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1、2022年高中物理必修一教案：1-4 實驗：用打點計時器側(cè)速度（1） 課題 1.4實驗：用打點計時器測速度（1） 課型 新授課 教學(xué) 目標(biāo) 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. 過程與方法 1．通過學(xué)生自己看打點計時器的說明書，培養(yǎng)學(xué)生獨立學(xué)習(xí)的能力． 2．通過實驗得出物體的運動信息，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． 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，體驗數(shù)學(xué)工具在物理發(fā)展中的作用．

2、 情感態(tài)度與價值觀 1．感受打點計時器的巧妙設(shè)計思路，體會物理原理在解決實際問題中的指導(dǎo)作用，增強將物理知識應(yīng)用于生活實際的意識． 2．經(jīng)歷實驗過程，體驗科學(xué)實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． 重點 難點 重點：1．學(xué)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 教學(xué)難點：處理紙帶的方法． 教具 準(zhǔn)備 多媒體課件、電磁打點計時器、電火花計時器、學(xué)生電源、導(dǎo)線、紙帶、刻度尺、坐標(biāo)紙． 課時 安排 一課時 教學(xué)過

3、程與教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)方法、教學(xué)手段與學(xué)法、學(xué)情 引入： 測定物體的速度并不是一件很容易的事情，特別是當(dāng)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． 當(dāng)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(dāng)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． 【課堂活動一】 作為同桌的兩位同學(xué)合作，簡易模

4、擬打點計時器． 1．同桌兩位同學(xué)之間，一位同學(xué)手拿一枝彩色畫筆，另一位同學(xué)牽動一條寬約1cm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?。胍幌?，相鄰兩點的距離跟牽動紙帶的速度有什么關(guān)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? 【說明】以上探究活動目的是讓學(xué)生體驗打點計時器通過打點達(dá)到計時目的的原理． 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． 【課堂活動二】 師：在以上的活動中，同學(xué)

5、們認(rèn)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(xué)習(xí)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(xué)生對照儀器看說明書，引導(dǎo)學(xué)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(jié)構(gòu)、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～6 V．當(dāng)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(fù)寫紙片壓在紙帶的上面．當(dāng)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

6、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面不斷變化，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局期一致，即為0.02s．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。 【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． 02s.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(xué)生對照儀

7、器看說明書，引導(dǎo)學(xué)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(jié)構(gòu)、各部分的名稱、工作原理及使用方法．使用時電源插頭直接插在交流220V插座內(nèi)，將裁成圓片(直徑約38mm)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(20mmX700mm)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(dāng)兩條紙帶運動時，也能帶動墨粉紙盤運動，當(dāng)按下脈沖輸出開關(guān)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

8、白紙帶也可以重復(fù)使用，應(yīng)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，誤差可能會更小? 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?xí)笮? 【總結(jié)】：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50μs，這一方面也遠(yuǎn)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)． 打點計時器能記錄時間和位移的信息。 【課堂訓(xùn)練】 1、電磁打點計時器的打點周期取決于…

9、………………………………( ) 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(fù)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(fù)寫紙和紙帶的周期，從它利用電磁感應(yīng)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(yīng)．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50Hz，則交流電的周期為1/50s＝0．02s．我國使用的交流電的頻倒數(shù)，即若使用電源的頻率為50Hz，則交流電的周期為頻率統(tǒng)一為50 Hz。 三．

10、練習(xí)使用打點計時器 學(xué)生自主閱讀教材中的實驗步驟提示．指導(dǎo)學(xué)生動手練習(xí)使用打點計時器，并引導(dǎo)學(xué)生思考：紙帶上的點與小車的位移和時間是如何對應(yīng)的，怎樣將紙帶上的點變成相關(guān)的數(shù)據(jù)? 【交流與討論】 針對問題，學(xué)生討論實踐后回答． 問題1．電磁打點計時器中怎樣安放復(fù)寫紙和紙帶的位置? 生：將復(fù)寫紙?zhí)自趶?fù)寫紙定位銷上，推動調(diào)節(jié)片，可調(diào)節(jié)復(fù)寫紙位置．將紙帶從復(fù)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(fù)其原來位置． 生2：可能是復(fù)寫紙該換新的了． 生3：可能是振動

11、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(guān)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(shè)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(xué)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(zhuǎn)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

12、粉盤轉(zhuǎn)一角度再打另一條紙帶．學(xué)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(zhuǎn)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(fù)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(yīng)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一1)個． 學(xué)生親自手拉紙帶練習(xí)使用打點計時器，自己設(shè)計表格，記錄測量數(shù)據(jù)．

13、 情景模擬 體會總結(jié) 總結(jié)說明 說明情況 具體介紹 討論交流 調(diào)動學(xué)生積極性 練習(xí)鞏固 合作交流 過程討論 板書 §1.4 實驗：用打點計時器測速度 1．電磁打點計時器：靠電磁感應(yīng)帶動探針振動通過復(fù)寫紙打點 2．電火花計時器：靠產(chǎn)生電火花放電蒸發(fā)墨粉打點 3．計時器的使用：注童使用方法和領(lǐng)悟注童事項 教學(xué) 反思