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1、用打点计时器测匀变速直线运动的加速度和速度教学目标 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和加速度 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，根据图象求加速度 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
2、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 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 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和加速度 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,
3、 纸带, 刻度尺, 小车细线及钩码, 坐标纸 课时安排 1课时 教学设计 新课导入 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,其位移在不断变化,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? 新课教学 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46V.当电源频率为50Hz时, 打点计时器每隔0.02
4、s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
5、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
6、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实验步骤： 1.把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面。 2.把打点计时器固定在木板没有滑轮的一侧，并连好电路。 3.把一条细绳栓在小车上，细绳跨过定滑轮，下边吊着合适的钩码。 4.把两条白纸带穿过打点计时器的限位孔
7、，且使墨粉纸夹在两纸带之间。然后把纸带的一 端固定在小车后面。 5.使小车停在靠近打点计时器处,先接通电源，然后放开小车，让小车运动。（注意用手在滑轮附近保护小车，以免摔落地面） 6.及时断开电源，取出纸带。 7.换上新的纸带，再重做两次。 8.测量选取点迹清晰的纸带，测量并处理数据。（描绘vt图像，用位移差计算加速度） 实验注意事项 1.平行：纸带和细绳要和木板平行 2.两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源后取纸带 3.防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，要防止钩码落地和小车与滑轮相 撞 4减小误差：小车的加速度要适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度
8、大小以能在约50 cm的纸带上清楚地取出67个计数点为宜 四 用打点计时器测量瞬时速度 1.刻度尺的读数 刻度尺读数时要使刻度线紧贴被测物体，眼睛正对刻度线读数 毫米刻度尺的精确度为1 mm，读数时要估读到最小刻度的下一位2.怎样判定是否是匀变速直线运动？ 3.中间时刻的瞬时速度计算公式 其中T=50.02s=0.1s 五. 用打点计时器测量加速度 1.“逐差法”：从纸带上得到6个相邻相等时间内的位移，则 2.利用任意两段相邻记数点间的位移求a：如 3.利用v-t图象求a：求出A、B、C、D、E、F各点的即时速度，画出如右的v-t图线，图线的斜率就是加速度a 小结1.电磁打点计时器和电火花打点计时器都是记录物体在一定时间间隔内位移的仪器.2.通过纸带可以测得物体的加速度速度3.vt图象表示做运动的物体的速度随时间变化的规律.布置作业教学反思
