打点计时器测速度教学设计（推荐）_打点计时器测速度教案

教学设计时间：2020-02-27 14:40:19 收藏本文下载本文

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打点计时器测速度教学设计（推荐）由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“打点计时器测速度教案”。

1.4《打点计时器测速度》教学设计

【教材分析】

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。用图像表示物理量的变化，在生活中是十分常见的方法，本书在这方面加强了很多。在过去教材中“用平滑曲线把点连起来”改换为“根据所描点子”的分布和走向尝试用条曲线来“拟合”这些测量点，即将验证性实验换为探究性实验，思路不一样、逻辑线索不一样。此外，让学生体会图象在反映两物理量关系时的优越性。本节内容从知识到能力要求均很高，特别对刚入高中的新生来说有难度，更具有吸引力和挑战性。

一、【教学目标】

1、知识与技能

（1）了解打点计时器的计时原理，会安装并使用打点计时器

（2）理解纸带中包含的物体运动的信息(时间、位置、时刻)，并根据纸带测量物体速度。

（3）明确v-t图象的物理意义、描点法画图象的方法，并能画出该实验中的速度一时间图象从、图象中获取有用的信息．

2、过程与方法

（1）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．

（2）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．（3）体验实验中理性思维的重要，既要动手，更要动脑．了解极限思想在处理模型和实际中的作用。

3、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，培养用数学方法处理物理问题的意识、敢于创新和实事求是的科学态度和科学精神．（4）培养合作与交流精神，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．

二、教学重点、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（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．

2、教学难点：处理纸带的方法，用描点法画图象的能力．

三、教学方法：探究法、讲授法、讨论法教具准备：

打点计时器、电火花计时器、学生电源、导线、纸带、刻度尺, 小车细线及钩码, 坐标纸【教学过程】 [新课导入]

直接测量物体运动的速度在技术上是比较复杂的，我们在测量时可以尝试通过测量物体运动的时间和位移，再经过计算或作图来判断物体的运动情况．在实验中，我们可以使用秒表和尺子，直接测量物体运动的时间和位移，但当物体运动速度太快时，采用这种方法的测量误差较大.而且物体的速度是在不断变化的.为了简化我们今天只研究物体的直线运动.当物体沿直线运动时,其位移在不断变化,要研究物体的运动,我们首先要准确记录物体的运动信息.怎样记录呢? 课堂活动：请同桌的两位同学合作用彩笔和纸带模拟打点计时器.思考：1.彩笔打出的点能不能准确记录纸带的位置? 2.相邻两点的距离跟牵动纸带的速度有什么关系？

3.在打点时间间隔大致相同的情况下,纸带拉动的快慢对纸带上点的间隔有无影响? 【交流与讨论】

总结:彩笔打出的点可以记录纸带的位置.但在打点时间间隔大致相同的情况下,纸带拉动的快慢对纸带上点的间隔有影响(拉的越慢纸带上点越密,反之就会越稀疏)考虑到用手打点的时间间隔不能准确相等,所以无法准确测定物体的运动速度.原因在哪? 学生:原因出在用手打点时的时间间隔不能严格相等,要是有一台打点时间间隔严格相等的仪器问题就可以解决了.[新课教学] 教师:我们今天要介绍的打点计时器就是可以精确记录时间间隔和位移的仪器.------引出课题

师：通过预习，书上给我们介绍了哪两种打点计时器？生：电磁打点计时器和电火花打点计时器.一、电磁打点计时器

通过学案预习学习大家明确电磁打点计时器的结构,各部分的名称,工作原理及使用方法.总结:电磁打点计时器是一种使用交流电的计时仪器.工作电压为4—6V.当电源频率为50Hz时, 打点计时器每隔0.02s打一个点.通电前把纸带穿过限位孔并压在复写纸的下面.通电时,线圈产生的交变磁场使振动片磁化,振动片的一端位于永久磁铁的磁场中,由于振动片的磁极随着电流方向的改变而不断变化,在永久磁铁的作用下,振动片将上下振动.其振动周期与线圈中交流电的周期一致,即为0.02s.如果纸带运动振动片一端的振针就会在纸带上打出一系列的点.【交流与讨论】

电磁打点计时器使用低压交流电源工作，能不能使用直流电源，为什么? 分析总结：原理中是靠电流方向的改变来改变磁铁的磁场方向，从而促使振动片上下振动，并且振动片的振动周期与电源的电流变化周期一致．若使用50 Hz的交流电，打点的时间间隔为0．02 s．这个值正好是电源频率的倒数．若使用直流电振动片将无法振动, 打点计时器将打不出点!

二、电火花打点计时器

通过学案预习学习大家明确电火花计时器的结构,各部分的名称,工作原理及使用方法.总结:电火花打点计时器可以代替电磁打点计时器使用.与电磁打点计时器不同的是:电火花打点计时器的工作电压是220V的交流电.使用时将电源插头直接插在交流220V插座内就可以了.点火花打点计时器用墨粉和电火花打点.墨粉盘夹在两条纸带之间,当按下脉冲输出开关时会产生高温电火花,高温电火花可以使墨粉汽化在纸带上.当输入交流电的频率是50Hz时,电火花打点计时器也每隔0.02s打一个点.实验是纸带的两面可以重复使用,注意降低实验成本.【交流与讨论】从原理上讲两种打点计时器哪种误差更小,为什么? 总结:电磁打点计时器使用时阻力较大:阻力包括振针和纸带间的摩擦以及限位孔和纸带间的摩擦.而电火花打点计时器在使用过程中阻力极小,这极小的阻力来自纸带运动的本身而不是打点时产生的,因而系统误差较小.同时电火花打点计时器操作简易,安全可靠.【交流与讨论】打点计时器能记录哪些信息? 时间(时间间隔)和位移课堂训练：电磁打点计时器的打点周期取决于(B)A．交流电压的高低 B．交流电的频率 C．永久磁铁的磁性强弱 D．振针与复写纸间的距离

三、练习使用打点计时器通过学案预习学习指导学生动手练习使用打点计时器，并引导学生思考：纸带上的点与小车位移和时间是如何对应的，怎样将纸带上的点变成相关的数据【交流与讨论】

教师指导学生引导学生思考下列问题并练习使用打点计时器: 问题1.电磁打点计时器中怎样安放复写纸和纸带? 总结:将复写纸套在复写纸定位销上,推动调节片可以调节复写纸位置.将纸带从复写纸圆片下穿过即可.问题2.振针打的点不清晰或打不出点可能有哪些情况?怎样调节? 总结: 1.可能是复写纸该换新的了

2.可能是振动片的振动幅度太小了,可以调节振动片的位置

3.可检查压纸框的位置是否升高而阻碍了振动片使振针打不到纸带上,可将压纸框向下调节到原来的位置

4.可能是振针的位置太高,调节振针直到能打出点为止

5.可能是选择的4—6V的电压太低,可适当调高电压,但不得超过10V 问题3.为什么要先打开电源让打点计时器先工作1—2s再松手打纸带?可不可以先松手再打开打点计时器的电源? 总结: 打点计时器打开电源后要经过一个短暂的时间才能稳定工作,所以应先打开电源让打点计时器工作1—2s后才能松手打纸带.这样做可以减小误差

问题4.打点计时器打完点后要及时关闭电源,这样做有什么好处? 总结:因打点计时器是按照间歇性工作设计的,长期工作会导致线圈发热而损坏

问题5.处理纸带时从某个能看清楚的点开始,往后数出n个点,这些点之间的时间间隔应该怎样确定? 总结:每2个相邻的点之间的时间间隔是0.02s,n个点之间的时间间隔为(n-1)倍的0.02s 问题6.怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度? 先介绍“计时点”和“计数点”（教师画出一条模拟的纸带）：相邻两个计时点间的时间间隔为T=0.02s，同时计时点间的距离也很小，为了减小误差，我们可以选取某些计时点，比如1、2中间隔两个计时点，2、3中间也隔两个，3、4中间还是隔两个，我们给选出的点命名叫计数点.总结:测出两个计数点的距离x,数出两个计数点之间有n段时间间隔,则t=nT.再用公式v=x/t即可计算出平均速度【课堂训练】

打在纸带上的点，记录了纸带的运动时间．如果把纸带和运动的物体连接在一起，纸带上的点就相应地表示出运动物体在不同时刻的位置．研究纸带上的点子之间的间隔，就可以了解运动物体在不同时间内发生的位移，从而了解物体的运动情况．用简短的语言描述示每条纸带记录的物体的运动情况．

四用打点计时器测量瞬时速度

思想方法:用某段时间内的平均速度来粗略的代替这段时间内的某点的瞬时速度.所取的时间间隔越接近该点计算出的瞬时速度就越精确.如图:要计算E点的瞬时速度可以用D---E的平均速度来替代,也可以用E—F的平均速度来替代,还可以用D—F的平均速度来替代.这三种方法中D—F包含E点且比较靠近E点,所以用D—F的平均速度来替代E点的瞬时速度是最精确的!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△X，同时记录对应的时间△t，填入课本21页中设计好的表1中．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瞬时速度，抄入课本22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．

【课堂训练】如图，打点计时器所用电源的频率为50 Hz，某次实验中得到一条纸带，用毫米刻度尺测出各点问的距离为：AC=14．O mm，AD=25.0 mm．那么由此可以算出纸带在AC间的平均速度为 O.35 m／s，纸带在AD间的平均速度为O.42 m／s；B点的瞬时速度更接近于 O．35 m／s．

五、用图象表示速度

在表2中我们只能粗略得知纸带在有些间断的点的速度.要想知道纸带的速度变化规律我们还要借助于图象，用图象来表示物体的运动速度呢? 【交流与讨论】

总结:在坐标纸上建立直角坐标系,用纵坐标表示物体的运动速度,用横坐标表示时间,根据表2中各个时刻的速度,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.学生实际操作:在坐标纸上建立坐标系描点作图

思考:从根据实际测量数据所描出的点的走向可以大致看出纸带的速度变化规律.在把点连成线的时候我们是用折线来连还是用光滑的曲线来连呢? 【交流与讨论】

总结:速度的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”这些点应该更符合实际情况.[课堂小结]

指导学生横向比较记忆两种打点计时器的工作电压、工作原理、结构.强调电磁打点计时器的使用步骤.[布置作业]纸带处理并完成实验报告册主板书：

板书设计

4.1用打点计时器测速度

一、打点计时器种类 ①电磁打点计时器

②电火花打点计时器（1）电磁打点计时器

工作电压：10V以下低压交流电

f=50Hz 表示每隔t=1/f=0.02s 打一个点