高一物理人教版必修一 1.4实验：用打点计时器测速度导学案 (无答案)

1.4实验：用打点计时器测速度（一）【教学目标】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理，并学会安装并使用打点计时器。

2．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。

5．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。

【教学重难点】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。

【教具准备】多媒体课件、电磁打点计时器、电火花计时器、学生电源、导线、纸带、刻度尺、坐标纸．【课时安排】2课时：第1课时：设计实验方案第2课时：学生分组实验【教学设计】课前预学第1课时设计实验方案1．电磁打点计时器是一种使用_________(交流?直流?)电源的________仪器，它的工作电压是________伏特。

当电源频率是50赫兹时，它每隔________s 打一次点。

如果每打5个取一个计数点，即相邻两个计数点间的时间间隔为________秒。

2．根据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸带上直接得到的物理量是( )A．时间间隔B．位移c．加速度D．平均速度。

3.使用打点计时器时应注意（）A．无论使用电磁打点计时器还是电火花计时器，都应该把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面B．使用打点计时器时应先接通电源，再拉动纸带C．使用打点计时器在拉动纸带时，拉动的方向应与限位孔平行D．使用打点计时器时应将打点计时器先固定在桌子上4.如图所示，根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（）A BC D5.如图1－4－13所示是一条利用打点计时器打出的纸带，求A点的瞬时速度．【预学疑难】课内互动（一）导入新课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.［合作探究］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?2.两位同学竞走比赛，为了比较他们的运动情况，现在让每位同学都提着底部穿孔、漏沙比较均匀的两个沙袋一起竞走，然后通过他们的漏沙情况来判断他们的匀速运动情况和加速情况.以上两个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.生：参加竞走的两人若运动快慢比较稳定，则漏沙比较均匀，若加速运动，会发现快的时候漏沙少，慢的时候漏沙多.（二）进行新课师：在以上的活动中，同学们认识到了打点和漏沙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、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，应调整一下振针距复写纸片的高度使之增大一点。

§1.4实验：用打点计时器测速度一、三维目标知识与技能1. 理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水平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水平,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水平,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. 经历科学探究过程理解科学探究的意义,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. 体验用图象方法描绘物理现象的乐趣,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三、教学难点处理纸带的方法,用描点法画图象的水平教具准备课件投影仪幻灯片课时安排2课时第1课时四、教学设计[新课导入]（5分钟）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持续变化时.为了简化我们今天只研究物体的直线运动.当物体沿直线运动时,其位移在持续变化,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?课堂活动请同桌的两位同学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? 学生讨论：总结：彩笔打出的点能够记录纸带的位置.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能够解决了.新课教学（25分钟）师：我们今天要介绍的打点计时器就是能够精确记录时间间隔和位移的仪器.一电磁打点计时器1．振片 2。

利用打点计时器测量匀变速直线运动的加速度(实验教案)一、介绍两种计时器、构造及原理及使用注意事项二、实验器材电火花计时器或电磁打点计时器，纸带,刻度尺,导线,电源，复写纸,小车三、实验步骤（1）把计时器固定在桌子上，检查墨粉纸盘是否已经正确的套在纸盘轴上,检查两条白纸带是否已经正确的穿好，墨粉纸盘是否已经夹在两条白纸带之间。

(2）把计时器上的电源插头插在交流4V-—-6V电源插座上.(3）按下开关，用小车水平的拉动两条纸带,纸带上就打下一列小点。

（4）取下纸带，从能看得清的某个点开始，数一数纸带上共有多少个点。

如果共有n个点，点子的间隔数就为n-1个，用t=0。

02（n-1）s计算出纸带的运动时间t.（5）用刻度尺测量一下，打下这些点，纸带通过的距离s有多长。

（6）利用公式计算出纸带在这段时间内的平均速度。

把测量和计算的结果填入表1中.1（7）在纸带上找出连续的6个点,分别标上记号o、a、b、c、d、e。

用刻度尺测出两个相邻点间的距离s1、s2、s3、s4、s5（如图所示)把数据填入表2中。

根据这些数据,运用你学过的知识，判断纸带的运动是匀速运动还是变速运动，并把判断的结果和理由写清楚。

表2四、实验数据处理的方法1如果把这些平均速度看成各段时间中点时刻的瞬时速度，立即就可以看出，这辆小车每经过相等的时间(０．１ｓ）,速度变化相等。

小车做匀变速直线运动,其加速度大小为ａ＝＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿2、也可以用所计算的速度值，描绘出速度图像，利用图像斜率计算加速度五、注意事项:(1）将打点计时器固定在桌子上，以免在拉纸带时晃动它,并要轻轻试拉纸带，应无明显阻滞现象，同时复写纸应该能随纸带的移动而移动。

必要时，可通过定位轴的前后移动来调节复写纸的位置。

（2）若纸带上出现双点或漏点现象，可通过适当调整振动片的长度予以纠正，若纸带上出现拖痕和点迹不清，应调整振针长度。

六、课后思考通过打点计时器得到的一条打点纸带上，如果点子的分布不均匀，那么,是点子密集的地方运动速度比较大,还是点子稀疏的地方运动速度比较大？。

1.4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，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。

【学习重难点】1、根据打出的纸带计算打几个点所用的时间，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。

2、根据v-t图象判断物体的运动情况。

【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。

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0.02s。

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。

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。

当电源频率是50Hz 时，它也是每隔0.02 s 打一次点。

这种计时器工作时，纸带运动时受到的阻力小，实验误差小。

上面介绍的两种计时器打点的时间间隔都是T=0.02s ，因此，打在纸带上的点，记录了纸带运动的时间。

第4节实验：用打点计时器测速度一、实验目的1．了解打点计时器的结构、原理及使用方法2．学会用打点计时器测量物体的速度3．能利用v－t图象分析实验数据，描述物体的运动。

二、实验原理1．两种打点计时器的比较电磁打点计时器电火花计时器结构示意图打点原理电磁作用下振针上下周期性振动打点脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴放电打点工作电压6 V以下交流电源220 V交流电源打点周期0.02 s0.02 s阻力来源纸带与限位孔、复写纸的摩擦，纸带与振针的摩擦纸带与限位孔、墨粉纸盘的摩擦，比前者小功能功能相同，都是计时仪器用跟运动物体连在一起的纸带上打出的点记录物体的位置，用刻度尺测出两个计数点间的位移Δx。

打两个点的时间间隔为Δt，则v＝ΔxΔt，当Δt很短时，认为ΔxΔt为t时刻的瞬时速度。

三、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、坐标纸等。

四、实验过程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上接线柱接到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。

随后关闭电源。

(4)重复步骤(2)、(3)，获得3～5条纸带。

(5)选择一条点迹清晰便于分析的纸带，往后数n 个点，n 个点之间的间隔数为(n －1)，纸带从打第1个点到打第n 个点的运动时间Δt ＝0.02(n －1) s 。

(6)用刻度尺测量出第1个点到第n 个点间的距离Δx 。

2．数据处理(1)计算纸带的平均速度：从打第1个点到打第n 个点，纸带的运动时间为Δt ＝0.02(n －1)s ，纸带的位移为Δx ，纸带的平均速度v ＝ΔxΔt。

把测量和计算的结果填入表中。

记录项 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)1 2①选取一条点迹清晰便于分析的纸带。

用打点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，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：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。

自主学习：（一）打点计时器1、电磁打点计时器电磁打点计时器是一种使用低压交流的计时仪器，其结构如图所示。

它的工作电压是 4～6V。

电源频率是 50Hz 时，它每隔 O．02s 打一个点。

2、电火花计时器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，其结构如图所示。

使用时，墨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，计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴产生火花放电。

于是在运动的纸带上就打出一列点迹。

当电源频率是 50Hz 时，它每隔 O．02s 打一次点。

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。

3、两种计时器的比较：电磁打点计时器电火花计时器电源电压电源频率特点（二）练习使用打点计时器（步骤详见课本 P22）〖思考与讨论〗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，应调整一下振针距复写纸片的高度使之增大一点。

②使用计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器稳定后，再释放纸带。

③释放物体前，应使物体停在靠近打点计时器的位置。

④使用电火花计时器时，应注意把两条白纸带正确穿好，墨粉纸盘夹在两纸带之间，使用电磁打点计时器时，应让纸带通过限位孔，压在复写纸下面。

（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。

实验：用打点计时器测速度新课标要求:1、知道电磁打点计时器和电火花打点计时器的结构、工作原理，并会娴熟使用。

2、会依据纸带上的点迹计算物体的均匀速度和刹时速度。

（重、难点）3、能运用实验数据描述v—t图像，并能依据图像描述物体的运动。

（要点）4、掌握其余测速方法学点详列一、【实验目的】认识计时器的结构原理及使用方法学会用打点计时器丈量物体的速度利用v—t图像剖析和办理实验数据二、【实验原理】打点计时器的原理：打点计时器是一种能够依据同样的时间间隔，在纸带上连续打点的仪器，它使用的是沟通电源，当电源频次为50Hz时，它每隔打一个点。

两种打点计时器的比较：电火花打点计时器电磁打点计时器结构图示工作电压220V沟通电4~6沟通电工作原理接通220V 沟通电源时，按下脉冲输出开关时，接通沟通电源后，线圈中产生周期性变化的磁场，计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉振片被周期性的磁化，其极性随线圈中磁场的变化纸盘到接负极的纸盘轴产生火花放电，利用火花而变化，于是振片和永远磁铁之间就产生周期性的放电在纸带上打出点迹引力和斥力，振片就上下振动，带动振针上下振动。

这时假如纸带运动，振针就经过复写纸在纸带上打下一系列的点。

打点方式周期性产生电火花指针周期性上下振动打点周期记录信息位移、时间3.与运动物体连在一起的纸带上打出的点记录了物体在不一样时辰的地点，用刻度尺测出两个计数点之间的位移x，这两点间的时间间隔可由t(n1)求得，则均匀速度x，当t很短时，能够以为等于t时辰的瞬v1.t2.时速度。

3.三、【实验器械】4.1、电磁打点计时器、学生电源、刻度尺、纸带、复写纸、导线、坐标纸。

5.四、【实验步骤】6.以电磁打点计时器为例：7.认识打点计时器的机构，而后把它固定在桌子8.把电磁打点计时器的两个接线柱接用导线与4~6V的低压沟通电源的接线柱相连结，让纸带穿过两个限位孔，压在复写的下边。

接通源，用手水平川拉两条，上就会打下一行小点，随后关源。

实验：用打点计时器测速度重/难点重点：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一时间图象，并从中获取物理信息。

难点：处理纸带的方法，用描点法画图象的能力。

重/难点分析重点分析：电磁打点计时器靠电磁带动探针振动通过复写纸打点。

电火花计时器靠产生电火花放电蒸发墨粉打点。

要注意使用方法和领悟注意事项。

通过纸带用包含某点在内的一段时间内的平均速度粗略表示该点的瞬时速度。

速度时间图象：以时间为横轴，速度为纵轴，描点连线作图象。

难点分析：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。

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。

突破策略一、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 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面不断变化，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局期一致，即为0.02s。

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。

二、电火花计时器使用时电源插头直接插在交流220V插座内，将裁成圆片(直径约38mm)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(20mmX700mm)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。