用打點(diǎn)計時器測速度的教學(xué)設(shè)計

2024-05-13

用打點(diǎn)計時器測速度的教學(xué)設(shè)計

　　（一）知識與技能

　　1、了解兩種打點(diǎn)計時器的結(jié)構(gòu)和工作原理。

　　2、會安裝并使用打點(diǎn)計時器。

　　3、理解根據(jù)紙帶測量速度的原理并測量瞬時速度。

　　4、明確速度—時間圖象的意義，描點(diǎn)法畫圖象的方法，并畫出該實(shí)驗中的速度—時間圖象。

　　（二）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、通過對紙帶的處理過程培養(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—時間圖象培養(yǎng)學(xué)生用圖象法處理數(shù)據(jù)的能力，體驗物理工具在物理發(fā)展中的作用。

　　4、體驗實(shí)驗中理性思維的重要，既要動手，更要動腦。

　　（三）情感、態(tài)度與價值觀

　　1、感覺打點(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)驗過程，體驗科學(xué)實(shí)驗過程的艱辛與喜悅，并樂于探索自然界的奧妙。

　　3、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。

　　教學(xué)重點(diǎn)

　　1、打點(diǎn)計時器的使用。

　　2、由紙帶計算物體運(yùn)動的瞬時速度。

　　3、畫物體的速度—時間圖象。

　　教學(xué)難點(diǎn)

　　1、對紙帶數(shù)據(jù)的處理。

　　2、畫圖象的方法。

　　教學(xué)方法

　　教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生自主閱讀、思考，親自動手實(shí)驗，并討論、交流學(xué)習(xí)成果。

　　教學(xué)過程

　　（一）課前準(zhǔn)備

　　教師：課前布置學(xué)生預(yù)習(xí)本節(jié)實(shí)驗。

　　學(xué)生：學(xué)生看書明確實(shí)驗的各項任務(wù)及實(shí)驗儀器。

　　（二）進(jìn)行新課

　　1、對“打點(diǎn)計時器的認(rèn)識”的學(xué)習(xí)

　　教師：教師布置學(xué)生對照儀器看說明書，引導(dǎo)學(xué)生注意其重點(diǎn)部分

　　學(xué)生：觀察打點(diǎn)計時器并閱讀其使用說明書，明確兩種打點(diǎn)計時器的結(jié)構(gòu)、各部分的名稱、工作原理及使用方法。

　　教師：指導(dǎo)學(xué)生動手練習(xí)使用打點(diǎn)計時器，并引導(dǎo)學(xué)生思考：紙帶上的點(diǎn)與小車的位移和時間是如何對應(yīng)的，怎樣將紙帶上的點(diǎn)變成相關(guān)的數(shù)據(jù)。

　　學(xué)生：動手練習(xí)使用打點(diǎn)計時器，打出幾條紙帶，討論怎樣獲取數(shù)據(jù)，并用列表格的形式把數(shù)據(jù)列出。

　　教師：聽學(xué)生回答，進(jìn)行點(diǎn)評和指導(dǎo)。

　　學(xué)生：思考20頁的思考與談?wù)摚涸鯓痈鶕?jù)紙帶上的點(diǎn)跡計算紙帶的平均速度?如果紙帶上的點(diǎn)跡分布不均，那么，點(diǎn)跡密集的地方表示運(yùn)動的速度較大還是較小?

　　教師：聽學(xué)生回答，進(jìn)行點(diǎn)評。

　　2、用打點(diǎn)計時器測量瞬時速度

　　教師：根據(jù)前面所學(xué)的瞬時速度的理論，引導(dǎo)學(xué)生怎樣計算實(shí)際運(yùn)動中物體的瞬時速度。教師巡回指導(dǎo)。

　　學(xué)生：討論怎樣獲取數(shù)據(jù)，怎樣根據(jù)自己的紙帶計算不同時刻的瞬時速度并采用列表法有條理的列出。

　　3、用圖象表示速度

　　教師：引導(dǎo)學(xué)生思考怎樣畫出速度—時間圖象，為什么要用平滑的曲線“擬合”。

　　學(xué)生：根據(jù)前面計算的瞬時速度，畫出速度—時間圖象，同組各成員之間再次比較運(yùn)動的區(qū)別，感受不同的運(yùn)動規(guī)律。體會交流“擬合”的意義。

　　教師：聽學(xué)生回答，點(diǎn)評。

　　（三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評

　　1、打點(diǎn)計時器的原理

　　實(shí)驗原理：(1)電磁打點(diǎn)計時器：它是利用電磁感應(yīng)原理打點(diǎn)計時的一種儀器，當(dāng)通過4—6V低壓交流電時，在線圈和永久磁鐵的作用下，振片便上下振動起來，位于振片一端的振針就跟著上下振動而打點(diǎn)，這時，如果紙帶運(yùn)動，振針就在紙帶上打出一系列點(diǎn)，當(dāng)交流電源頻率為50Hz時，它每隔0.02s打一點(diǎn)，即打出的紙帶上每相鄰兩點(diǎn)間的時間間隔為0.02s。

　　(2)電火花計時器：它是利用火花放電在紙帶上打出小孔而顯示點(diǎn)跡的計時儀器。當(dāng)接通220V交流電源，按下脈沖輸出開關(guān)時，計時器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)接正極的放電針、墨粉紙盤到接負(fù)極的紙盤軸，產(chǎn)生火花放電，于是在運(yùn)動紙帶上就打出一系列點(diǎn)跡。當(dāng)電源頻率為50Hz時，它也是每隔0.02s打一次點(diǎn)，即打出的紙帶上每相鄰兩點(diǎn)間的時間間隔也是0.02s。

　　電火花計時器工作時，紙帶運(yùn)動時受到的阻力小，比電磁打點(diǎn)計時器實(shí)驗誤差小。

　　打在紙帶上的點(diǎn)，記錄了紙帶運(yùn)動的時間，如果把紙帶跟物體連在一起，紙帶上的點(diǎn)就相應(yīng)地表示出運(yùn)動物體在不同時刻的位置。

　　2、帶分析物體的運(yùn)動情況并能計算平均速度。

　　(1)在紙帶上相鄰兩點(diǎn)間的時間間隔均為0.02s(電源頻率為50Hz)，所以點(diǎn)跡密集的地方表示紙帶運(yùn)動的速度很小。

　　(2)根據(jù)v=△x/△t，求出在任意兩點(diǎn)間的平均速度，這里△x可以用直尺測量出兩點(diǎn)間的距離，△t為兩點(diǎn)間的時間間隔數(shù)與0.02s的乘積。這里必須明確所求的是哪兩點(diǎn)之間的平均速度。

　　3、粗略計算瞬時速度。

　　某點(diǎn)E的瞬時速度可以粗略地由包含E點(diǎn)在內(nèi)的兩點(diǎn)間的平均速度來表示。

　　說明：在粗略計算E點(diǎn)的瞬時速度時，可利用公式v=△x/△t來求解，但須注意的是，如果取離E點(diǎn)越接近的兩點(diǎn)來求平均速度，這個平均速度越接近E點(diǎn)的瞬時速度，但是距離太小會使測量誤差增大，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選取這兩個點(diǎn)。

　　4、v-t圖象與其畫法

　　為了更直觀地反映物體的運(yùn)動情況，我們可以用v-t圖象來表示速度隨時間的變化規(guī)律。

　　以速度v為縱軸，時間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系，根據(jù)計算出的不同時刻對應(yīng)的瞬時速度值，在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，最后用平滑曲線把這些點(diǎn)連接起來就得到了一條能夠描述速度v與時間t關(guān)系的圖象。

　　5、實(shí)驗器材

　　電磁打點(diǎn)計時器(或電火花計時器)及紙帶、刻度尺、電源、導(dǎo)線等。

　　6、注意事項

　　(1)電源電壓要符合要求，電磁打點(diǎn)計時器應(yīng)使用10V以下的交流電源;電火花計時器要使用220V交流電源。

　　(2)實(shí)驗前要檢查打點(diǎn)的穩(wěn)定性和清晰程度，必要時要進(jìn)行調(diào)節(jié)或更換器材。

　　(3)使用打點(diǎn)計時器應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計時器穩(wěn)定后再用手拉紙帶。

　　(4)手拉紙帶時，速度應(yīng)快一些，以防點(diǎn)跡太密集。