(diǎn)計時器，能根據(jù)紙帶測量平均速度和測量瞬時速度4知道速度一時間圖象的物理意義，描點(diǎn)法畫圖象的方法，并畫出該實(shí)驗(yàn)中的速度一時間圖象，能從圖象中獲取有用的信息過程與方法1通過學(xué)生自己看打點(diǎn)計時器的說明書，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)的能力2通過實(shí)驗(yàn)得出物體的運(yùn)動信息，用數(shù)學(xué)方法表述出來培養(yǎng)學(xué)生獲取信息、處理信息的能力，體會處理問題的方法，領(lǐng)悟如何間接測一些不能直接測量的物理量的方法3通過畫速度一時間圖象培養(yǎng)學(xué)生用圖象法處理數(shù)據(jù)的能力，體驗(yàn)數(shù)學(xué)工具在物理發(fā)展中的作用4經(jīng)歷科學(xué)探究過程，認(rèn)識科學(xué)探究的意義，嘗試應(yīng)用科學(xué)探究的方法研究物體運(yùn)動情感態(tài)度與價值觀1感受打點(diǎn)計時器的巧妙設(shè)計思路，體會物理原理在解決實(shí)際問題中的指導(dǎo)作用，增強(qiáng)將物理知識應(yīng)用于生活實(shí)際的意識2經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)過程，體驗(yàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)過程的艱辛與喜悅，并樂于探索自然界的奧妙3體驗(yàn)用圖象的方法描述物理現(xiàn)象的樂趣培養(yǎng)學(xué)生用數(shù)學(xué)方法處理物理問題的意識培養(yǎng)學(xué)生敢于創(chuàng)新和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神4培養(yǎng)學(xué)生合作與交流的精神，有將自己的見解與他人交流的愿望，養(yǎng)成在合作中既堅持原則又尊重他人的習(xí)慣教學(xué)重點(diǎn)1學(xué)會使用打點(diǎn)計時器2能根據(jù)紙帶計算物體運(yùn)動的瞬時速度3會用描點(diǎn)法描繪物體的速度一時間圖象，并從中獲取物理信息教學(xué)難點(diǎn)處理紙帶的方法，用描點(diǎn)法畫圖象的能力教學(xué)方法探究、講授、討論、練習(xí)教具準(zhǔn)備多媒體課件、電磁打點(diǎn)計時器、電火花計時器、學(xué)生電源、導(dǎo)線、紙帶、刻度尺、坐標(biāo)紙 二、探究教學(xué)過程設(shè)計新課導(dǎo)入師（提問）中國作為世界四大文明古國之一，發(fā)明計時器的歷史很悠久。 從古至今你知道哪些計時器？生日晷、壺漏、手表、大鐘、體育比賽中用的電子計時器、原子鐘等。 師日晷是利用陽光投影的計時器，壺漏又稱漏壺是用漏水的方法，觀測“刻箭”的晝夜計時器。 （通過對文明古國計時史的介紹以及新中國原子鐘的發(fā)明來增強(qiáng)對祖國的熱愛）師中國雖然在很早就發(fā)明了各種計時儀器，走在世界的前列。 然而卻在世界科技蓬勃發(fā)展的清代卻沒有抓住機(jī)遇，沒有大的建樹，基本是仿造國外的各種計時器。 為什么？生自大對科學(xué)技術(shù)不重視沒有安定的社會環(huán)境師下面介紹國外兩位與計時器發(fā)展有關(guān)的重要人物 1、意大利科學(xué)家伽利略Galileo1564-1642（1583年伽利略發(fā)現(xiàn)了著名“擺的等時性學(xué)說”繼而發(fā)明了動擺,被用作鐘的調(diào)節(jié)器） 2、荷蘭物理學(xué)家惠更斯Huygens1629-1695（1656年惠更斯成功地制作了第一個有擺的鐘）今天我們就來研究一種新的計時器，它就是-打點(diǎn)計時器。 第一課時新課教學(xué) 1、打點(diǎn)計時器的認(rèn)識先讓學(xué)生閱讀教材和計時器使用說明書,然后老師提出問題,引導(dǎo)學(xué)生回答: (1)電磁打點(diǎn)計時器使用的是直流電還是交流電?其工作電壓為多少? (2)我國交流電的頻率為50Hz,使用這種電源時,每隔多長時間打一個點(diǎn),即相鄰兩個點(diǎn)之間的時間間隔是多少? (3)說出電磁打點(diǎn)計時器的構(gòu)造?工作原理?如圖141所示。 (4)解釋電火花計時器的工作原理?如圖142所示,它與電磁打點(diǎn)計時器相比,哪一種誤差小?原因是什么? (5)打點(diǎn)計時器的打點(diǎn)周期取決于什么因素？ (6)打點(diǎn)計時器打出的紙帶可以記錄哪些信息?2.練習(xí)使用打點(diǎn)計時器師指導(dǎo)學(xué)生動手練習(xí)使用打點(diǎn)計時器，要先閉和電源，等計時器正常工作后，再拉紙帶，讓學(xué)生按步驟有序操作,并打出幾根紙帶。 選擇一條點(diǎn)跡清晰的紙帶,如圖143所示,引導(dǎo)學(xué)生回答下列問題: (1)電磁打點(diǎn)計時器中怎樣安放復(fù)寫紙和紙帶的位置? (2)振針打的點(diǎn)不清晰或打不出點(diǎn)可能是哪些原因?怎樣調(diào)整? (3)使用電火花計時器在紙帶上打點(diǎn)，安裝紙帶的方法有哪些？ (4)開啟電源打點(diǎn)完畢后要及時關(guān)閉電源，這樣做有什么好處? (5)處理紙帶時，從能夠看清的某個點(diǎn)開始，往后數(shù)出若干個點(diǎn)。 如果數(shù)出n個點(diǎn)，這些點(diǎn)圖143劃分出來的時間間隔數(shù)是多少? (6)怎樣根據(jù)紙帶上的點(diǎn)跡計算紙帶的平均速度？在打出的B、C兩個點(diǎn)的時間間隔中,紙帶運(yùn)動的平均速度是多少? (7)什么是紙帶上的打印點(diǎn)，什么是紙帶上的測量點(diǎn)？第二課時3.用打點(diǎn)計時器測量瞬時速度 (1)用打點(diǎn)計時器測量瞬時速度的思想方法是什么？示例如圖144，測量出包括E點(diǎn)在內(nèi)的D，F(xiàn)兩點(diǎn)間的位移x和時間t，算出紙帶在這兩點(diǎn)間的平均速度v=x/t，用這個平均速度代表紙帶經(jīng)過E點(diǎn)時的瞬時速度x/t可以大致表示E點(diǎn)的瞬時速度，D、F兩點(diǎn)離E點(diǎn)越近，算出的平均速度越接近E點(diǎn)的瞬時速度然而D，F(xiàn)兩點(diǎn)距離過小則測量誤差增大，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選取這兩個點(diǎn) (2)學(xué)生根據(jù)粗略表示某點(diǎn)瞬時速度的方法，選擇合適的測量點(diǎn)，測量包含這個點(diǎn)的一段時間內(nèi)的位移x，同時記錄對應(yīng)的時間t，填人教材第23頁中設(shè)計好的表1中注意測量位移時注意刻度尺的精度，要估讀一位。 比如刻度尺的精度是1mm，要估讀到0.1mm. (3)根據(jù)v=x/t算出剛填完的表1中各點(diǎn)附近的平均速度，把它當(dāng)作計時器打下這些點(diǎn)時的瞬時速度，抄人教材第24頁表2中從該表中能粗略看出手拉紙帶運(yùn)動的速度變化情況4.用圖象表示速度師剛才我們從表2中的數(shù)據(jù)可以粗略看出我們自己手拉紙帶運(yùn)動的速度變化情況，還有沒有其它的方法來反映這個速度的變化呢？師下面我們來看我國某城市的房價走勢圖。 （列表圖象）師圖象是表示變化規(guī)律的好方法，我們可以用圖象來描述物體的速度變化情況，那么怎樣用圖象來表示物體運(yùn)動的速度呢?請同學(xué)們先看課文并回答生在方格紙上建立直角坐標(biāo)系，用縱坐標(biāo)表示物體運(yùn)動的速度，用橫坐標(biāo)表示時間，根據(jù)表中各時刻的速度將(v，t)作為一組坐標(biāo)在圖象中描點(diǎn)，將點(diǎn)連線后得出的圖象稱為速度一時間圖象(vt圖象)，簡稱速度圖象學(xué)生具體操作描點(diǎn)師我們從根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)所描的點(diǎn)，可以從這些點(diǎn)的走向大致看出紙帶速度的變化規(guī)律師為了更清晰，你可以把這些點(diǎn)用折線連起來在老師的提示和幫助下連線師速度的實(shí)際變化應(yīng)該是比較平滑的，所以，如果用一條平滑的曲線來“擬合”這些點(diǎn)，曲線反映的規(guī)律應(yīng)該與實(shí)際情況更接近指導(dǎo)學(xué)生換用紅色筆用平滑的線將剛才描過的點(diǎn)再重新描畫一遍師我們現(xiàn)在來觀察圖象，可以更形象直觀地顯示自己手拉紙帶的運(yùn)動情況圖象上每一點(diǎn)的意義是什么?生表示該時刻物體的瞬時速度。 5.典型例題【例1】電磁打點(diǎn)計時器是一種使用交流電源的計時儀器，根據(jù)打點(diǎn)計時器打出的紙帶，我們可以從紙帶上不需要測量直接得到的物理量是（）A時間間隔B位移C加速度D平均速度答案AB【例2】電磁打點(diǎn)計時器是一種使用交流電源的計時儀器，當(dāng)電源頻率為50Hz時，振針每隔0.02s在紙帶上打一個點(diǎn)，現(xiàn)在用此打點(diǎn)計時器測定物體的速度，當(dāng)電源的頻率低于50Hz時，數(shù)據(jù)計算仍然是按照每隔0.02s打一個點(diǎn)來處理的則測出的速度數(shù)值與物體的實(shí)際速度相比，是偏大還是偏小?為什么?解析當(dāng)電源頻率低于50Hz時，實(shí)驗(yàn)中實(shí)際時間間隔大于0.02s，數(shù)值計算時如按照實(shí)際時間間隔，得到實(shí)際速度，若實(shí)驗(yàn)時仍用0.02s作為時間間隔來計算，實(shí)驗(yàn)數(shù)值比物體的實(shí)際速度偏大6.課堂小結(jié) 1、計時器的結(jié)構(gòu)和名稱。 2、計時器的使用。 3、紙帶的打印點(diǎn)和測量點(diǎn) 3、根據(jù)紙帶測量平均速度和瞬時速度的方法 4、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄和處理方法 5、v-t圖的物理意義7作業(yè)布置略 三、實(shí)驗(yàn)探究課堂說明本節(jié)課運(yùn)用“實(shí)驗(yàn)探究”教學(xué)模式實(shí)