用打點計時器測速度教案3篇

實驗目標：

1、知道打點計時器的構造和原理，學會使用打點計時器，能根據(jù)打出的紙帶計算打幾個點所用的時間，會計算紙帶的平均速度，能根據(jù)紙帶粗略測量紙帶的瞬時速度，認識v-t圖象，并能根據(jù)v-t圖象判斷物體的運動情況。

2、通過速度測量過程的體驗，領悟兩個方法：一是用圖象處理物理數(shù)據(jù)的方法；二是極限法或說無限趨近法，加強一個認識，實驗是檢驗理論的標準。

實驗器材：電源（220v電源或學生電源），打點計時器，紙帶，刻度尺（最好是塑料透明的），導線

實驗準備：

1、仔細觀察電磁打點計時器和電火花計時器，對照課本，比較它們的異同。

2、兩類打點計時器的打點時間間隔是多少？

3、分析紙帶時，如何計算紙帶的平均速度。

4、嚴格地說，瞬時速度我們引進測量出來的，你知道用什么方法求出的速度可以代替某點的瞬時速度嗎？

5、從器材上讀取的數(shù)據(jù)是原始數(shù)據(jù)，原始數(shù)據(jù)是寶貴的實驗資料，要嚴肅對待，要整齊的記錄，妥善保存。

實驗原理：

1、電磁打點計時器。電磁打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器，工作電壓為4~6v。當電源的頻率是50hz時，它每隔0.02s打一個點。電磁打點計時器是應用電磁原理制成的，圖1是它的工作原理圖。通電前，先在打點計時器上裝上紙帶，并把復寫紙片壓在紙帶上。然后把線圈與50hz、4~6v的交流電源接通。這時，振片被磁化，在磁力作用下振動起來。每0.02s振針壓打復寫紙一次，被運動物體拖著的紙帶上便記錄下一系列的點子，這些點相應地表示運動物體在不同時刻的位置，相鄰兩點間的時間間隔是0計時器 0.

02s。我們對紙帶上這些點之間的距離進行測量，就可以定量地研究物體的運動規(guī)律。

2、電火花計時器。電火花計時器是利用火花放電在紙帶上打出小孔而顯示出點跡的計時器，它的構造如圖2所示。使用時，墨粉紙盤套在紙盤軸上，并夾在兩條白紙之間。當接通用220v交流電源，按下脈沖輸出開頭時，計時器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)接正極的放電針、墨粉紙盤到接到負極的紙盤火花放電，于是在運動的紙帶1上打出一列點跡。當電源頻率是50hz時，它也是每隔0.02 s打一次點。

這種計時器工作時，紙帶運動時受到的阻力小，實驗誤差小。

上面介紹的兩種計時器打點的時間間隔都是t=0.02s，因此，打在紙帶上的點，記錄了紙帶運動的時間。如果把紙帶跟運動物體連接在一起，紙帶上的點子就相應地表示出運動物體在不同時刻的位置。研究紙帶上的點子之間的間隔，就可以了解運動物體在不同時間里民生的位移，從而了解物體運動的情況。

實驗步驟：

1．把電火花計時器固定在桌子上，檢查墨粉紙盤是否已經(jīng)正確地套在紙盤軸上，檢查兩條白紙帶是否已經(jīng)正確地穿好，墨粉紙盤是否在兩條紙帶之間。

2．把計時器上的電源插頭在220v交流電源插座上。

3．按下脈沖輸出開頭，用手水平地拉動兩條紙帶，紙帶動上就打上一列車員小點。

4．取下紙帶，從能看得清規(guī)戒律的某個點數(shù)起，數(shù)一數(shù)紙帶上共有多少個點。如果共有n個點，點子的間隔數(shù)則為（n-1）個，用t=0.02（n-1）計算出紙帶的運動時間t。

5．用刻度尺測量一下，打下這些點，紙帶通過的距離s有多長

6．利用公式計算紙帶在這段時間內(nèi)的平均速度。把測量和計算的結果填入表一中。

7．選取一條點跡清晰便于分析的紙帶進行數(shù)據(jù)分析。

8．從能夠看清的某個點開始，每隔0.1s取一個點，在紙帶上用數(shù)字0，1，2 ….5標出這些“測量點”，測量包括每個點的一段位移△x,記錄在表二中，同時記錄相對應的時間，以測量該點的瞬時速度。

9．計算出各點附近的平均速度，把它當作計時器打下這些點時的瞬時速度，填入表三中，點0作為計時的開始，即t=0。

10．以速度v為縱軸，以時間t為橫軸在坐標紙上建立直角坐標系，根據(jù)表二的數(shù)據(jù)在坐標軸上描點，將這些點用平滑的曲線連接起來。

11．通過曲線的走向大致看出手的速度變化規(guī)律，將你的實驗結果與其他同學交流一下，說出你的體會。

12．重復以上步驟再做一次。

如果用電磁打點計時器，則實驗步驟的前3步相應地應當是：

把打點計時器固定在桌子上，讓紙帶穿過兩個限位孔，壓在復寫紙的下面。

把電磁打點計時器的兩個接線柱用導線分別與6v的低壓交流電源的接線柱相連接。

打開電源開關，用手水平地拉動紙帶，紙帶上就打出一列小點。

表一：

表二：

表三：

注意事項：

要認清楚你使用了哪種類型的打點計時器，電磁打點計時器要使用10v以下的交流學生電源；而電火花計時器則直接使用220v的交變電流。

開頭的點跡很密集，這是由于先接通電源后拉動紙帶和開始時的速度比較慢而造成的，數(shù)點時不能從開始處數(shù)，而要向后看，從能夠看清的某個點開始。

如果數(shù)出了n個點，那么，他們的間隔數(shù)是（n-1）個。他們所用的運動時間為（n-1）0.02s.

打點計時器要固定好，在使用時打點計時器不允許松動。

打點計時器打點結束時要立刻切斷電源。

要保證手每一次“水平地拉動紙帶”。

可以大致表示某包含點的瞬時速度，兩邊點離得越近算出的平均速度接近b點的瞬時速度，但過小的間距也會增大測量的誤差，應根據(jù)課本中的例子仔細選取。

測量點要每隔0.1s選一個，即每隔六個點取一個點，而測量點的的選取上應取前一個點，后兩個點之間。即：v==。

建立坐標系要根據(jù)實際情況取合適的單位，以便曲線能分布于大部分的坐標系中。

怎樣描繪實驗圖線

處理實驗數(shù)據(jù)的常用方法之一是圖象法。運用圖象法處理數(shù)據(jù)有許多優(yōu)點，例如，能比較直觀地表達物理規(guī)律，能夠減小偶然誤差對結果的影響，能夠較方便地獲得某些未經(jīng)測量或無法直接測量的物理量數(shù)值。這里我們著重介紹一下怎樣描繪實驗圖線。

描繪圖線時，一般以橫坐標代表自變量，以縱坐標代表因變量，在軸的末端箭頭旁邊注明代表的物理量及其單位。例如，要描繪做勻速直線運動物體珠速度圖象，即以時間為橫坐標，以瞬時速度為縱坐標，在縱軸和橫軸末端箭頭旁分別標注

根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，選取適當?shù)淖鴺溯S的標度（即每格所代表的量值），使橫軸與縱軸的全長（表示數(shù)據(jù)的最大值的長度）接近相等，圖線大約分布在以坐標原點為頂點，以橫坐標為一條邊角之間，并盡可能使最小分度與測量的準確程度相一致。例如，在繪制速度圖象的實驗數(shù)據(jù)中（見上表），最大數(shù)值為時刻，速度，我們在橫軸上取1格表示1s,在縱橫軸上取1格表示0.10m/s, 橫軸和縱軸的全長都占5格，且測量的準確值在圖上也能確切標出。當圖線不通過坐標原點時，坐標的原點可以不從零開始，這樣可以使圖線分布勻稱。例如，上述速度圖象中，如果t=0,v0=0.20m/s,則v軸的原點可以從0.20開始。

教學中的幾點考慮

①注意培養(yǎng)學生的實驗素質。實驗課以學生活動為主，各種活動應有序進行。指導學生閱讀課文、說明卡，對照課文和說明卡觀察儀器結構、了解儀器功能、操作要領。認真觀察實驗現(xiàn)象，小組之間可以交流、對比實驗情況。如有意識的變速拉動紙帶，觀察紙帶上打出的點起始部分、中間部分、最后部分有什么變化？其他小組打出的點有什么不同，這些差異都說明什么問題？以提高對實驗現(xiàn)象的觀察力。

要求學生尊重原始測量的數(shù)據(jù),不能隨意改動,實驗測量的原始數(shù)據(jù)是研究實驗現(xiàn)象,尋找結論和規(guī)律的基本依據(jù),也是檢驗,評價實驗結果的依據(jù).尊重原始測量數(shù)據(jù),是良好實驗素質和科學精神的具體表現(xiàn).

②注意理解一些名詞,概念.如計時點,計數(shù)點,兩個計數(shù)點之間的位移,平均速度,某時刻的瞬時速度是怎樣求得的.各組交流v-t圖象的異同,研究異同的原因.

畫v-t圖象是,橫軸,縱軸單位長度的確定要根據(jù)實驗數(shù)據(jù)的最大值,最小值合理選取,使描繪的圖象v-t能充滿坐標平面的大部分空間.;

③說明卡片內(nèi)容建議(以電磁打點計時器為例)

在桌邊固定打點計時器；

將復寫紙調(diào)節(jié)片向外拉出,將復寫紙原片孔套在復寫紙定位銷上,向里推調(diào)節(jié)片,可調(diào)節(jié)復寫紙位置；

將紙帶穿過限位框,從復寫紙下穿過壓紙框,從另一側限位框穿出；

開啟電源等待1s~2s拖動紙帶,拖出紙帶后立即切斷電源；

在紙帶上選取計數(shù)點,測量計數(shù)點之間長度時要用量程在30cm以上透明塑料尺一次測量多組計數(shù)點間數(shù)值,不要用短刻度尺一段一段的測量計數(shù)點間距離,減少偶然誤差

用打點計時器測速度教案二

一、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成，知道打點計時器的計時原理，并學會安裝并使用打點計時器。

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的物理量的方法。

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。

二、教學重點與難點

重點:1.打點計時器的使用。

2.由紙帶計算物體運動的瞬時速度。

3.畫物體的速度—時間圖象。

難點:1.對紙帶數(shù)據(jù)的處理。

2.畫圖象的方法。

三、教學方法

實驗探究式教學方法

四、教學設計

（一）新課內(nèi)容

1.打點計時器的認識

先讓學生閱讀教材,然后老師提出問題,引導學生回答:

(1)電磁打點計時器使用的是直流電還是交流電?其工作電壓為多少?[來源:Gkstk.Com]

(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,即相鄰兩個點之間的時間間隔是多少?

(3)打點計時器打出的紙帶可以記錄某段時間內(nèi)的位移,能不能記錄時間?

(4)說出電磁打點計時器的構造?工作原理?如圖1—4—1所示。

(5)復寫紙放在紙帶上邊還是下邊?

(6)解釋電火花計時器的工作原理?如圖1—4—2所示,它與電磁打點計時器相比,哪一種誤差小?原因是什么?

2.練習使用打點計時器

指導學生動手練習使用打點計時器，要讓學生按步驟有序操作,并打出幾根紙帶。

選擇一條點跡清晰的紙帶,如圖1—4—3所示,引導學生回答下列問題:

(1)怎樣從打出的紙帶中獲取數(shù)據(jù)?指導學生用列表格的形式把數(shù)據(jù)列出。

(2)怎樣根據(jù)紙帶上的點跡計算紙帶的平均速度？

(用紙帶上兩個點之間的距離除以兩個點之間的時間間隔,即根據(jù)v=△x/△t，求出在任意兩點間的平均速度，這里△x可以用直尺測量出兩點間的距離，△t為兩點間的時間間隔數(shù)與0.02s的乘積。)

(3)在打出的B、C兩個點的時間間隔中,紙帶運動的平均速度是多少?

(4)如果紙帶上的點跡分布不均，那么，點跡密集的地方表示運動的速度較大還是較??？

(在紙帶上相鄰兩點間的時間間隔均為0.02s，所以點跡密集的地方表示紙帶運動的速度很小)[來源:高考試題庫GKSTK]

3.用打點計時器測量瞬時速度

(1)在圖1—4—3中求出B、C之間的平均速度,如果要求不很精確,能否用該平均速度表示B點右邊一點的瞬時速度?

(2)能否把該點的速度表示的更準確一點?

(3)如果想每隔0.1s測一次速度,應怎么辦?

(4)把測量所選“測量點”在內(nèi)的一段位移填入表格。

(5)引導學生求出上述“測量點”附近的平均速度。

(6)引導學生把上述的平均速度作為對應點的瞬時速度填入表格。

(7)引導學生分析表格中速度的變化情況。

4.用圖象表示速度

為了更直觀地反映物體的運動情況，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系，根據(jù)計算出的不同時刻對應的瞬時速度值，在坐標系中描點，最后用平滑曲線把這些點連接起來就得到了一條能夠描述速度v與時間t關系的圖象。

教師提出下列問題:

(1)圖象上每一點的意義是什么?

(表示該時刻物體的瞬時速度)

(2)如要求這些點中間一個時刻的速度是多少,應怎么辦?

(把這些點連接起來,在連線上與該時刻對應的點的速度就是該時刻的瞬時速度)

(3)把這些點連接起來,是什么形狀?[來源:高考試題庫GKSTK]

(是折線。因速度的實際變化是比較平滑的,故要用平滑的曲線把它們連接起來)

（三）典型例題

【例1】電磁打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器，根據(jù)打點計時器打出的紙 帶，我們可以從紙帶上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

解析：從打下的紙帶上數(shù)一下點的個數(shù)就知道時間，因為兩個點的時間間隔為0.02s.故A選項正確。

用刻度尺量一下任意兩個點間的距離，就知道了物體的位移。故B選項正確。

從紙帶上不能直接得到加速度、平均速度，只可以間接計算。故C、D選項錯誤。

答案：AB

【例2】電磁打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器，當電源頻率為50 Hz時，振針每隔0.02 s在紙帶上打一個點，現(xiàn)在用此打點計時器測定物體的速度，當電源的頻率低于50 Hz時，數(shù)據(jù)計算仍然是按照每隔0.02 s打一個點來處理的．則測出的速度數(shù)值與物體的實際速度相比，是偏大還是偏小?為什么?

解析：當電源頻率低于50 Hz時，實驗中實際時間間隔大于0.02 s，數(shù)值計算時如按照實際時間間隔，得到實際速度，若實驗時仍用0.02 s作為時間間隔來計算，實驗數(shù)值比物體的實際速度偏大．

點評：有關實驗誤差的分析對學生來說是一個難點，突破方法是根據(jù)實驗原理分析，同學們應該仔細體會，理解．

【例3】用同一底片對著小球運動的路徑每隔0.1 s拍一次照，得到的照片如圖1－4－4所示．求小球的平均速度．

圖1－4－4

解析：根據(jù)題意，小球從1 cm到6 cm位置，位移s＝5 cm，所用時間t＝0.3 s，平均速度v＝s／t＝0.17 m／s．

點評：本題初看是一新情景的題，經(jīng)分析可看出本題的做法與利用打點計時器打出的紙帶進行數(shù)據(jù)處理的方法一致．題目不難，學生能很快求出平均速度．所以培養(yǎng)學生的遷移能力是非常重要的．

【例4】如圖1－4－5所示，是一條利用打點計時器打出的紙帶，0、1、2、3、4、5、

6是七個計數(shù)點，每相鄰兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出，各計數(shù)點到0的距離如圖所示．求出各計數(shù)點的瞬時速度并畫出速度一時間圖線．

解析:(1)1點是0、2間的中間時刻，求出0、2間的平均速度即可認為是1點的瞬時速度，同理2、3、4、5點的瞬時速度也可求出．0和6兩個點的瞬時速度不便求出．然后畫出速度一時間圖線．注意相鄰計數(shù)點間的時間間隔T＝0.1s．即:v1=0.195m/s,v2=0.40m/s,v3=0.51m/s,v4=0.69m/s,v5=0.70m/s。

(2) 以O點為坐標原點建立直角坐標系．

橫坐標：表示時間縱坐標：表示速度

根據(jù)第一問計算出的結果在直角坐標系中描點，然后連線得到圖象如圖1－4－6所示．

（四）課堂訓練

1.圖1—4—7為打點計時器打出的一條紙帶，從紙帶上看，打點計時器出的毛病是…………( )

A.打點計時器接在直流電源上 B.電源電壓不夠大

C.電源頻率不夠大 D.振針壓得過緊

2.甲、乙兩物體的v－t圖象如圖l－4－8所示，則………（）

A．甲、乙兩物體都做勻速直線運動

B．甲、乙兩物體若在同一直線上，就一定會相遇

C．甲的速率大于乙的速率

D．甲、乙兩物體即使在同一直線上，也不一定會相遇

3.某興趣小組的同學們在做“用打點計時器測速度”的實驗中，

讓重錘自由下落，打出的一條紙帶如圖1—4—9所示，圖中直尺的

單位為cm，點O為紙帶上記錄到的第一點，點A、B、C、D……依

次表示點O以后連續(xù)的各點。已知打點計時器每隔T=0.02 s打一個點。

（1）打點計時器打下點G時重錘的速度可用表達式vG=____________進行計算，式中各量的意義是________________________________________________

（2）用上式計算出打下點G時重錘的速度為vG=____________m/s

5在“用打點計時器測速度”的實驗中，某次實驗中的紙帶如圖1－4－10所示，取O為起點位置，每隔5個間隔為一個計數(shù)點，實驗使用的電源是50 Hz的低壓交流電源，其中OA＝0.60 cm，OB＝2.40 cm，OD＝9.60 cm．則OC距離是________cm，在B計數(shù)點處的瞬時速度v8＝________m／s．（圖中單位為cm）

五、跟蹤練習

1.下列關于使用打點計時器的說法，其中正確的是………………（ ）

A.不要在未放紙帶時通電打點，每次打點完畢，應及時切斷電源，切忌長時間通電使用

B.每打完一條紙帶，要將復寫紙調(diào)整一下，確保下一次打點清晰

C.若發(fā)現(xiàn)振片振幅不穩(wěn)定，應調(diào)節(jié)振片螺母，以使振動穩(wěn)定

D.若打出的點帶尾巴或雙點，則是由于打點針太長所造成的，應適當調(diào)節(jié)打點針的長度

2.利用打點計時器打出的紙帶可求出……………………（ ）

A.能準確求出某點的瞬時速度

B.能粗略地求出某點的瞬時速度

C.能準確求出某位移內(nèi)的平均速度

D.可利用某時段的平均速度代表某點的瞬時速度

3.下列關于打點計時器的說法中正確的是…………………………（）

A．打點計時器使用低壓直流電源

B．打點計時器使用低壓交流電源

C．使用打點計時器打出的紙帶相鄰兩個點的時間間隔為0.02 s

D．使用打點計時器打出的紙帶相鄰兩個點的時間間隔為0.1 s

4.使用打點計時器時應注意………………………………………（）

A．無論使用電磁打點計時器還是電火花計時器，都應該把紙帶穿過限位孔，再把套在軸上的復寫紙片壓在紙帶的上面

B．使用打點計時器時應先接通電源，再拉動紙帶

C．使用打點計時器在拉動紙帶時，拉動的方向應與限位孔平行

D．使用打點計時器時應將打點計時器先固定在桌子上

5.甲和乙兩個物體在同一直線上運動, 它們的v－t圖像分別如圖1—4—11中的a和b所示. 在t1時刻…………………………………………( )

A.它們的運動方向相同

B.它們的運動方向相反

C. 甲的速度比乙的速度大

D. 乙的速度比甲的速度大

6.如圖1－4－12所示，根據(jù)打點計時器打出的紙帶判斷哪條紙帶表示物體做勻速運動……………………………………………………………………（ ）

圖1－4－12

7.電磁打點計時器的電源應是________電源，通常的工作電壓為________伏，實驗室使用我國民用電時，每隔________秒打一次點，如果每打5個取一個計數(shù)點，即相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔為________秒。[來源:Gkstk.Com]

8.如圖1－4－13所示是一條利用打點計時器打出的紙帶，求A點的瞬時速度．

圖1－4－13[來源:Gkstk]

9.如圖1－4－14所示是用紙帶拖動小車用打點計時器測定速度打出的一條紙帶．A、B、C、D、E為我們在紙帶上所選的記數(shù)點．相鄰計數(shù)點間的時間間隔為0.1 s．試求：打點計時器打下B、C、D各點時小車的即時速度．

10.（2001上海）利用打點計時器研究一個約1. 4高的商店卷簾窗的運動。將紙帶粘

在卷簾底部，紙帶通過打點計時器隨簾在豎直面內(nèi)向上運動。打印后的紙帶如圖1—4—15所示，數(shù)據(jù)如表格所示。紙帶中AB、BC、CD……每兩點之間的時間間隔為0.10s，根據(jù)各間距的長度，可計算出卷簾窗在各間距內(nèi)的平均速度V平均。可以將V平均近似地作為該間距中間時刻的即時速度V。

（1）請根據(jù)所提供的紙帶和數(shù)據(jù)，繪出卷簾窗運動的V-t圖線。

（2）AK段的平均速度為 m/s。

六、課堂訓練及跟蹤練習答案

課堂訓練參考答案:

1.CD;2.ACD;3.(1)，F(xiàn)H表示F、H兩點間的距離,vG= 1.30 m/s;4. 6.00,0.54。

跟蹤練習參考答案:

1.ABCD;2.BCD;3.BC;4.BCD;5.AD;6.B;7.低壓交流，4～6,0.02秒，0.1;8.4m/s;

9.vB=0.26m/s,vC=0.30m/s,vD=0.34m/s;10.（1）如圖1—4—16所示,(2)VAK=1.39m/s。

用打點計時器測速度教案三

從容說課

物理學是一門以實驗為基礎的自然科學.本節(jié)課為實驗課，目的是讓學生自主探究學習打點計時器的使用方法，測定物體牽引紙帶的速度，并嘗試用圖象的方法來表示速度隨時間變化的關系.根據(jù)瞬時速度是在無限短時間內(nèi)的平均速度的思想方法，讓學生用求平均速度的方法，粗略表示物體運動的瞬時速度.教材這樣處理更進一步加深了上節(jié)課對平均速度和瞬時速度概念的理解.當然這種用平均速度代替瞬時速度的方法，在勻變速直線運動中有它的準確性，這要在下一章中學習，在此可不必要向學生介紹這種結論性的知識，以免沖淡學習重點，加重學生負擔.本節(jié)課旨在讓學生學到科學實驗中探究的方法，而不是注重探究的結果多么完美，所以千萬不能讓學生養(yǎng)成不尊重實驗事實、拼湊實驗結果的習慣.要讓學生在親身體驗描點法作圖象的思想方法，向學生講清圖象的橫、縱坐標，描點法，圖象的物理意義.要充分發(fā)揮學生的主觀能動性，讓學生積極參與.教師要補充一些更為典型的、學生非常熟悉的、不一定是物理方面的圖象，要突出圖象的直觀性，使學生對圖象的作用有更多、更深入的了解，為本節(jié)建立物理圖象來分析、尋找物體運動的規(guī)律打下基礎.

三維目標

知識與技能

1.了解打點計時器的計時原理，理解紙帶中包含的物體運動的信息（時間、位移）.

2.會安裝并使用打點計時器，理解根據(jù)紙帶測量速度的原理并測量瞬時速度.

3.明確速度—時間圖象的物理意義，描點法畫圖象的方法，并畫出該實驗中的速度—時間圖象，能從圖象中獲取有用的信息.

過程與方法

1.通過學生自己看打點計時器的說明書，培養(yǎng)學生獨立學習的能力.

2.通過實驗得出物體的運動信息，用數(shù)學方法表述出來.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的物理量的方法.

3.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.

4.體驗實驗中理性思維的重要，既要動手，更要動腦.

5.經(jīng)歷科學探究過程，認識科學探究的意義，嘗試應用科學探究的方法研究物體運動.

情感態(tài)度與價值觀

1.感受打點計時器的巧妙設計思路，體會物理原理在解決實際問題中的指導作用，增強將物理知識應用于生活實際的意識.

2.經(jīng)歷實驗過程，體驗科學實驗過程的艱辛與喜悅，并樂于探索自然界的奧妙.

3.體驗用圖象的方法描述物理現(xiàn)象的樂趣.培養(yǎng)學生用數(shù)學方法處理物理問題的意識.培養(yǎng)學生敢于創(chuàng)新和實事求是的科學態(tài)度和科學精神.

4.培養(yǎng)學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慣.

教學重點

1.學會使用打點計時器.

2.能根據(jù)紙帶計算物體運動的瞬時速度.

3.會用描點法描繪物體的速度—時間圖象，并從中獲取物理信息.

教學難點

處理紙帶的方法，用描點法畫圖象的能力.

教具準備

多媒體課件、電磁打點計時器、電火花計時器、學生電源、導線、紙帶、刻度尺、坐標紙.

課時安排

2課時

教學過程

［新課導入］

測定物體的速度并不是一件很容易的事情，特別是當物體的運動速度在不停變化時，測定某時刻的速度更是比較困難的，如上下飛舞的蝴蝶，要確定它某一時刻的速度是很困難的.我們現(xiàn)在只研究直線運動的速度的測量問題.

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運動的信息.直接測量物體運動的速度在技術上是比較復雜的，我們在測量時可以嘗試通過測量物體運動的時間和位移，再經(jīng)過計算或作圖來判斷物體的運動情況.在實驗中，我們可以使用秒表和尺子，直接測量物體運動的時間和位移，但當物體運動速度太快時，采用這種方法的測量誤差較大.打點計時器就是一種記錄物體運動位移和時間信息的儀器，我們可以通過測量位移和時間來計算物體運動的速度以及速度的變化快慢.

【課堂活動】

作為同桌的兩位同學合作，簡易模擬打點計時器.

1.同桌兩位同學之間，一位同學手拿一枝彩色畫筆，另一位同學牽動一條寬約1 cm的長紙帶，使紙帶在你的筆下沿著直線緩慢向前移動.你按照一定的時間間隔點擊紙帶（比如每秒1次，或每秒2次），比比看，看誰牽動紙帶的速度變化最小.想一想，相鄰兩點的距離跟牽動紙帶的速度有什么關系?牽動紙帶的快慢不均勻，對相鄰兩點所表示的時間有沒有影響?

2.兩位同學競走比賽，為了比較他們的運動情況，現(xiàn)在讓每位同學都提著底部穿孔、漏沙比較均勻的兩個沙袋一起競走，然后通過他們的漏沙情況來判斷他們的勻速運動情況和加速情況.

以上兩個探究活動目的是讓學生體驗打點計時器通過打點達到計時目的的原理.

學生做完后討論.

生：相鄰兩點間的距離隨著牽動紙帶的速度的增大而加大.紙帶運動的快慢不均勻，點子的間隔也不均勻，但對相鄰兩點間的時間間隔沒有影響.

生：參加競走的兩人若運動快慢比較穩(wěn)定，則漏沙比較均勻，若加速運動，會發(fā)現(xiàn)快的時候漏沙少，慢的時候漏沙多.

［新課教學］

師：在以上的活動中，同學們認識到了打點和漏沙可以體現(xiàn)物體運動的快慢.今天我們就來學習用打點計時器測定物體運動速度的方法，并用圖象把這些速度形象地表示出來.

一、電磁打點計時器

教師布置學生對照儀器看說明書，引導學生注意其重點：觀察打點計時器并閱讀其使用說明書，明確電磁打點計時器的結構、各部分的名稱、工作原理及使用方法.

電磁打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器，如圖1－4－1所示.工作電壓為4 V～6V.當電源的頻率是50 Hz時，它每隔0.02 s打一次點.通電以前，把紙帶穿過限位孔，再把套在軸上的復寫紙片壓在紙帶的上面.當接通電源時，線圈產(chǎn)生的交變磁場使振動片（由彈簧鋼制成）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，在永久磁鐵的磁場作用下，振動片將上下振動，其振動周期與線圈中的電流變化周期一致，即為0.02 s.位于振片一端的振針就跟著上下振動起來.這時，如果紙帶運動，振針就在紙帶上打出一系列小點.

圖1－4－1 電磁打點計時器

【交流與討論】

電磁打點計時器使用低壓交流電源工作，大家想一想能不能使用直流電源，為什么？

生：工作原理中是靠電流方向的改變來改變磁鐵的磁場方向，從而促使振動片上下振動，并且振動片的振動周期與電源的電流變化周期一致.若使用50 Hz的交流電，打點的時間間隔為0.02 s.這個值正好是電源頻率的倒數(shù).

二、電火花計時器

教師布置學生對照儀器看說明書，引導學生注意其重點：觀察打點計時器并閱讀說明書，明確兩種打點計時器的結構、各部分的名稱、工作原理及使用方法.

電火花計時器電火花計時器的外形如圖1－4－2所示，它可以代替電磁打點計時器使用，也可以與簡易電火花描跡儀配套使用.

圖1－4－2

使用時電源插頭直接插在交流220 V插座內(nèi)，將裁成圓片（直徑約38 mm）的墨粉紙盤的中心孔套在紙盤軸上，將剪切整齊的兩條普通有光白紙帶（20 mm700 mm）從彈性卡和紙盤軸之間的限位槽中穿過，并且要讓墨粉紙盤夾在兩條紙帶之間.這樣當兩條紙帶運動時，也能帶動墨粉紙盤運動，當按下脈沖輸出開關時，放電火花不至于始終在墨粉紙盤的同一位置而影響到點跡的清晰度.也可以用上述尺寸的白紙帶和墨粉紙帶（位于下面）做實驗，還可以用兩條白紙帶夾著一條墨粉紙帶做實驗；墨粉紙可以使用比較長的時間，一條白紙帶也可以重復使用，應注意降低實驗成本.

【交流與討論】

從原理上考慮，電火花計時器跟電磁打點計時器相比，哪個更好些，誤差可能會更??？

生：電火花計時器可能會更好些，因為電磁打點計時器中振針和紙帶間的摩擦會更大些.

教師評論并系統(tǒng)總結.

師：電火花計時器使用中運動阻力極小，這種極小阻力來自于紙帶運動的本身，而不是打點產(chǎn)生的，因而系統(tǒng)誤差小，計時精度與交流電源頻率的穩(wěn)定程度一致（脈沖周期不大于50 μs，這一方面也遠優(yōu)于電磁打點計時器），同時它的操作簡易，使用安全可靠（脈沖放電電流平均值不大于5 μA）.

師：打點計時器能記錄哪些信息？

生：時間和位移.

下面的時間交給學生自主探究.

【課堂訓練】

出示例題：

電磁打點計時器的打點周期取決于

A.交流電壓的高低

B.交流電的頻率

C.永久磁鐵的磁性強弱

D.振針與復寫紙間的距離

答案：B

解析：電磁打點計時器的打點周期，即振針擊打復寫紙和紙帶的周期，從它利用電磁感應打點的原理可知，振針是由振片帶動振動的，而振片上下振動的周期就是線圈中磁場變化的周期，與所用交流電源的電流方向變化周期相對應.也就是交流電的周期，等于交流電的頻率的倒數(shù)，即若使用電源的頻率為50 Hz，則交流電的周期為 s=0.02 s.我國使用的交流電的頻率統(tǒng)一為50 Hz.

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.

指導學生動手練習使用打點計時器，并引導學生思考：紙帶上的點與小車的位移和時間是如何對應的，怎樣將紙帶上的點變成相關的數(shù)據(jù)？

【交流與討論】

針對問題，學生討論實踐后回答.

問題1.電磁打點計時器中怎樣安放復寫紙和紙帶的位置？

生：將復寫紙?zhí)自趶蛯懠埗ㄎ讳N上，推動調(diào)節(jié)片，可調(diào)節(jié)復寫紙位置.將紙帶從復寫紙圓片下穿過.

問題2.振針打的點不清晰或打不出點可能是哪些原因?怎樣調(diào)整？

生1：可檢查壓紙框的位置是否升高，而阻礙了振動片，振針打不到紙帶上，可將壓紙框向下壓恢復其原來位置.

生2：可能是復寫紙該換新的了.

生3：可能是振動片的振幅太小，可調(diào)整振動片的位置.

生4：可能是振針的位置太高，調(diào)整振針的位置，直到打出點為止.

生5：我選的電壓在4 V和6 V的情況下，打點的清晰度有點差別，電壓高的時候稍清晰，所以可調(diào)高一點電壓.

問題3.開啟電源打點完畢后要及時關閉電源，這樣做有什么好處？

生：因打點計時器是按間歇工作設計的，故長期工作可能會因線圈發(fā)熱而損壞.

投影展示：電火花計時器的紙帶安裝方法（讓學生閱讀）：

使用電火花計時器在紙帶上打點，安裝紙帶的方法有兩種：一種是用一條紙帶從墨粉盤下穿過，打點時墨粉盤不隨紙帶轉動，電火花只將墨粉盤上某一位置的墨粉蒸發(fā)到紙帶上，打出的點跡顏色較淡，打過一條紙帶后要將墨粉盤轉一角度再打另一條紙帶.學生實驗時可采用這一方法.另一種是用兩條紙帶，將墨粉盤夾在中間，拖動紙帶時由于兩條紙帶的摩擦作用，墨粉盤會隨紙帶轉動，電火花將墨粉盤上不同位置的墨粉蒸發(fā)到紙帶上，所以打出的點跡顏色較重.墨粉盤上面的一條紙帶沒有點跡，可重復使用.用一條紙帶打點時，紙帶與打點計時器之間的摩擦阻力較小，用兩條紙帶打點時摩擦阻力較大.不管用哪種方法，打完紙帶后應立即切斷電源.

師：處理紙帶時，從能夠看清的某個點開始，往后數(shù)出若干個點.如果數(shù)出n個點，這些點劃分出來的時間間隔數(shù)是多少？

生：共（n－1）個.

學生親自手拉紙帶練習使用打點計時器，自己設計表格，記錄測量數(shù)據(jù).

【思考與討論】

師：怎樣根據(jù)紙帶上的點跡計算紙帶的平均速度？[來源:學&科&網(wǎng)]

生：測出兩個點間的距離，數(shù)一下這兩個點間共有多少個時間間隔，即有多少個0.02 s，用這個總距離去除以所需用的時間.

【課堂訓練】

出示題目：

打在紙帶上的點，記錄了紙帶的運動時間.如果把紙帶和運動的物體連接在一起，紙帶上的點就相應地表示出運動物體在不同時刻的位置.研究紙帶上的點子之間的間隔，就可以了解運動物體在不同時間內(nèi)發(fā)生的位移，從而了解物體的運動情況.請你用簡短的語言描述圖1－4－3所示每條紙帶記錄的物體的運動情況.

圖1－4－3

參考答案：（a）、（b）的各點分布較為均勻，是勻速運動，但從點子的疏密程度來看，（b）上的點子較稀疏，所反映的物體運動較快，速度較大.（c）表示物體運動得越來越快，速度在增大；（d）表示物體運動得越來越慢，速度在減小.

四、用打點計時器測量瞬時速度

思想方法：用某段時間內(nèi)的平均速度粗略代表這段時間內(nèi)的某點的瞬時速度.所取的時間間隔越接近該點，這種描述方法越準確.

示例：如圖1－4－4，測量出包括E點在內(nèi)的D、F兩點間的位移Δx和時間Δt，算出紙帶在這兩點間的平均速度=，用這個平均速度代表紙帶經(jīng)過E點時的瞬時速度.