2021-2022学年高一物理人教版必修1教案：1.4实验用打点计时器测速度 Word版含答案

《用打点计时器測速度》教学设计【课题】用打点计时器測速度【教材】人民教育出版社《物理》必修I 第一章第四节【课型】实验课【课时】1课时【教材分析】内容分析一、打点计时器原理及构造；二、练习使用打点计时器；三、用打点计时器测量瞬时速度；四、用图像表示速度、v—t图像。

强调能力的培养，如阅读仪器说明书、从图像获取数据、分析数据、用图像描述研究物理过程的能力。

教材的地位和作用课本P24-25问题与练习中出现了匀速、匀加速、匀减速运动的图像，编者的意图是巩固速度与瞬时速度的意义，加深对图像的理解，为下一节《加速度》的教学做准备。

新旧教材的对比如上表所示，从课题的名称、编排、内容上有很大变化。

旧教材放在实验里。

新教材放在了课本里，用较为正式、较长的篇幅，共7页来介绍，可见其地位的变化。

老教材只要求测量手的运动平均速度，判断是否做匀速运动。

新教材强调了能力的培养，如阅读仪器说明书、从图像获取数据、分析数据、用图像描述研究物理过程的能力。

【学生学情分析】1.学生已经具备的知识准备有：平均速度和瞬时速度的概念，长度的测量方法，即刻度尺的使用。

2.学生的障碍：瞬时速度和平均速度的区别，记录、处理实验数据时有效数字位数问题。

【教学目标】知识与技能①了解电磁打点计时器和电火花计时器的构造、差异及功能②能够阅读产品说明书，掌握打点计时器的使用方法。

③初步学会从纸带上获取时间和位移等实验数据信息进行处理，测定物体的速度④学会建立物体运动的v—t图象。

过程与方法①通过实验探究过程，了解物理学的研究方法，培养学生信息收集和处理能力分析、解决问题和交流、合作能力。

②初步了解用图象描述和研究物理过程的方法，体会数学在物理知识中的应用。

情感态度与价值观①在实验活动中，培养学生严谨的科学态度和实事求是的科学精神。

②在探讨问题的过程中，鼓励学生主动与他人合作，交流思想，感受团队精神体验探索的乐趣。

【重点难点】本节重点：①学会使用打点计时器。

1.4 实验：用打点计时器测速度一、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二、教学重点与难点重点: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.画图象的方法。

三、教学方法实验探究式教学方法四、教学设计（一）新课内容1.打点计时器的认识先让学生阅读教材,然后老师提出问题,引导学生回答:(1)电磁打点计时器使用的是直流电还是交流电?其工作电压为多少?(2)我国交流电的频率为50Hz,使用这种电源时,每隔多长时间打一个点,即相邻两个点之间的时间间隔是多少?(3)打点计时器打出的纸带可以记录某段时间内的位移,能不能记录时间?(4)说出电磁打点计时器的构造?工作原理?如图1—4—1所示。

实验：用打点计时器测速度课型：实验课【学习目标】1．认识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，理解依据纸带丈量速度的原理并丈量刹时速度．3．明确速度一时间图象的物理意义，描点法绘图象的方法，并画出该实验中的速度一时间图象，【学习要点】1．学会使用打点计时器．2．能依据纸带计算物体运动的刹时速度．3．会用描点法描述物体的速度一时间图象，并从中获得物理信息．【学习难点】办理纸带的方法，用描点法绘图象的能力．【方法指导】自主研究、沟通议论、自主概括【知识链接】【自主学习】一、电磁打点计时器察看打点计时器并阅读教材，认识电磁打点计时器的构造、工作原理及使用方法．1、电磁打点计时器的电源应是________电源，往常的工作电压为________伏，当电源的频率为 50Hz 时，每隔 ________秒打一次点，【思虑与沟通】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，为何?二、电火花计时器察看打点计时器并阅读说明书认识电火花打点计时器的构造、各部分的名称、工作原理及使用方法．1、电火花计时器往常的工作电压为________伏，当电源的频次为50Hz 时，振针每隔s打一次点三．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．学生着手练习使用打点计时器【思虑与沟通】问题 1：如何依据纸带上的点迹计算纸带的均匀速度?问题 2 ：如下图，依据打点计时器打出的纸带，判断哪条纸带表示物体做匀速运动（）四、用打点计时器丈量刹时速度实例：如图，丈量出包含 E 点在内的 D ，F 两点间的位移△x 和时间△ t，算出纸带在这两点间的均匀速度v=△ x/△ t ，用这个均匀速度代表纸带经过 E 点时的刹时速度．△x/△ t 能够大概表示正点的刹时速度， D 、F 两点离 E 点越近，算出的均匀速度越靠近正点的刹时速度．但是 D，F 两点距离过小则丈量偏差增大，应当依据实质状况选用这两个点．学生依据大略表示某点刹时速度的方法，选择适合的计数点，丈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，填下表．地点012345△x/mt/s－ 1v/m·s依据 v=△ x/△ t 算出刚填完的表 1 中各点邻近的均匀速度，把它看作计时器打下这些点时的刹时速度，填下表．从该表中能大略看出手拉纸带运动的速度变化状况．地点012345t/s－1v/m·s五、用图象表示速度问题：方才我们从表 2 中的数据能够大略看出我们自己手拉纸带运动的速度变化状况，图象是表示变化规律的好方法，我们能够用图象来描述物体的速度变化状况，那么如何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．学生详细操作描点．学生用打点计时器测得数据作出图象一一速度时间图象，能够从这些点的走向大概看出纸带速度的变化规律．更形象直观地显示自己手拉纸带的运动速度变化情况．[说一说 ]百米赛跑时运动员的速度从始至终是不变的吗?假如有变化，你预计是如何变化的?某位运动员的百米赛跑的成绩是10． 57s，依据你的预计画出他在这段时间的v— t 图象的草图．假如是没有受过训练的同学跑百米，他的v—t 图象的形状可能有什么不一样?【达标检测】1．电磁打点计时器和电火花计时器都是使用电压是，电火花计时器的工作电压是电源频次是50 Hz 时，它每隔s 打一次点。

Evaluation Only. Created with Aspose.Words. Copyright 2003-2016 Aspose Pty Ltd.1.4 实验：用打点计时器测速度 学案（人教版必修1）1．电磁打点计时器是一种记录运动物体在一定时间内发生的位移的计时仪器，它使用交流电源，由学生电源供电，工作电压在6_V 以下，当电源的频率是50Hz 时，它每隔0.02_s 打一个点，通电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，接通电源后，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便振动起来，带动其上的振针上下振动．这时，如果纸带运动，振针就通过复写纸在纸带上留下一行小点．如果把纸带跟运动的物体连在一起，即由物体带动纸带一起运动，纸带上各点之间的距离就表示相应时间间隔中物体的位移．2．电火花计时器的原理与电磁打点计时器类似，这种计时器工作时，纸带运动受到的阻力比较小，实验误差也就比较小．3．用打点计时器测量瞬时速度时是利用了平均速度的公式v ＝ΔxΔt，当Δt 或Δx 较小时，用这个平均速度代表纸带经过某点的瞬时速度．4．速度—时间图象(v －t 图象)：用来描述速度随时间变化关系的图象.一、练习使用打点计时器 [问题情境] 1．实验步骤：(1)把电磁打点计时器固定在桌子上，纸带穿过限位孔，把复写纸套在定位轴上，并且压在纸带上面． (2)把电磁打点计时器的两个接线柱接到6 V 的低压交流电源上．(3)接通电源开关，用手水平拉动纸带，使它在水平方向上运动，纸带上就打下一系列点．(4)取下纸带，从能看得清的某个点开始，往后数出若干个点，如果共有n 个点，那么n 个点的间隔数为n －1个，则纸带的运动时间Δt ＝(n －1)×0.02 s.(5)用刻度尺测量出从开始计数的点到最后的点间的距离Δx .(6)利用公式v ＝ΔxΔt 计算出纸带在这段时间内的平均速度．2．误差分析：(1)使用计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再拉动纸带． (2)手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集．(3)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．(4)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测量点O 之间的距离)．读数时应估读到毫米的下一位．3．数据处理：把纸带上能看得清的某个点作为起始点O ，以后的点分别标上A 、B 、C 、D 、…作为“计数点”，如图1所示，依次测出O 到A 、A 到B 、B 到C 、…之间的距离x 1、x 2、x 3、….图1打点计时器打点的周期为T ，则A 、B 、C 、D 、…各点的瞬时速度分别为：v A ＝x1＋x22T 、v B ＝x2＋x32T 、v C ＝x3＋x42T、v D ＝x4＋x52T、….把数据填入下表，根据数据判断纸带是否做匀速运动.位置A B C D E F (x n ＋x n ＋1)/m v /(m/s)[问题延伸]在使用打点计时器时，纸带上出现下列情况各是什么原因造成的？应如何调节？ (1)打点不清晰(不打点)． (2)打出的是短线，而不是点． 答案现象原因调节的方法打点不清晰1.振针过高2.电压太低，振幅小3.复写纸用得太久1.把振针适当调低2.适当调高电压3.换新的复写纸 打的不是点，是短线1.振针过低2.所加电压太高，振幅过大1.把振针适当调高一些2.适当调低电压二、用图象表示速度[问题情境]许多变化过程可以用图象来表示，如气温的变化、股票的涨跌等，用这种形式表示变化过程有什么优点？ 答案 图象法是揭示变化规律的好方法，可以形象直观地反映变化规律． [要点提炼]1．v －t 图象：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，即得到如图2所示的v －t 图象．图22．v －t 图象的意义：v －t 图象非常直观地反映了速度随时间变化的情况，它并不是物体运动的轨迹． 3．匀速直线运动的v －t 图象(1)匀速直线运动的v －t 图象是与时间轴平行的直线，如图3所示，直线a 、b 分别表示v a ＝4 m/s ，v b ＝8 m/s.图3(2)从匀速直线运动的v －t 图象中不仅可以看出速度的大小，并且可以求出位移，根据位移公式x ＝v t ，在v －t 图象中就对应着边长分别为v 和t 的一个矩形面积，如图4中画斜线的部分．图4[问题延伸]你能根据v－t图象判断物体的运动情况吗？图5是一个物体运动的v－t图象，从以下三个方面说明它的速度是怎样变化的．图5(1)物体从静止开始运动还是具有一定的初速度？(2)速度的大小是否变化？怎样变化？(3)运动方向是否变化？答案(1)有初速度．(2)变化；速度先变大然后保持不变，再变小，最后反向增大．(3)方向变化．例1 当纸带与运动物体连接时，打点计时器在纸带上打出点迹．下列关于纸带上点迹的说法中正确的是( ) A．点迹记录了物体运动的时间B．点迹记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移C．纸带上点迹的分布情况反映了物体的质量和形状D．纸带上点迹的分布情况反映了物体的运动情况解析从打点计时器的用途出发对选项进行筛选．打点计时器每隔一定的时间打下一个点，因而点迹记录了物体运动的时间，也记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移；点迹的分布情况反映了物体的运动情况，而不能反映物体的质量和形状．答案ABD变式训练1如图6所示是一同学利用打点计时器打出的一条纸带，纸带上打出的不是圆点，而是如图所示的一些短线，这可能是因为( )图6A．打点计时器错接在直流电源上B．电源电压不稳定C．电源的频率不稳定D．打点针压得过紧答案 D解析当振针距离复写纸片间隙过小，每一个打点周期内就会有较长一段时间接触并挤压在复写纸上，这样就成了一段一段的小线段．A选项造成的后果是打点计时器不工作，B选项造成的后果是打点计时器工作不稳定，C选项造成各点间距忽大忽小，故D选项正确．例2如图7所示是某同学用打点计时器研究某物体运动规律时得到的一段纸带，根据图中的数据，计算物体在AB段、BC 段、CD段和DE段的平均速度的大小，并判断物体运动的性质．图7解析通过数相邻计数点间的间隔个数，找出每段的时间，然后利用平均速度公式v ＝ΔxΔt进行计算．v AB＝Δx1Δt1＝1.905×0.02cm/s＝19 cm/s＝0.19 m/s，v BC＝Δx2Δt3＝2.402×0.02cm/s＝60 cm/s＝0.60 m/s，v CD＝Δx3Δt3＝1.200.02cm/s＝60 cm/s＝0.60 m/s，v DE＝Δx4Δt4＝2.382×0.02cm/s＝59.5 cm/s＝0.595 m/s.由以上计算结果可知，在误差允许的范围内，物体先加速运动后匀速运动．变式训练2 如图8所示，打点计时器所用电源的频率为50Hz，某次实验中得到的一条纸带，用毫米刻度尺测量情况如图所示，纸带在A、C间的平均速度为____ m/s，在A、D 间的平均速度为____ m/s，B点的瞬时速度更接近于______ m/s.图8答案0.35 0.43 0.35解析由题意知，相邻两点间的时间间隔为0.02 s，AC间的距离为14 mm＝0.014 m，AD间的距离为26 mm＝0.026 m.由公式v＝ΔxΔt得，v AC＝0.0142×0.02m/s＝0.35 m/s，v AD＝0.0263×0.02m/s≈0.43 m/s.B点的瞬时速度更接近于0.35 m/s.(由A到D，纸带运动速度在变大)【效果评估】1．接通电源与让纸带(随物体)开始运动，这两个操作的先后关系应当是( )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答案 A2．打点计时器打出的纸带( )A．能准确地求出某点的瞬时速度B．只能粗略地求出某点的瞬时速度C．能准确地求出某段时间内的平均速度D．可以任意地利用某段时间内的平均速度代表某点的瞬时速度答案BC3.图9为一条纸带打上点后的情况，已知A、B、C、D四个点中，A点最先打出，D点最后打出，由图可知，A→. B阶段纸带做______运动，B→C阶段很接近______运动，C→D阶段则做______运动，A→B、B→C和C→D三个阶段中的平均速度大小依次为__ ____ m/s、______ m/s和______ m/s.已知交流电源的频率为50 Hz.图9答案加速匀速减速 1.8 5 5.25 254．图10是某质点做直线运动的v－t图象，试回答：图10(1)AB、BC、CD段质点分别做什么运动？(2)质点在2 s末的速度多大？答案(1)AB段表示质点做加速运动；BC段表示质点做匀速运动；CD段表示质点做减速运动．(2)质点在2s末的速度是7.5 m/s.解析根据v－t图象可知在AB段速度随时间不断增加，所以AB段表示质点做加速运动；在BC段速度不随时间而变化，所以BC段表示质点做匀速运动；在CD段速度随时间不断减少，所以CD段表示质点做减速运动．质点在2 s末的速度由v－t图象可知是7.5 m/s.。

教师姓名年级学科物理课题名称第一章第四节用打点计时器测速度课型时间教学目标（1）理解打点计时器的原理,会使用打点计时器。

（2）会对纸带上记录的原始数据实行处理,会用打点计时器测瞬时速度。

（3）能描绘v-t图象，理解图象的物理意义,会通过图象来分析物体的运动情况。

教学重难点重点：1、打点计时器的使用方法。

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.难点：对纸带上记录的原始数据实行处理，描点法画v-t图象，并通过图象来分析物体的运动情况。

教学过程A预习本节内容，理解本节内容基本概况B、新课教学一、打点计时器引入：请说一说你知道的计时器仪器有哪些？古代日晷、漏滴、手表（钟表）、秒表、原子钟。

如何测定一人走路时经过某标杆时的速度？直接测量物体运动的速度在技术上是比较复杂的，我们在测量时能够尝试用秒表和尺子通过测量物体运动的时间和位移来计算物体运动的速度。

.我们引入一个新的计时仪器──打点计时器。

1、电磁打点计时器观察电磁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。

（1）电磁打点计时器使用什么电源？（2）电磁打点计时器振动片为什么会振动？大家想一想能不能使用直流电源，为什么？（3）电源的频率是50 Hz时意味着什么？5个间距对应的时间为多少秒？假如频率低于50 Hz呢？2、电火花计时器观察电火花打点计时器并阅读其使用说明书，明确结构、各部分的名称、工作原理及使用方法。

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，电火花计时器可能误差可能会更小些，因为电磁打点计时器中振针和纸带间的摩擦会更大些.问题1：电磁打点计时器中怎样安放复写纸和纸带的位置？———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.教学过程问题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？———可检查压纸框的位置是否升高，而防碍了振动片，振针打不到纸带上，可将压纸框向下压恢复其原来位置.可能是复写纸该换新的了.可能是振动片的振幅太小，可调整振动片的位置.可能是振针的位置太高，调整振针的位置，直到打出点为止.问题3：：开启电源打点完毕后要即时关闭电源，这样做有什么好处？——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.问题4：打点计时器记录了哪些信息？———时间和位移，反映物体的运动的快慢根据纸带求出物体运动的速度？二、平均均速度和瞬时速度怎样理解平均速度和瞬时速度关系的？如图测量出包括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=tx∆∆，用这个平均速度代表纸带经过E点时的瞬时速度。

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。

【教目标】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，并会安装和使用打点计时器。

2会根据纸带上的点分析速度的变情况，并会测定平均速度和测量瞬时速度。

3明确速度—时间图象的意义，描点法画图象的方法，并画出实验中的速度—时间图象。

4通过对纸带的处过程培养生获取信息、处信息的能力，体会处问题的方法，领悟如何间接测一些不能直接测量物量的方法。

5通过画速度—时间图象培养生用图象法处据的能力，体验工具在物发展中的作用。

【教重点】【教过程】一、导入新课测定物体的运动速度并不是一件容易的事,特别是物体的速度在不断变时为了简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,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?请同桌的两位同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 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?[]生讨论师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?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二、新课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（一）电磁打点计时器布置生阅读打点计时器的说明书明确打点计时器的结构,各部分的名称,工作原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6V以下当电频率为50Hz时, 打点计时器每隔002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,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,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002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工作,能不能用直流电呢,为什么?师总结电磁打点计时器的工作原是靠交流电的方向改变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为002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生阅读打点计时器的说明书明确打点计时器的结构,各部分的名称,工作原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插头直接插在交流220V插座内就可以了电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002打一个点实验时纸带的两面可以重复使用,注意降低实验成本[]思考1从原上讲两种打点计时器哪中误差更小,为什么?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生自主阅读教材中的实验步骤提示教师指导生练习使用打点计时器并引导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钉上,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可能是选择的电压太低,可适当调高电压。

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。