人教版必修一《实验：用打点计时器测速度》教案

第四节实验：用打点计时器测速度【教学目标】1．了解两种打点计时器的结构和工作原理，学会安装和使用。

2．理解根据纸带测量速度的原理，学会粗略测量瞬时速度。

3．理解速度—时间图象的意义，掌握描点法画图象的方法。

【重点难点】重点：1．打点计时器的使用。

2．由纸带计算物体运动的瞬时速度。

3．画物体的速度—时间图象。

难点：1．对纸带数据的处理。

2．图象的画法及对图象理解。

【教学过程】（一）打点计时器电磁打点计时器原理：被交变磁场磁化的振片在永久磁铁的作用下振动，振针打在复写纸上使纸带上打出一系列的点。

电火花计时器原理：（二）练习使用打点计时器（步骤详见课本P22）〖思考与讨论〗注意：1．电源电压要符合要求：2．实验前要检查打点的稳定性和清晰程度，必要时要进行调节或更换器材。

3．应先接通电源，待打点稳定时再拉动纸带。

4．手拉纸带时，速度应快一些，以防止点迹太密集。

（三）用打点计时器测量瞬时速度测量方法：某点E的瞬时速度可以粗略地由包含E点在内的两点间的平均速度来表示。

说明：理论上讲如果这两点离E点越接近（即Δt越短），这个平均速度越接近E点的瞬时速度，但是实际操作时距离太小会使测量误差增大，应该根据实际情况选取这两个点。

（四）用图像表示速度（直线运动）为了更直观地反映物体的运动情况，我们可以用v-t图象来表示速度随时间的变化规律。

1．v-t图象的画法以速度v为纵轴，时间t为横轴建立直角坐标系，根据计算出的不同时刻对应的瞬时速度值，在坐标系中描点，最后用平滑曲线把这些点连接起来就得到了一条能够描述速度v与时间t关系的图象。

思考：怎样画出速度—时间图象？为什么要用平滑的曲线“拟合”？2．v-t图象的信息（在第二章总结）⑴任一时刻速度的大小和方向⑵速度的变化情况及相应的时间……例：（P26：问题与练习T3）要求：根据v-t图象叙述物体的运动情况。

【典型例题】因是（ D ）A．接在直流电源上B．电源电压不稳C．电源频率不稳D．打点针压得过紧带，我们可以从纸带上直接得到的物理量是（AB ）A．时间间隔B．位移C．平均速度D．瞬时速度楚的点开始，每五个打印点取一个计数点，分别表明0、1、2、3…，量的0与1两点间的距离s1＝30mm，2与3两点间的距离为s3＝48mm，则小车在0与1两点间的平均速度v1＝0.3 m/s，在2与3两点间的平均速度v3＝0.48 m/s，据此可判断小车做加速运动。

实验：用打点计时器测速度教学设计
用打点计
时器测瞬
时速度
实验结束后，取下纸带，从能看得清的某个点开始，
往后数出若干个点。

如果数出n个点，那么这n个点之
间包含n-l个间隔，就可以得到第一个点到第n个点的
时间间隔为0．02(n-l)s。

用刻度尺测量出从第一个点
到第n个点间的距离△x。

利用公式
t
x
v
∆
∆
=就可以计算
出纸带在这段时间内的平均速度。

例1，在用打点计时器(电源频率为50 Hz)研究物体做初
速度为零的直线运动的某次实验中，纸带的记录如图
所示，图中前几个点模糊，因此从A点开始每5个点取
一个计数点，求AE段与BD段的平均速度。

根据速度的定义
t
x
v
∆
∆
=，如果不要求很精确，用这个
平均速度粗略地代表中间c点的瞬时速度，也未尝不可。

然而，如果把包含C点在内的时间间隔取得小一些，
例如取BD，用这个平均速度代表纸带经过c点时的瞬时
速度，就会更准确。

然而我们选取的两点距离过小会
使测量的位移误差增大，所以应该根据实际情况选取
这两个点。

这个纸带的计数点是每5个计时点选取出来
的，所以可以用BD的平均速度表示c点的瞬时速度。

训练学生处理数据的能
力，培养科学严谨的实
验态度。

在学生能较为
熟练使用打点计时器的
基础上，根据己掌握的
速度知识，计步深化理
解平均速度与瞬时速度
的内涵和计算方法。

第四节实验:用打点计时器测速度一、教学目标知识与技能：1.了解电磁打点计时器和电火花打点计时器的基本构成，知道打点计时器的计时原理，并学会使用打点计时器。

2.通过实例学会根据纸带上的点分析速度的变化情况，并学会测定平均速度。

3.通过实例学会用打点计时器测量瞬时速度。

4.学会用图象表示速度变化规律的方法，理解用平滑曲线“拟合”坐标系中描出的点来反映客观规律的思想。

过程与方法：1．通过学生自己看打点计时器的说明书，培养学生独立学习的能力．2．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．3．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．4．体验实验中理性思维的重要，既要动手，更要动脑．5．经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物体运动．情感态度与价值观：1、体验实验中理性思维的重要,即要动手,又要动脑2、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实际生活的意识3、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秘二、教学内容剖析本节课的地位和作用：打点计时器是高中阶段学习的一个重要的计时仪器，通过本节课的学习要掌握打点计时器的工作原理和操作方法为后面对打点计时器的应用打下良好的基础。

本节课教学重点：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---时间图象,并从中获取物理信息本节课教学难点：处理纸带的方法,用描点法画图象的能力三、教学思路与方法注重培养学生的实验素质，实验课以学生活动为主，各种活动应有序进行。

指导学生阅读课文、说明卡，对照课文和说明卡观察仪器结构、了解仪器功能、操作要领。

认真观察实验现象，小组之间可以交流、对比实验情况。

第四课时 用打点计时器测速度
§1－4 实验：用打点计时器测速度
教学内容：实验：用打点计时器测速度
教学目标：1、了解打点计时器的结构和工作原理；
2、学会用打点计时器测物体的速度，练习使用纸带；
教学方法：实验法
教学难点：打点计时器的结构
教学过程：
引入： 过去使用的计时的仪器有：秒表、钟、烧香等。

如何在运动物体上留下时间记号呢？引入打点计时器
一、电磁打点计时器
1、结 构：
线圈，永久磁铁，振片，振针，限位孔等。

2、作用：通过打点来记录时间。

注意：如何记录时间的？
3、工作原理：
4、注意事项：
二、电火花打点计时器
1、工作原理：
2、注意事项：
三、实验
1、实验目的：练习使用打点计
时器，利用打上点的纸带研究物体的
运动情况
2、实验原理：v 平=t
x ∆∆，求纸带的平均速度。

3、实验器材：电火花打点计时器或电磁打点计时器，纸带，刻度尺，导线，电源
4、实验步骤：
5、注意事项： 四、纸带处理
1、纸带及纸带上的点
2、求平均速度
S 1 S 2 S 3。

§ 1.4实验：用打点计时器测速度（2课时）一、 教学目标（三维）、 知识与技能：（）知道计时器种类、结构、工作电压和频率（周期）（2 ）掌握打点计时器的原理及其使用方法（3） 掌握对纸带上记录的原始数据进行处理的能力（4） 能测定平均速度，画出 v-t 图象，通过图象来分析物体的运动情况2、 过程与方法：（1）能分析、处理实验过程中出现的问题（2） 掌握建立图像的一般规律，了解用图象研究物理问题的方法（3） 掌握在极短的时间内物体的瞬时速度近似等于这段时间内的平均速度这一近似方法3、 情感、态度和价值观：（1）注意培养学生养成良好的实验习惯和实验及科学态度（2）注意培养学生的尊重原始测量的数据这一实事求是的科学态度 二、 设计思路本课是高中阶段的第一堂涉及实验的课程，使学生养成良好的实验习惯和实验态度显得非常重要，而且打点计时器是一个既重要又较难的实验，应该让学生多想“用打点计时器测速度”，对于刚进入高一的学生来说常常有许多疑惑：什么是打点计时器，如何使用打点计时器，又如何利用打点计时器测速度， 如何利用测出的速度对物体的运动状态进行分析等，因此本课也应该围绕这些问题来而展开教学活动。

在这些问题中如何使用打点计时器在纸带上打出清晰的点是关键 （当然后几个问题都很重要） ，以后的学习过程中会多次遇到，因此在教学过程中应采用边讲.边.做..的方式，特别要让学生多练， 遇到问题也 要让学生多想，激发他们探究的热情，并引导学生试着解决这些问题，从中体验成功的喜悦。

三、教学重点、难点1、 教学重点及其教学策略：重点：打点计时器的使用方法教学策略：通过实验探索、观察思考和实际演练来加深理解2、 教学难点及其教学策略：难点：对纸带上记录的原始数据进行处理测定瞬时速度，画出 V-t 图象，并通过图象来分析物体的运动情况教学策略：采用边讲边做的方式，遇到问题让学生多思考，激发他们探究的热情，并引导 学生试着解决这些问题。

1.4实验用打点计时器测速度一、教材分析物理学是一门以实验为基础的自然科学.本节课为实验课，目的是让学生自主探究学习打点计时器的使用方法，测定物体牵引纸带的速度，并尝试用图象的方法来表示速度随时间变化的关系.根据瞬时速度是在无限短时间内的平均速度的思想方法，让学生用求平均速度的方法，粗略表示物体运动的瞬时速度.二、教学目标知识与技能1.了解打点计时器的计时原理，理解纸带中包含的物体运动的信息（时间、位移）.2.会安装并使用打点计时器，理解根据纸带测量速度的原理并测量瞬时速度.3.明确速度—时间图象的物理意义，描点法画图象的方法，并画出该实验中的速度—时间图象，能从图象中获取有用的信息.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—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.情感态度与价值观1.体验用图象的方法描述物理现象的乐趣.培养学生用数学方法处理物理问题的意识.培养学生敢于创新和实事求是的科学态度和科学精神.2.培养学生合作与交流的精神，有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.三、教学重点1.学会使用打点计时器.能根据纸带计算物体运动的瞬时速度.2.会用描点法描绘物体的速度—时间图象，并从中获取物理信息.四、教学难点处理纸带的方法，用描点法画图象的能力.五、教学过程［新课导入］【课堂活动】作为同桌的两位同学合作，简易模拟打点计时器.1.同桌两位同学之间，一位同学手拿一枝彩色画笔，另一位同学牵动一条宽约1 cm的长纸带，使纸带在你的笔下沿着直线缓慢向前移动.你按照一定的时间间隔点击纸带（比如每秒1次，或每秒2次），比比看，看谁牵动纸带的速度变化最小.想一想，相邻两点的距离跟牵动纸带的速度有什么关系?牵动纸带的快慢不均匀，对相邻两点所表示的时间有没有影响?以上探究活动目的是让学生体验打点计时器通过打点达到计时目的的原理.学生做完后讨论.生：相邻两点间的距离随着牵动纸带的速度的增大而加大.纸带运动的快慢不均匀，点子的间隔也不均匀，但对相邻两点间的时间间隔没有影响.［新课教学］师：在以上的活动中，同学们认识到了打点可以体现物体运动的快慢.今天我们就来学习用打点计时器测定物体运动速度的方法，并用图象把这些速度形象地表示出来.一、电磁打点计时器教师布置学生对照仪器看说明书，引导学生注意其重点：观察打点计时器并阅读其使用说明书，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.电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，如图1－4－1所示.工作电压为4 V～6 V.当电源的频率是50 Hz时，它每隔0.02 s打一次点.通电以前，把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面.当接通电源时，线圈产生的交变磁场使振动片（由弹簧钢制成）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，在永久磁铁的磁场作用下，振动片将上下振动，其振动周期与线圈中的电流变化周期一致，即为0.02 s.位于振片一端的振针就跟着上下振动起来.这时，如果纸带运动，振针就在纸带上打出一系列小点.图1－4－1 电磁打点计时器【交流与讨论】电磁打点计时器使用低压交流电源工作，大家想一想能不能使用直流电源，为什么？生：工作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.二、电火花计时器教师布置学生对照仪器看说明书，引导学生注意其重点：观察打点计时器并阅读说明书，明确两种打点计时器的结构、各部分的名称、工作原理及使用方法.电火花计时器电火花计时器的外形如图1－4－2所示，它可以代替电磁打点计时器使用，也可以与简易电火花描迹仪配套使用.图1－4－2使用时电源插头直接插在交流220 V插座内，将裁成圆片（直径约38 mm）的墨粉纸盘的中心孔套在纸盘轴上，将剪切整齐的两条普通有光白纸带（20 mm×700 mm）从弹性卡和纸盘轴之间的限位槽中穿过，并且要让墨粉纸盘夹在两条纸带之间.这样当两条纸带运动时，也能带动墨粉纸盘运动，当按下脉冲输出开关时，放电火花不至于始终在墨粉纸盘的同一位置而影响到点迹的清晰度.也可以用上述尺寸的白纸带和墨粉纸带（位于下面）做实验，还可以用两条白纸带夹着一条墨粉纸带做实验；墨粉纸可以使用比较长的时间，一条白纸带也可以重复使用，应注意降低实验成本.【交流与讨论】从原理上考虑，电火花计时器跟电磁打点计时器相比，哪个更好些，误差可能会更小？生：电火花计时器可能会更好些，因为电磁打点计时器中振针和纸带间的摩擦会更大些.教师评论并系统总结.师：电火花计时器使用中运动阻力极小，这种极小阻力来自于纸带运动的本身，而不是打点产生的，因而系统误差小，计时精度与交流电源频率的稳定程度一致（脉冲周期不大于50 μs，这一方面也远优于电磁打点计时器），同时它的操作简易，使用安全可靠（脉冲放电电流平均值不大于5 μA）.师：打点计时器能记录哪些信息？生：时间和位移.下面的时间交给学生自主探究.三、练习使用打点计时器学生自主阅读教材中的实验步骤提示.指导学生动手练习使用打点计时器，并引导学生思考：纸带上的点与小车的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】针对问题，学生讨论实践后回答.问题1.电磁打点计时器中怎样安放复写纸和纸带的位置？生：将复写纸套在复写纸定位销上，推动调节片，可调节复写纸位置.将纸带从复写纸圆片下穿过.问题2.振针打的点不清晰或打不出点可能是哪些原因?怎样调整？生1：可检查压纸框的位置是否升高，而阻碍了振动片，振针打不到纸带上，可将压纸框向下压恢复其原来位置.生2：可能是复写纸该换新的了.生3：可能是振动片的振幅太小，可调整振动片的位置.生4：可能是振针的位置太高，调整振针的位置，直到打出点为止.生5：我选的电压在4 V和6 V的情况下，打点的清晰度有点差别，电压高的时候稍清晰，所以可调高一点电压.问题3.开启电源打点完毕后要及时关闭电源，这样做有什么好处？生：因打点计时器是按间歇工作设计的，故长期工作可能会因线圈发热而损坏.投影展示：电火花计时器的纸带安装方法（让学生阅读）：使用电火花计时器在纸带上打点，安装纸带的方法有两种：一种是用一条纸带从墨粉盘下穿过，打点时墨粉盘不随纸带转动，电火花只将墨粉盘上某一位置的墨粉蒸发到纸带上，打出的点迹颜色较淡，打过一条纸带后要将墨粉盘转一角度再打另一条纸带.学生实验时可采用这一方法.另一种是用两条纸带，将墨粉盘夹在中间，拖动纸带时由于两条纸带的摩擦作用，墨粉盘会随纸带转动，电火花将墨粉盘上不同位置的墨粉蒸发到纸带上，所以打出的点迹颜色较重.墨粉盘上面的一条纸带没有点迹，可重复使用.用一条纸带打点时，纸带与打点计时器之间的摩擦阻力较小，用两条纸带打点时摩擦阻力较大.不管用哪种方法，打完纸带后应立即切断电源.师：处理纸带时，从能够看清的某个点开始，往后数出若干个点.如果数出n个点，这些点划分出来的时间间隔数是多少？生：共（n－1）个.学生亲自手拉纸带练习使用打点计时器，自己设计表格，记录测量数据.【思考与讨论】师：怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度？生：测出两个点间的距离，数一下这两个点间共有多少个时间间隔，即有多少个0.02 s，用这个总距离去除以所需用的时间.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粗略代表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，这种描述方法越准确.示例：如图1－4－4，测量出包括E 点在内的D 、F 两点间的位移Δx 和时间Δt ，算出纸带在这两点间的平均速度v =t x ∆∆，用这个平均速度代表纸带经过E 点时的瞬时速度. 图1－4－4tx ∆∆可以大致表示E 点的瞬时速度，D 、F 两点离E 点越近，算出的平均速度越接近E 点的瞬时速度.然而D 、F 两点距离过小则测量误差增大，应该根据实际情况选取这两个点.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Δx ，同时记录对应的时间Δt ，填入教材第23页中设计好的表1中.根据v =tx ∆∆算出刚填完的表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，抄入教材第24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.五、用图象表示速度师：刚才我们从表2中的数据可以粗略看出我们自己手拉纸带运动的速度变化情况，图象是表示变化规律的好方法，我们可以用图象来描述物体的速度变化情况，那么怎样用图象来表示物体运动的速度呢？请同学们先看课文并回答.生：在方格纸上建立直角坐标系，用纵坐标表示物体运动的速度，用横坐标表示时间，根据表中各时刻的速度，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.学生具体操作描点.师：我们从根据实测数据所描的点，可以从这些点的走向大致看出纸带速度的变化规律. 师：为了更清晰，你可以把这些点用折线连起来.在老师的提示和帮助下连线.师：速度的实际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，曲线反映的规律应该与实际情况更接近.指导学生换用红色笔用平滑的线将刚才描过的点再重新描画一遍.师：我们现在来观察图象，可以更形象直观地显示自己手拉纸带的运动情况.六、 课堂小结电磁打点计时器和电火花计时器都是记录运动物体在一定时间间隔内位移的仪器.v －t图象：表示做直线运动物体的速度随时间变化的规律.某段时间图线与时间轴围成的面积值表示该段时间内物体通过的位移大小.形状一样的图线，在不同图象中所表示的物理规律不同.七、教学后记。

电火花计时器是利用火花放电时在纸带上打出小孔而显示出点迹的计时仪器，
粉纸盘套在低盘轴上，并夹在两条纸带之间。

当接通220V交流电源，按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉
如果把纸带跟运动的物体连接在一起，打点计时器便在纸带上打下一系列的点，这些点既记录了运动物体在不同时刻的位置，也记录了相应的时间。

通过对纸带上点子之间距离的研究，可以了解物体运动的情况。

二、注意事项：
①打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点，如遇到打出的是短横线，
使之增大一点。

纸带，从A点通过计时器到B点通过计时器，米，这段时间内纸带运动的平均速度是______m／s。

BC段的平均速度是______m
所示，则由图可知，在0-t2时间内( )
0～10s内物体的加速度大
的加速度大小是_______
____________ 。

BC D A
A，B两个物体从同一地点向同一方向做匀加速直线运动的速度图象．从图可知A物体运动初速度是
___________m/s，加速度是_________m/s2。

B物体运动初速度是________m/s，加速度是________m/s
27m
教师点评：打点计时器是高考的常考点，学生也能较容易的理解并接受它。

在记录运动信息方面的作用能让我们去分析物体的运动过程并找到相关的结果。

速度图像也是常考点，所以这个两个内容具有重要。

1.4 实验：用打点计时器测速度★新课标要求（一）知识与技能1、了解两种打点计时器的结构和工作原理。

2、会安装并使用打点计时器。

3、理解根据纸带测量速度的原理并测量瞬时速度。

4、明确速度—时间图象的意义，描点法画图象的方法，并画出该实验中的速度—时间图象。

（二）过程与方法1、通过学生自己看打点计时器的说明书，培养学生独立学习的能力。

2、通过对纸带的处理过程培养学生获取信息、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。

3、通过画速度—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。

4、体验实验中理性思维的重要，既要动手，更要动脑。

（三）情感、态度与价值观1、感觉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、培养学生敢于创新和实事求是的科学态度和科学精神。

★教学重点1、打点计时器的使用。

2、由纸带计算物体运动的瞬时速度。

3、画物体的速度—时间图象。

★教学难点1、对纸带数据的处理。

2、画图象的方法。

★教学方法教师启发、引导，学生自主阅读、思考，亲自动手实验，并讨论、交流学习成果。

★教学过程（一）课前活动教师活动：课前布置学生预习本节实验。

学生活动：学生看书明确实验的各项任务及实验仪器。

（二）进行新课1、对“打点计时器的认识”的学习教师活动：教师布置学生对照仪器看说明书，引导学生注意其重点部分学生活动：观察打点计时器并阅读其使用说明书，明确两种打点计时器的结构、各部分的名称、工作原理及使用方法。

教师活动：指导学生动手练习使用打点计时器，并引导学生思考：纸带上的点与小车的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。

学生活动：动手练习使用打点计时器，打出几条纸带，讨论怎样获取数据，并用列表格的形式把数据列出。

用打点计时器测速度【教学目标】(一)知识与技能(1)了解打点计时器与光电门的原理(2)会使用打点计时器与光电门测量物体的瞬时速度(3)学会用电子表格处理实验数据，并用绘图功能绘出位移-时与速度-时间图像(二)过程与方法(1) 通过实验，掌握打点计时器与光电门的使用方法。

(2) 通过实验得出物体的运动信息，培养学生获取信息的能力，体会处理问题的方法，领悟如何间接测量速度的方法。

(3) 培养用电子表格处理数据的能力。

(三)情感态度与价值观(1) 感受将所学知识解决实际问题的乐趣。

(2) 体验现代科学技术在科学探究中的作用。

(3) 培养学生在学习中合作与交流的精神。

【教学重点】(1)学会使用打点计时器与光电门(2)通过采集的数据，求瞬时速度(3)学习用电子表格进行处理与分析实验数据【教学难点】(1)打点计时器的原理(2)电子表格处理与分析实验数据【教学准备】多媒体课件(PPT幻灯片)、电磁打点计时器、光电门、电脑、纸带、学生电源、导线。

【教学过程】一．引入课题：物体量的测定分为直接测量与间接图1.4-1测量，直接测量的如：质量、力、温度、时间、位移。

间接测量的如：密度、压强、电阻等，它们是由几个直接测量物理量根据一定的关系组合测定的。

速度是由位移与时间组合而成，所以只能间接测量。

问题1：(演示：将小车放在倾斜的轨道上，自由下滑)能否测定小车在下滑过程中的平均速度？该问题的目的是用实验的方法测定物体运动的平均速度(由学生进行实际测定)。

并引出下面的问题。

问题2：能否测定小车在下滑过程中某一点的瞬时速度？也许有同学认为可以，则在A 点附近取一段很小的位移，再测定通过小位移的时间，从而求得平均速度。

如果有同学这样思考，可以请他进行操作。

其实是做不到的，因为时间太短。

（后记：确实有位同学认为可以，但在实际测量中发现时间太短，无法测定。

后又想了一个办法，在A 点上方取一点，测小车开始点分别到A 、B 两点的时间，用这两点的时间差，结果测得OA 时间比OB 时间还要短。

《实验：用打点计时器测速度》教学设计设计的，长时间工作可能会因线圈发热而损坏。

（优教提示：请打开素材“动画演示：打点计时器的使用2”）学习物理的兴趣。

用打点计时器测瞬时速度实验结束后，取下纸带，从能看得清的某个点开始，往后数出若干个点。

如果数出n个点，那么这n个点之间包含n-1个间隔，就可以得到第一个点到第n个点的时间间隔为0.02(n-1)s。

用刻度尺测量出从第一个点到第n个点间的距离Δx。

利用公式就可以计算出纸带在这段时间内的平均速度。

例1. 在用打点计时器(电源频率为50 Hz)研究物体做初速度为零的直线运动的某次实验中，纸带的记录如图所示，图中前几个点模糊，因此从A点开始每5个点取一个计数点，求AE段与BD段的平均速度。

根据速度的定义，如果不要求很精确，用这个平均速度粗略地代表中间C点的瞬时速度，也未尝不可。

然而，如果把包含C点在内的时间间隔取得小一些，例如取BD，用这个平均速度代表纸带经过C点时的瞬时速度，就会更准确。

然而我们选取的两点距离过小会使测量的位移误差增大，所以应该根据实际情况选取这两个点。

这个纸带的计数点是每5个计时点选取出来的，所以可以用BD的平均速度表示C点的瞬时速度。

（优教提示：请打开素材“动画演示：打点计时器测训练学生处理数据的能力，培养科学严谨的实验态度。

在学生能较为熟练使用打点计时器的基础上，根据已掌握的速度知识，计算平均速度和瞬时速度，进一步深化理解平均速度与瞬时速度的内涵和计算方法。

速度实验原理、操作及分析”）v-t图象学会了确定瞬时速度的方法，通过例2引出速度时间图象。

例2. 如图所示，是一条利用打点计时器打出的纸带，0、1、2、3、4、5、6是七个计数点，每相邻两个计数点之间还有四个点未画出，各计数点到0的距离如图所示。

求出1、2、3、4、5各计数点的瞬时速度，并说明纸带的运动情况。

通过计算可以求得，5个计数点的速度分别为0.20，0.40，0.61，0.69，0.70。

实验：用打点计时器测速度实验目标：1、知道打点计时器的构造和原理，学会使用打点计时器，能根据打出的纸带计算打几个点所用的时间，会计算纸带的平均速度，能根据纸带粗略测量纸带的瞬时速度，认识v-t 图象，并能根据v-t图象判断物体的运动情况。

2、通过速度测量过程的体验，领悟两个方法：一是用图象处理物理数据的方法；二是极限法或说无限趋近法，加强一个认识，实验是检验理论的标准。

实验器材：电源（220V电源或学生电源），打点计时器，纸带，刻度尺（最好是塑料透明的），导线实验准备：1、仔细观察电磁打点计时器和电火花计时器，对照课本，比较它们的异同。

2、两类打点计时器的打点时间间隔是多少？3、分析纸带时，如何计算纸带的平均速度。

4、严格地说，瞬时速度我们引进测量出来的，你知道用什么方法求出的速度可以代替某点的瞬时速度吗？5、从器材上读取的数据是原始数据，原始数据是宝贵的实验资料，要严肃对待，要整齐的记录，妥善保存。

实验原理：1、电磁打点计时器。

电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，工作电压为4~6V。

当电源的频率是50Hz时，它每隔0.02s打一个点。

电磁打点计时器是应用电磁原理制成的，图1是它的工作原理图。

通电前，先在打点计时器上装上纸带，并把复写纸片压在纸带上。

然后把线圈与50Hz、4~6V的交流电源接通。

这时，振片被磁化，在磁力作用下振动起来。

每0.02s振针压打复写纸一次，被运动物体拖着的纸带上便记录下一系列的点子，这些点相应地表示运动物体在不同时刻的位置，相邻两点间的时间间隔是0计时器0.02s。

我们对纸带上这些点之间的距离进行测量，就可以定量地研究物体的运动规律。

2、电火花计时器。

电火花计时器是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示出点迹的计时器，它的构造如图2所示。

使用时，墨粉纸盘套在纸盘轴上，并夹在两条白纸之间。

当接通用220V交流电源，按下脉冲输出开头时，计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接到负极的纸盘火花放电，于是在运动的纸带1上打出一列点迹。

高中物理第1章1.4实验：用打点计时器测速度教学设计新人教版必修1.4笛：打点计逼测度J队技1．解打点计逼的计痹 ||，解酱包含的动(的奔、灰)．2．会安安⑹褂打点计逼 ||，解根酱测度的并测彩彼度．3．匪度皇奔枷的||，点法画枷的方法||，并画出该笛的度皇奔枷 ||，从枷获∮的ⅲ过程方法1．ü己创点计逼的||，得独⒀ 暗Γ教2．ü笛得出的||动，Х椒ū出矗获⌒ⅰ⒋||，会处的||，方法何间接测恍┎荒苯测的的方法．3．ü画度皇奔枷枷法处 ||，的Чぞ发怪的．4．笛||，嘉既6||，更6．5．骄过||，程犊骄的 ||，尝τ骄的方法动．标感价倒1．感打点计逼的||计，悸会解导||，的傅甲将J队τ活导的叮2．笛过||程，笛过程的艰||，并苍剿唤的奥．3．枷的方法的ぃХ椒ù敢创和凳的和Ь．4．合交 ||，的将己的看法交 ||，的竿成合既坚持的肮．教教е点1．Щ褂打点计逼．点2．根酱计动的彩彼度．、3．会点法绘的度皇||，奔并从枷获∥ⅲ点教点处酱的方||法，点法画枷的Γ教方骄、讲、、废法教教急多教件、电磁打点计逼、电火花计逼、电础⒌枷、酱、度尺、标剑段[]||||||||||||||||||||||||||||[]||1||||1cm||( 1 ||2)||||||?||?2||||||||||||||||||||||[]||||||||4 V 6 V50 Hz||||0.02 s1 41||||||()|||||| ||||0.02s||||||||[]电磁打点计时器使用低压沟通电源工作||，大家想想能不可以使用直流电源||，为什么 ?生：工作原理中是靠电流方向的改变来改变磁铁的磁场方向||，进而促进振动片上下振动 ||，而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． 02s.这个值正好是电源频次的倒数||。

实验:用打点计时器测速度教学设计:测定物体的速度并不是一件很容易的事情，特别是当物体的运动速度在不停变化时，测定某时刻的速度更是比较困难的，如上下飞舞的蝴蝶，要确定它某一时刻的速度是很困难的．我们现在只研究直线运动的速度的测量问题．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运动的信息．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．打点计时器就是一种记录物体运动位移和时间信息的仪器，我们可以通过测量位移和时间来计算物体运动的速度以及速度的变化快慢．电磁打点计时器和电火花计时器都是记录运动物体在一定时间间隔内位移的仪器．三维目标知识与技能1.了解打点计时器的计时原理,理解纸带中包含的物体运动的信息(时间和位移)2.会安装并使用打点计时器,理解利用纸带测量速度的原理并会测量瞬时速度3.明确速度---时间图象的物理意义,描点法画图象的方法,并画出该实验的速度---时间图象过程与方法1.通过学生自己看打点计时器的说明书,培养学生独立学习的能力2.通过实验得出物体的运动信息,用数学的方法表述出来.培养学生获取信息处理信息的能力,体会处理问题的方法,领悟如何间接测量一些不能直接测量的物理量的方法3.通过画速度---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4.体验实验中理性思维的重要,即要动手,又要动脑5.经历科学探究过程认识科学探究的意义,尝试应用科学探究的方法研究物体的运动情感态度价值观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实际生活的意识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秘3.体验用图象方法描述物理现象的乐趣,培养学生用数学方法处理物理问题的意识4.培养学生的交流与合作精神,有将自己的见解与他人交流的愿望,并养成尊重他人的习惯教学重点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---时间图象,并从中获取物理信息教学难点处理纸带的方法,用描点法画图象的能力教具准备打点计时器, 学生电源, 导线, 纸带, 刻度尺, 小车细线及钩码, 坐标纸新课导学师: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.一 .电磁打点计时器布置学生阅读打点计时器的说明书:明确打点计时器的结构,个部分的名称,工作原理及使用方法.师总结: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.思考:电磁打点计时器用低压交流电源工作,能不能用直流电源呢,为什么?师总结:电磁打点计时器的工作原理是靠交流电的方向改变来改变电磁铁的磁极方向,从而使振动片上下振动的,且振动片的频率与交流电的频率一致.若使用50Hz的交流电打点周期正好是频率的倒数为0.02s.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. 电火花打点计时器布置学生阅读打点计时器的说明书:明确打点计时器的结构,个部分的名称,工作原理及使用方法.师总结: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.思考1:从原理上讲两种打点计时器哪中误差更小,为什么?学生讨论:师总结: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.思考2: 打点计时器能记录哪些信息?生:时间(时间间隔)和位移三. 练习使用打点计时器学生自主阅读教材中的实验步骤提示:教师指导学生练习使用打点计时器并引导学生思考下列问题:问题1. 电磁打点计时器中怎样安放复写纸和纸带?师总结: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?师总结: 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?师总结: 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?师总结:因为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? 师总结: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?师总结:测出两个点的距离v ∆,数出两个点之间有n 段时间间隔,则n t 02.0=∆.在用公式tv v ∆∆=即可计算出平均速度 例题1. 关于打点计时器打出的纸带，下列叙述中正确的是( )A ．点迹均匀，说明纸带做匀速运动B ．点迹变稀，说明纸带做加速运动C ．点迹变密，说明纸带做加速运动D ．相邻两点间的时间间隔相等解析 打点计时器的振针打点的频率一定(50 Hz)，相邻两点间的时间间隔相等，如果纸带匀速运动，点迹均匀；如果纸带加速运动，点迹变稀；如果纸带减速运动，点迹变密．答案 ABD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 点切比较靠近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!可以用同样的方法计算出图中各点的瞬时速度填入课本24页的表2中,从表中列出的点我们可以粗略的了解纸DE F G带的运动情况.例题2.如图是一位同学利用电磁打点计时器打出的一条纸带，相邻点的时间间隔为0.02 s ，纸带旁边是一把最小刻度为1 mm 的直尺，试计算拖着纸带做直线运动的物体：(1)在AC 这段时间内的平均速度；(2)在B 点的瞬时速度．解析 (1)根据平均速度的定义，AC 这段时间内的平均速度就等于A 到C 的位移跟所用时间的比值．位移的大小可以从刻度尺上直接读出：x ＝4.00 cm ，A 到C 共10个点，9个时间间隔，所以A 到C 所用的时间t ＝0.02 s×9＝0.18 s ，所以AC 这段时间内的平均速度v ＝x t ＝4.00×10－2m 0.18 s＝0.22 m/s ； (2)根据公式v B ＝Δx Δt来计算B 点的瞬时速度．为了尽量精确地反映物体在B 点的运动快慢，我们尽量在靠近B 点的地方取得数据，例如取靠近B 点的左右两个点，左边点在刻度尺上的读数是1.77 cm ，右边点在刻度尺上的读数是2.65 cm ，那么Δx ＝2.65 cm －1.77 cm ＝0.88 cm ，两点间相隔的时间为Δt ＝0.02 s×2＝0.04 s ，所以B 点的瞬时速度v B ＝Δx Δt ＝0.88×10－2 m 0.04 s＝0.22 m/s. 答案 (1)0.22 m/s (2)0.22 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怎样用图象来表示物体的运动速度呢?学生讨论:[:师总结: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:思考:我们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?学生讨论:师总结: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.例题3 .如图所示为某物体的v －t 图象，试说明该物体的运动情况．解析 0～4 s 物体做加速运动，末速度为12 m/s ；4～6 s 物体做减速运动，末速度为0；6～7 s 物体做反向加速运动，末速度大小为4 m/s ；[:学后反思：六、板书设计§1.4 实验：用打点计时器测速度1．电磁打点计时器：靠电磁感应带动探针振动通过复写纸打点2．电火花计时器：靠产生电火花放电蒸发墨粉打点3．计时器的使用：注童使用方法和领悟注童事项4．测量瞬时速度：用包含某点在内的一段时间内的平均建度粗略表示该点的瞬时速度5．速度时间图象：以时间为横轴，速度为纵轴，描点连线作图象．教师题库1.通过打点计时器得到的一条纸带上的点迹不均匀，下列判断正确的是( )A．点迹密集的地方物体运动的速度较大B．点迹密集的地方物体运动的速度较小C．点迹不均匀说明物体做变速运动D．点迹不均匀说明打点计时器有故障答案BC2．在下列四个图象中，表示匀速直线运动的是( )解析在v-t图象中表示匀速直线运动的图线是平行于t轴的一条直线；在x-t图象中表示匀速直线运动的图线是过原点的直线，故选项B、C项正确．答案BC3．根据打点计时器打出的纸带，我们可以不利用公式计算就能直接得到的物理量是( )A．时间间隔 B．位移 C．速率 D．平均速度解析因为打点计时器每隔0.02 s打一次点，根据纸带上打点的个数可确定出时间间隔，故A正确；由刻度尺可直接测量出两点间距离即位移大小，故B正确；速率和平均速度可通过上述A、B项，再进行计算方可求得，因此C、D项错．答案AB4．接通电源与释放纸带让纸带(随物体)开始运动，这两项操作的时间顺序是( )A．先接通电源，后释放纸带 B．先释放纸带，后接通电源C．释放纸带的同时接通电源 D．先接通电源或先释放纸带都可以解析按照操作顺序，必须先接通电源，让计时器工作稳定后再释放纸带，所以只有A正确．答案 A 5．下列说法中正确的是( )A．电磁打点计时器和电火花计时器的计时原理基本一样B．电磁打点计时器和电火花计时器外接的交流电压一样C．电磁打点计时器和电火花计时器外接的交流电频率是一样的D．电磁打点计时器和电火花计时器打点的时间间隔都是0.02 s答案ACD6．打点计时器所用的电源是50 Hz的交流电，其相邻点的时间间隔是T，若纸带上共打出N个点，这纸带上记录的时间为t，则下列各式正确的是( )A．T＝0.02 s，t＝NT B．T＝0.05 s，t＝(N－1)TC．T＝0.02 s，t＝(N－1)T D．T＝0.05 s，t＝NT答案 C7．某同学在练习使用打点计时器时，得到了如图所示的纸带，从O点开始，每隔0.1 s取一个测量点．测得OA＝3.20 cm，AB＝3.90 cm，BC＝5.86 cm，CD＝7.58 cm，DE＝9.72 cm.则可判断纸带的运动是________．D段上的平均速度为________．→D段上的平均速度为________．答案变速运动51.35 cm/s8．练习使用电磁打点计时器的实验步骤如下：A．把打点计时器固定在带有定滑轮的长木板上，把复写纸套在定位轴上，让连接小车的纸带穿过限位孔，并压在复写纸下面B．把打点计时器接在10 V以下的直流电源上C．拉动纸带后，再接通电源D．取下纸带，以纸带上起始点为O，依次在每个点上标出1、2、3、…，用刻度尺分别量出两点间的距离，比较是否相等，判断是什么性质的运动试纠正以上步骤中错误之处．答案A中应将计时器固定在没有定滑轮的一端；B交流电源上，C先接通电源再拉动纸带；D从能够看清的点开始．9.一同学利用打点计时器打出的纸带分析小车的运动速度时，从几条纸带中选出了一条不很完整的纸带，如图1－4－1所示．纸带上有六个计数点，相邻两计数点之间还有四个点没有画出，所用交流电的频率为50 Hz，相邻计数点之间的距离已标在图中，单位是厘米．图1－4－1(1)计算0～6点之间的平均速度；(2)打点计时器打第4个点时小车的瞬时速度接近多少？答案(1)0.68 m/s (2)0.83 m/s解析(1)0到6点间的平均速度为：v＝ΔxΔt＝2.80＋4.40＋5.96＋7.57＋9.10＋10.716×(0.02×5)×10－2 m/s ＝0.676 m/s≈0.68 m/s(2)当打点计时器打第4个点时，小车的瞬时速度应当最接近于3～5点间的平均速度，则v4＝Δx35Δt35＝7.57＋9.102×(0.02×5)×10－2 m/s ＝0.834 m/s≈0.83 m/s[:拓展探究上例中若电源频率低于50 Hz时，如果仍按50 Hz的时间间隔打一个点计算，则测出的速度数值将比物体的真实值是偏大还是偏小？答案偏大解析当交流电的频率为50 Hz时，打点计时器每隔0.02 s打一个点，当交流电的频率低于50 Hz时，打点计时器打一次点的时间间隔t将大于0.02 s，即t时间内的位移我们用0.02 s的位移计算(v＝xt)，因此测出的速度将比真实值偏大．10.汽车沿平直公路行驶，小明坐在驾驶员旁边注视速度计，并记下间隔相等的各时刻的速度值，如下表所示：(1)从表中数据得到汽车在各段时间内的特点：在0～15 s内，汽车的速度在变化，时间每经过5 s速度增大________km/h；在15～30 s内汽车速度不变，速度大小为________km/h；在30～45 s内汽车速度在变化，每5 s速度减小______km/h.(2)请根据表格中的数据，画出对应的v－t图象．(3)如果认为在0～15 s内速度变化是均匀的，你能在图象中找出汽车在7.5 s时的速度值吗？解析根据小明记录的各个时刻的速度，首先在速度—时间坐标系中描出对应点，连接各点得到速度图象．(1)分析小明记录的数据不难得出答案为：10；50；15.(2)描点画图后，v－t图象如右图所示．(3)能，35 km/h11.用气垫导轨和数字计时器能够更精确地测量物体的瞬时速度．如图所示，滑块在牵引力的作用下先后通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光条通过第一个光电门的时间为Δt 1＝0.29 s ，通过第二个光电门的时间为Δt 2＝0.11 s ，已知遮光条的宽度为3.0 cm ，试分别求出滑块通过第一个光电门和第二个光电门时的速度大小．答案 0.10 m/s 0.27 m/s解析 滑块通过光电门的时间极短，可以用短程内的平均速度来表示该点的瞬时速度．由平均速度的定义可计算，滑块通过第一个光电门时的瞬时速度v 1＝d Δt 1＝0.03 m 0.29 s＝0.10 m/s ；滑块通过第二个光电门时的瞬时速度v 2＝d Δt 2＝0.03 m 0.11 s＝0.27 m/s.教学后记：。

4 实验：用打点(dǎ diɑn)计时器测速度[学习目标] 1.了解两种打点计时器的结构和工作原理，并学会安装(ānzhuāng)和使用.2.掌握测瞬时速度的方法，会用打出的纸带求瞬时速度.3.会用图象表示速度随时间变化的规律．一、实验(shíyàn)原理和方法1．打点计时器的原理(yuánlǐ)及使用电火花计时器电磁打点计时器结构图示工作电压220 V交流电源 6 V以下交流电源打点方式周期性产生电火花振针周期性上下振动打点周期0.02 s0.02 s记录信息位置、时刻或位移、时间2.根据(gēnjù)纸带计算平均速度：根据v＝Δt可求出任意两点间的平均速度，Δx是纸带上两点间的距离，利用刻度尺测量，Δt是这两点间的时间间隔．3．粗略计算瞬时速度：纸带上某点的瞬时速度可以粗略地由包含该点在内的相距较近的两点间的平均速度来表示．二、实验器材电磁打点计时器(或电火花计时器)、学生电源(电火花计时器使用220 V交流电源)、刻度尺、纸带、复写纸、导线、坐标纸．三、实验步骤1．了解打点计时器的结构，然后把它固定在桌子上．2．把电磁打点计时器的两个接线柱用导线与6 V的低压交流电源的接线柱相连接，让纸带穿过两个限位孔，压在复写纸的下面．3．接通电源，用手水平地拉动纸带，纸带上就打出一行小点，随后立即关闭电源．4．取下纸带，从能看得清的某个点数起，数一数纸带上共有多少个点．如果共有n个点，那么用Δt ＝0.02×(n －1)s 计算出纸带的运动时间Δt .5．用刻度尺测量(cèliáng)一下打下这些点纸带通过的距离Δx ，利用(lìyòng)公式v ＝Δx Δt 计算纸带在这段时间内的平均速度(pínɡ jūn sù dù)．把测量和计算的结果填入表中． 实验 次数 点数n点划分 出的间 隔数n －1 运动时间 Δt /s 位移 Δx /m 平均速度 v /(m·s －1) 12四、数据处理1．用打点计时器测量(cèliáng)瞬时速度(1)选取(xuǎnqǔ)一条点迹清晰便于分析的纸带．(2)从能够看清的某个点开始，每隔四个点取一个计数点，每两个计数点间的时间间隔T ＝0.1 s ．在纸带上用O 、A 、B 、C 、D 、…标出这些“计数点〞，如下图．依次测出OA 、AB 、BC 、CD 、…之间的距离x 1、x 2、x 3、x 4、….(3)A 、B 、C 、D 、…各点的瞬时速度分别为：v A ＝x 1＋x 22T 、v B ＝x 2＋x 32T 、v C ＝x 3＋x 42T 、v D ＝x 4＋x 52T、…. 2．用图象表示速度用横轴表示时间t ，纵轴表示速度v ，建立直角坐标系．根据测量的数据在坐标系中描点，然后用平滑的曲线把这些点连接起来，即得到如下图的v ­t 图象.五、误差分析1．利用平均速度来代替计数点的瞬时速度会带来系统误差．为减小误差，应取以计数点为中心的较小位移Δx 来求平均速度．2．分段测量计数点间的位移x 会带来误差．减小此误差的方法是一次测量完成，即一次测出各计数点到起始计数点O 的距离，再分别计算出各计数点间的距离．3．作图时，描点、连线存在偶然误差．为减小误差，应选取(xuǎnqǔ)适宜的坐标单位，利用坐标纸作图．六、考前须知(xūzhī)1．如果(rúguǒ)在纸带上数出了n 个点，那么，它们(tā men)的间隔数是(n －1)个，它们(tā men)的时间间隔为(n －1)×0.02_s.2．使用打点计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再拉动纸带．3．手拉动纸带时速度应快一些，以防打点点迹太密集．4．使用电火花计时器时，应注意把纸带正确穿好，墨粉纸盘位于纸带上方，使用电磁打点计时器时，应让纸带穿过限位孔，压在复写纸下面．5．为了减小实验误差，计数点要每隔T ＝0.1 s 选一个，即每隔四个点取一个计数点，而计算计数点的瞬时速度时，Δx 、Δt 应取此计数点前、后两个点之间的位移和时间，即v ＝x n ＋x n ＋12T. 6．打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源． 7．对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是一次测量完毕(可先统一测量出各个测量点到起始点O 之间的距离)．读数时应估读到毫米的下一位．8．实验前要检查打点的稳定性和清晰程度，必要时要进行调节或更换器材.【例1】 用打点计时器可测纸带运动的时间和位移．下面是没有按操作顺序写的不完整的实验步骤，按照你对实验的理解，在各步骤空白处填上适当的内容，然后按实际操作的合理顺序，将各步骤的字母代号按顺序写在空白处．A ．在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线，导线的另一端分别接在低压________(选填“交流〞或“直流〞)电源的两个接线柱上．B ．把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过________，并压在________下面．C ．用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离Δx .D ．切断电源，取下纸带，如果共有n 个清晰的点，那么这段纸带记录的时间Δt ＝________________.E ．接通电源开关，再用手水平地拉动纸带，纸带上打下一系列小点．F ．利用公式v ＝Δx Δt计算纸带运动的平均速度． 实验步骤的合理顺序是________________．[解析] A 项中电磁打点计时器应使用低压交流电源；B 项中应将纸带穿过电磁打点计时器的限位孔，并放于复写纸的下方；D 项中纸带上记录的时间Δt ＝(n －1)×0.02s．合理的实验步骤为BAEDCF.[答案(dá àn)] 交流(jiāoliú) 限位孔 复写纸 (n －1)×0.02 s BAEDCF【例2】 某同学在“用打点(dǎ diɑn)计时器测速度〞的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 共7个计数点．相邻(xiānɡ lín)计数点间的距离如下图，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.10 s ．(此题计算结果均保存3位有效数字)(1)在实验(shíyàn)中，使用打点计时器时应先________再______(均选填“释放纸带〞或“接通电源〞)．(2)每两个计数点间还有________个点没有标出．(3)试根据纸带上各个计数点间的距离，每隔0.10 s 测一次速度，计算出打下B 、C 、D 三个点时小车的瞬时速度，并将各个速度值填入下表． v B v C v D v E v F 数值(m·s －1) 0.640 0.721(4)将B 、C 、D 、E 、F 各个时刻的瞬时速度标在图直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线．[解析] (1)在实验中，使用打点计时器时应先接通电源，再释放纸带．(2)每两个计数点间还有n ＝Δt ΔT －1＝0.1 s 0.02 s －1＝4个点没有标出． (3)v B ＝(3.62＋4.38)×10－22×0.1m/s ＝0.400 m/s ； v C ＝(5.20＋4.38)×10－22×0.1m/s ＝0.479 m/s ； v D ＝(5.20＋5.99)×10－22×0.1m/s≈0.560 m/s. (4)图线如下(rúxià)图：[答案(dá àn)](1)接通(jiē tōnɡ)电源释放纸带(2)4 (3)0.4000．479 0.560 (4)见解析(jiě xī)图图象(tú xiànɡ)法处理数据“三注意〞(1)建立坐标系时，坐标原点、坐标轴表示的物理量及单位都要标注清楚．(2)画速度—时间图象时，要用平滑的曲线将各个点连接起来，不能画折线．(3)标度的选取要适当，尽量让图象占据坐标系的大局部空间．1．关于打点计时器的使用，说法正确的选项是( )A．电磁打点计时器使用的是6 V以下的直流电源B．在测量物体速度时，先让物体运动，后接通打点计时器的电源C．使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小D．纸带上打的点越密，说明物体运动得越快C[电磁打点计时器使用的是6 V以下的交流电源，故A错误；实验过程中应先接通电源，后释放纸带，否那么纸带上留下的点太少，不利于数据的处理，故B错误；交流电源的频率越高，打点的时间间隔就越小，故C正确；纸带上打的点越密，说明相等的时间内物体运动的位移越小，说明物体运动得越慢，故D错误．]2．(多项选择)在“练习使用打点计时器〞的实验中，以下操作正确的选项是( ) A．打点前，小车应靠近打点计时器处，要先接通电源，待计时器开始打点稳定后再释放小车B．舍去纸带上开头比拟密集(mìjí)的点，然后选取计数点C．打点频率(pínlǜ)为50 Hz，假设每隔四个点取一个计数点，那么计数点之间的时间间隔为0.1 sD．实验中应使小车速度(sùdù)尽量小些ABC[为了提高纸带的利用率，在释放小车前，小车需靠近打点计时器，这样可以在纸带上打出尽量多的点，纸带上密集点测量时误差较大，故要舍去，然后选取后面清晰(qīngxī)的计数点，故A、B均正确；打点频率为50 Hz，每隔四个点取一个计数点，那么计数点之间的时间间隔为t＝5×0.02 s＝0.1 s，故C正确；如果实验时小车的速度过小，会导致纸带上的点比拟(bǐnǐ)密集，不利于选点和测量，故D错误．] 3．在实验中，某同学得到一张打点清晰的纸带如下图，要求测出D点的瞬时速度．本实验采用包含D点在内的一段间隔中的平均速度来粗略地代表D点的瞬时速度，以下几种方法中最准确的是( )A．v D＝AFΔt1，Δt1＝0.10 s B．v D＝BEΔt2，Δt2＝0.06 sC．v D＝CEΔt3，Δt3＝0.10 s D．v D＝CEΔt4，Δt4＝0.04 sD[求D点的瞬时速度，最准确的应是包含该点的最短的一段间隔的平均速度．题中间隔CE最好，选项A、B错误；选项C中时间间隔数据错误，CE间的时间间隔应为0.04 s，选项D正确，C错误．]4．电火花计时器通常的工作电压为________伏，实验室使用我国民用电时，每隔________秒打一次点；如下图纸带是某同学练习使用电火花计时器时得到的，纸带的左端先通过电火花计时器，从点迹的分布情况可以断定纸带的速度变化情况是________(选填“速度减小〞或“速度增大〞)．假设所用电源的频率为50 Hz，从打下A点到打下B点共14个点迹，历时________s.[解析]电火花计时器通常的工作电压为交流220伏，实验室使用我国民用电时，每隔0.02秒打一次点；相等时间内纸带右侧位移大于左侧位移，说明右侧的速度大于左侧的速度，即物体做速度增大的运动．又因从打下A点到打下B点共14个点迹，即A到B共有13个时间间隔，所以共用时t＝13×T＝0.26 s.[答案(dá àn)]交流(jiāoliú)2200.02 速度增大0.265．(1)电磁打点(dǎ diɑn)计时器使用的电源应是________(填“交流4～6 V〞或“交流220 V〞)，实验室使用我国民用电(频率50 Hz)时，如果每相邻的计数点间还有4个点未标出，那么相邻两个计数点的时间间隔为________s.(2)在“练习使用打点计时器〞的实验(shíyàn)中，某同学选出了一条清晰的纸带，并取其中的A，B，C…七个点进行研究，这七个点与刻度尺标度的对应情况(qíngkuàng)如下图．可求出A 点到D 点的距离是________cm.(3)由实验数据可得A 点到D 点的平均速度是______m/s ；B 点的瞬时速度是__________m/s.(结果保存2位有效数字)[解析] (1)电磁打点计时器使用的是4～6 V 的低压交流电，如果每相邻的计数点间还有4个点未标出，那么相邻两个计数点的时间间隔为T ＝5×150 s ＝0.1 s. (2)刻度尺为毫米刻度尺，分度值为1 mm ，故由题图可知，AD 之间的距离为4.10 cm.(3)由v ＝x t 可得AD 间的平均速度为v AD ＝x AD 3T ＝4.10×10－2 m 3×0.1 s＝0.14 m/s. 从图中可知AC 间的距离为2.50 cm ，用AC 间的平均速度可以较精确地表示B 点的瞬时速度，即B 点的瞬时速度是v B ＝x AC 2T ＝2.50×10－2 m 2×0.1 s＝0.13 m/s. [答案] (1)交流4～6 V 0.1 (2)4.10 (3)0.14 0.136．如下图是用打点计时器测瞬时速度实验时得到的一条纸带的一局部，从0点开始依照打点的先后依次标为0、1、2、3、4、5、6…现在量得0、1间的距离x 1＝5.18 cm ，1、2间的距离x 2＝4.40 cm,2、3间的距离x 3＝3.62 cm,3、4间的距离x 4＝2.78 cm,4、5间的距离x 5＝2.00 cm,5、6间的距离x 6＝1.22 cm(频率为50 Hz)．(1)根据上面记录，计算打点计时器在打1、2、3、4、5点时的速度(保存两位小数)并填在下表中．位置 1 2 3 4 5v /(m·s －1) ______ ______ ______ ______ ______(2)根据(gēnjù)(1)中表格，在图中画出小车的速度时间(shíjiān)图象．[解析(jiě xī)] (1)某点的瞬时速度可以用该点为中间时刻(shíkè)的一段时间内的平均速度表示．打1点时：v 1＝x 1＋x 22Δt≈1.20 m/s，打2点时：v 2＝x 2＋x 32Δt ≈1.00 m/s， 打3点时：v 3＝x 3＋x 42Δt ＝0.80 m/s ， 打4点时：v 4＝x 4＋x 52Δt ≈0.60 m/s， 打5点时：v 5＝x 5＋x 62Δt≈0.40 m/s， 将数值(shùzí)填入表格中位置 1 2 3 4 5 v /(m·s －1) 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40(2)描点并连线得小车的速度—时间图象．[答案] 见解析内容总结。

2021人教版必修一《实验用打点计时器测速度》word 教案一、教学目标（三维）1、知识与技能：（1）明白计时器种类、结构、工作电压和频率（周期） （2）把握打点计时器的原理及其使用方法（3）把握对纸带上记录的原始数据进行处理的能力（4）能测定平均速度，画出v -t 图象，通过图象来分析物体的运动情形 2、过程与方法：（1）能分析、处理实验过程中显现的问题（2）把握建立图像的一样规律，了解用图象研究物理问题的方法（3）把握在极短的时刻内物体的瞬时速度近似等于这段时刻内的平均速度这一近似方法 3、情感、态度和价值观：（1）注意培养学生养成良好的实验适应和实验及科学态度 （2）注意培养学生的尊重原始测量的数据这一实事求是的科学态度 二、设计思路本课是高中时期的第一堂涉及实验的课程，使学生养成良好的实验适应和实验态度显得专门重要，而且打点计时器是一个既重要又较难的实验，应该让学生多想．．、多看．．、多动手．．． “用打点计时器测速度” ，关于刚进入高一的学生来说常常有许多疑问：什么是打点计时器，如何使用打点计时器，又如何利用打点计时器测速度，如何利用测出的速度对物体的运动状态进行分析等，因此本课也应该围绕这些问题来而展开教学活动。

在这些问题中如何使用打点计时器在纸带上打出清晰的点是关键（因此后几个问题都专门重要），以后的学习过程中会多次遇到，因此在教学过程中应采纳边讲边做．．．．的方式，专门要让学生多练，遇到问题也要让学生多想，激发他们探究的热情，并引导学生试着解决这些问题，从中体验成功的欢乐。

三、教学重点、难点1、教学重点及其教学策略：重点：打点计时器的使用方法 教学策略：通过实验探究、观看摸索和实际演练来加深明白得2、教学难点及其教学策略：难点：对纸带上记录的原始数据进行处理测定瞬时速度，画出v -t 图象，并通过图象来分析物体的运动情形教学策略：采纳边讲边做的方式，遇到问题让学生多摸索，激发他们探究的热情，并引导学生试着解决这些问题。