物理第一課時課件《實驗：用打點計時器測速度》教案

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1、 1.4 實驗：用打點計時器測速度 【教學目標】 1.了解電磁打點計時器和電火花打點計時器的基本構(gòu)成，知道打點計時器的計時原理，并學會安裝和使用打點計時器。 2.學會根據(jù)紙帶上的點分析速度的變化情況，并學會測定平均速度和測量瞬時速度。 3.明確速度—時間圖象的意義，描點法畫圖象的方法，并畫出實驗中的速度—時間圖象。 4.通過對紙帶的處理過程培養(yǎng)學生獲取信息、處理信息的能力，體會處理問題的方法，領悟如何間接測一些不能直接測量物理量的方法。 5.通過畫速度—時間圖象培養(yǎng)學生用圖象法處理數(shù)據(jù)的能力，體驗數(shù)學工具在物理發(fā)展中的作用。 【教學重點】 1.打點計時器的使用。 2.由紙帶

2、計算物體運動的瞬時速度。 3.畫物體的速度—時間圖象。 【教學難點 】 1.對紙帶數(shù)據(jù)的處理。 2.畫圖象的方法。 【課時安排】 1課時 【教學過程】 一、導入新課 測定物體的運動速度并不是一件容易的事,特別是物體的速度在不斷變化時.為了簡化我們今天只研究物體的直線運動.當物體沿直線運動時,其位移在不斷變化,要研究物體的運動,我們首先要準確記錄物體的運動信息.怎樣記錄呢? 請同桌的兩位同學合作用彩筆和紙帶模擬打點計時器. 思考1. 彩筆打出的點能不能準確記錄紙帶的位置? 2. 在打點時間間隔大致相同的情況下,紙帶拉動的快慢對紙帶上點的間隔有無影響? 學生討論: 師總

3、結(jié):彩筆打出的點可以記錄紙帶的位置.但在打點時間間隔大致相同的情況下,紙帶拉動的快慢對紙帶上點的間隔有影響(拉的越慢紙帶上點越密,反之就會越稀疏)考慮到用手打點的時間間隔不能準確相等,所以無法準確測定物體的運動速度.原因在哪? 學生:原因出在用手打點時的時間間隔不能嚴格相等,要是有一臺打點時間間隔嚴格相等的儀器問題就可以解決了. 二、新課教學 師:我們今天要介紹的打點計時器就是可以精確記錄時間間隔和位移的儀器. （一 ）電磁打點計時器 布置學生閱讀打點計時器的說明書:明確打點計時器的結(jié)構(gòu),各部分的名稱,工作原理及使用方法. 師總結(jié):電磁打點計時器是一種使用交流電的計時儀器.工作電壓

4、為6V以下.當電源頻率為50Hz時, 打點計時器每隔0.02s打一個點.通電前把紙帶穿過限位孔并壓在復寫紙的下面.通電時,線圈產(chǎn)生的交變磁場使振動片磁化,振動片的一端位于永久磁鐵的磁場中,由于振動片的磁極隨著電流方向的改變而不斷變化,在永久磁鐵的作用下,振動片將上下振動.其振動周期與線圈中交流電的周期一致,即為0.02s.如果紙帶運動，振動片一端的振針就會在紙帶上打出一系列的點. 思考:電磁打點計時器用低壓交流電源工作,能不能用直流電源呢,為什么? 師總結(jié):電磁打點計時器的工作原理是靠交流電的方向改變來改變電磁鐵的磁極方向,從而使振動片上下振動的,且振動片的頻率與交流電的頻率一致.若使用5

5、0Hz的交流電打點周期正好是頻率的倒數(shù)為0.02s.若使用直流電振動片將無法振動, 打點計時器將打不出點! （二 ）電火花打點計時器 布置學生閱讀打點計時器的說明書:明確打點計時器的結(jié)構(gòu),各部分的名稱,工作原理及使用方法. 師總結(jié):電火花打點計時器可以代替電磁打點計時器使用.與電磁打點計時器不同的是:電火花打點計時器的工作電壓是220V的交流電.使用時將電源插頭直接插在交流220V插座內(nèi)就可以了.電火花打點計時器用墨粉和電火花打點.墨粉盤夾在兩條紙帶之間,當按下脈沖輸出開關(guān)時會產(chǎn)生高溫電火花,高溫電火花可以使墨粉汽化在紙帶上.當輸入交流電的頻率是50Hz時,電火花打點計時器也每隔0.02

6、s打一個點.實驗時紙帶的兩面可以重復使用,注意降低實驗成本. 思考1:從原理上講兩種打點計時器哪中誤差更小,為什么? 學生討論: 師總結(jié):電磁打點計時器使用時阻力較大:阻力包括振針和紙帶間的摩擦以及限位孔和紙帶間的摩擦.而電火花打點計時器在使用過程中阻力極小,這極小的阻力來自紙帶運動的本身而不是打點時產(chǎn)生的,因而系統(tǒng)誤差較小.同時電火花打點計時器操作簡易,安全可靠. 思考2: 打點計時器能記錄哪些信息? 學生:時間(時間間隔)和位移 （三）練習使用打點計時器 學生自主閱讀教材中的實驗步驟提示:教師指導學生練習使用打點計時器并引導學生思考下列問題: 問題1. 電磁打點計時器中怎樣

7、安放復寫紙和紙帶? 師總結(jié):將復寫紙?zhí)自趶蛯懠埗ㄎ会斏?推動調(diào)節(jié)片可以調(diào)節(jié)復寫紙位置.將紙帶從復寫紙圓片下穿過即可. 問題2. 振針打的點不清晰或打不出點可能有哪些情況?怎樣調(diào)節(jié)? 師總結(jié): 1.可能是復寫紙該換新的了 2.可能是振動片的振動幅度太小了,可以調(diào)節(jié)振動片的位置 3.可檢查壓紙框的位置是否升高而阻礙了振動片使振針打不到紙帶上,可將壓紙框向下調(diào)節(jié)到原來的位置 4.可能是振針的位置太高,調(diào)節(jié)振針直到能打出點為止 5.可能是選擇的電壓太低,可適當調(diào)高電壓。 問題3.為什么要先打開電源讓打點計時器先工作1—2s再松手打紙帶?可不可以先松手再打開打點計時器的電源? 師總結(jié):

8、 打點計時器打開電源后要經(jīng)過一個短暫的時間才能穩(wěn)定工作,所以應先打開電源讓打點計時器工作1—2s后才能松手打紙帶.這樣做可以減小誤差 問題4. 打點計時器打完點后要及時關(guān)閉電源,這樣做有什么好處? 師總結(jié):因為打點計時器是按照間歇性工作設計的,長期工作會導致線圈發(fā)熱而損壞 問題5.處理紙帶時從某個能看清楚的點開始,往后數(shù)出n個點,這些點之間的時間間隔應該怎樣確定? 師總結(jié):每2個相鄰的點之間的時間間隔是0.02s,n個點之間的時間間隔為(n-1)倍的0.02s 問題6.怎樣根據(jù)紙帶上的點跡計算紙帶的平均速度? 師總結(jié):測出兩個點的距離,數(shù)出兩個點之間有n段時間間隔,則.在用公式

9、即可計算出平均速度 （四） 用打點計時器測量瞬時速度 思想方法:用某段時間內(nèi)的平均速度來粗略的代替這段時間內(nèi)的某點的瞬時速度.所取的時間間隔越接近該點計算出的瞬時速度就越精確. D E F G 如圖:要計算E點的瞬時速度可以用D---E的平均速度來替代,也可以用E—F的平均速度來替代,還可以用D—F的平均速度來替代.這三種方法中D—F包含E點切比較靠近E點,所以用D—F的平均速度來替代E點的瞬時速度是最精確的! 可以用同樣的方法計算出圖中各點的瞬時速度填入課本24頁的表2中,從表中列出的點我們可以粗略的了解紙帶的運動情況. （五）用圖象表示速度 在得到的數(shù)據(jù)中我

10、們只能粗略得知紙帶在有些間斷的點的速度.要想知道紙帶的速度變化規(guī)律我們還要借助于圖象怎樣用圖象來表示物體的運動速度呢? 學生討論: 師總結(jié):在坐標紙上建立直角坐標系,用縱坐標表示物體的運動速度,用橫坐標表示時間,根據(jù)所得數(shù)據(jù)中各個時刻的速度,將(v,t)作為一組坐標在圖象中描點,將點連線后得出的圖象稱為速度---時間圖象(v---t圖象),簡稱速度圖象. 學生實際操作: 思考:我們從根據(jù)實際測量數(shù)據(jù)所描出的點的走向可以大致看出紙帶的速度變化規(guī)律.在把點連成線的時候我們是用折線來連還是用光滑的曲線來連呢? 學生討論: 師總結(jié):速度的變化應該是比較平滑的,所以,如果用一條平滑的曲線來”

11、擬合”這些點應該更符合實際情況. 六、板書設計： 第四節(jié)　 用打點計時器測速度 １．電磁打點計時器　　靠電磁感應帶動振針振動通過復寫紙打點 ２．電火花打點計時器　　靠產(chǎn)生的電火花放電蒸發(fā)墨粉打點 3．測量瞬時速度 用包含某點的一段時間的平均速度來粗略表示該點的瞬時速度 4．速度—時間圖象 以時間為橫坐標,速度為縱坐標,描點連線作出的平滑圖象 七、布置作業(yè)： 1．閱讀本節(jié)課文，掌握打點計時器的使用 2．完成課后練習１題 課堂練習 1．運動的物體帶動紙帶被打點計時器打上一系列的點,這些點的距離不一定相等,但這些點能說明 ( ) A

12、 .運動物體在一段時間內(nèi)的位移 B. 運動物體在一段時間內(nèi)的運動快慢 C .運動物體在某時刻的位置 D .運動物體的運動性質(zhì) 2．通過打點計時器得到的一條紙帶上的點子不均勻,下列判斷正確的是 ( ) A. 點子密集的地方物體的運動速度比較大 B .點子密集的地方物體的運動速度比較小 C .點子不均勻說明物體在做變速運動 D .點子不均勻說明打點計時器有故障 3．在你練習使用打點計時器時,小車拖動紙帶并在上面打下一系列的小點,根據(jù)你所打出紙帶,在判斷紙帶表示的運動是勻速直線運動還是變速直線運動時 ( ) A .應通過測量紙帶表示的運動的全程來判斷 B. 必須通過計算任意兩點間的平均速度來判斷 C .必須通過計算全程的平均速度來計算 D.可以通過測量每相鄰兩點間的距離,看其是否相同來判斷 參考答案 1．ABCD 2．BC 3．D