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1、4实验用打点计时器测速度教材分析打点计时器是高中一个重要的计时仪器，计时的同时还能记录物体的运动情况，这对高一新生来说是全新的通过对打点计时器的了解，掌握其使用方法平均速度和瞬时速度是本节的难点，教材用极限的思想，从平均速度过渡到瞬时速度加强对瞬时速度的理解，拉近物理与生活、模型与实际的距离，培养学生从不同角度看同一问题的素养和学生的发散思维用图象表示物理量的变化，在生活中是十分常见的方法，本书在这方面加强了很多在过去教材中“用平滑曲线把点连起来”改换为“根据所描点子”的分布和走向尝试用条曲线来“拟合”这些测量点，即将验证性实验换为探究性实验，思路不一样、逻辑线索不一样此外，让学生体会图象在反
2、映两物理量关系时的优越性本节内容从知识到能力要求均很高，特别对刚入高中的新生来说有难度，更具有吸引力和挑战性三维目标1知识与技能（1）会使用打点计时器；（2）会用打点计时器测瞬时速度；（3）理解速度时间图象2过程与方法（1）培养学生良好的实验习惯，体会实验在物理学发展中的作用；（2）感受计时器的发展历程；（3）了解极限思想在处理模型和实际中的作用3情感、态度与价值观通过对平均速度和瞬时速度的理解，让学生感受物理逻辑之美；通过实验培养学生的合作、善于交流、勇于修正自己错误的意识教学内容1打点计时器的使用，使学生明确为什么引入打点计时器、打点计时器的优越性，感受计时器的发展历程2从极限和微分的角度
3、理解平均速度和瞬时速度的关系，对同一现象多角度、多方位观察3vt图象的获得和理解，以及在反映物理量和处理实验数据的优越性，能将图象和实际运动情况一一对应起来一、打点计时器1打点计时器的引入问：同学们能说一下你知道有哪些计时仪器吗？学生回答，相互补充肯定学生的回答，同时指出人类对计时的研究经过了漫长的过程进行情感态度与价值观的教育展示：古代日晷、滴漏、手表（钟表）、秒表、原子钟等，结合对车速的估计和身体倾斜方向等，渗透打点计时器的原理7 000多年前人类发明了日晷，约5 000多年前，古希腊人发明了最早的计时工具滴漏公元前1500年，中国人修改这个装置，使它变成了水漏的形状到了13世纪末，意大利
4、米兰的工程师率先在一个塔楼里建造了世界上最早的机械打钟.1656年，荷兰物理学家惠更斯造出了世界上第一个有摆的钟（很精确）.1820年，瑞士研制出第一个可将秒分离出来、又可随时停下来的钟而世界上最早的手表是于1790年在日内瓦制成的，但是并不完整，直到1902年，第一只机械手表才终于问世.1946年美国物理学家利比首创了原子钟的原理两年之后，在华盛顿国家标准局诞生了第一台原子钟原子钟靠计算铯原子或者氨原子的天然振动来计时，准确性相当高，300年中的误差不到1秒也许我们目前还不能预见到今后计时工具的发展状况，就像从前的人类想象不到原子钟一样但我们可以肯定地说，随着人类的进步，计时工具也一定会不断
5、革新发展，因为不论到什么时候，人类都需要了解时间，需要了解时间的流逝我这有两个秒表，请三位同学上来共同做一个实验测平均速度，一个同学用手握住直尺使其做自由体（短时间），另两位同学分别用秒表计时，计算平均速度对比展示.问：谁能说一下造成结果差别很大的原因是什么？同学回答总结：精确度小，人反应有快慢为了解决这个问题，我们引入一个新的计时仪器打点计时器2原理及构造（动画演示）从初中学生熟悉的电磁铁介绍其工作原理3打点计时器的使用学生分组实验，指导学生实验，同时分别选几条无点、点密、不在一直线上等有代表性的纸带，用展台展示问：造成这些情况的原因可能是哪些？学生思考讨论总结回答问：纸带都记录和反映了什么
6、信息？学生回答老师总结：记录运动的时间和相应位移，反映物体运动的快慢问：你能总结一下使用打点计时器应注意哪些事项吗？学生回答、相互补充总结：低压交流电源、纸带和复写纸的顺序等问：我们能否根据纸带求出物体运动的速度？试计算二、平均速度和瞬时速度问：同学们计算出的速度是平均速度还是瞬时速度？能否计算出打某点的瞬时速度？结合以下三个提示理解平均速度和瞬时速度的关系：A匀速直线运动中平均速度和瞬时速度相等B盆中的水面是平的，而海平面是弯曲的C教材第21页第一段及旁批问：你是怎样理解平均速度和瞬时速度关系的？学生回答，老师进一步解释极限思想（例如可认为人的身高在一天内是不变的），渗透学习物理模型的意义问
7、：请同学们根据你的理解，求出连续8个点的瞬时速度，填入表格中.时刻速度三、vt图象如果我们以纵轴代表速度，横轴为时间，请同学们将表格中的数据填入坐标纸上，参照教材第22页第二段，处理这些点问：同学们能从vt图象中得到哪些信息？学生讨论总结：能直观反映物体运动速度与时间的变化关系，能反映物体运动的方向让学生体会图象在反映两物理量时的直观性，渐渐培养学生从图象获取信息的能力电磁打点计时器工作电压为什么要从交流4 V开始？电磁打点计时器工作电源为交流6 V、50 Hz.实际工作中电源为6 V、10 V均可工作，为什么电磁打点计时器在实验中工作电压要从交流4 V开始？可从两方面说明打点计时器的制造过程
8、存在着分散性如振动钢片的固有振动频率、电磁线圈的电感量、永久磁体的磁性等几方面，不同计时器之间存在着差异，安装过程中的位置以及振动片振动大小的调整也会存在差异，这就导致不同打点计时器之间达到正常工作时所需的工作电压有一定差异，有些计时器在4 V时即可正常打点，而有些计时器却要达到6 V时工作才较正常从学生电源交流输出电压看，面板上标识的交流电压数只是一个大概的数值，与实际电压值有一定差别，如果要知道电压的准确值，可用交流电压表测量以J1202型学生电源为例交流输出电压标称值为2V、14 V，每2 V一挡，共七挡空载最高输出电压17 V各挡满载时的工作电流额定为2 A各挡满载输出电压UU标1 V
9、.交流4 V挡的满载电压最高可达5 V,6 V挡满载电压最高可达7 V而打点计时器工作时的电流为80 mA、13 mA，只是电源满载电流的、.所以打点计时器工作时的实际电压值接近空载电压所以选择4 V挡实际上的工作电压在5 V左右，完全可以满足电压条件如果打点计时器工作电压过高，例如某一打点计时器能在4 V电压下很好地打点，若事实上要在6 V挡下工作（实际工作电压可能达7 V以上）则振动片振动过大，振针由于这种情况会出现打“双点”现象，带来测量误差电火花计时器电源直接采用220 V交流电源，不存在机械振动问题工作时由高压放电产生电火花，故仪器的一致性较高于电磁打点计时器电火花计时器的分散性表现
10、在输出脉冲电流的大小为150300 mA之间脉冲电压高达30 kV，脉冲强度可击穿8 mm空气间隙即使不同仪器的指标并不完全一致，但是并不需调整电源电压，这一点较电磁打点计时器显得方便高速摄影与频闪摄影人们称摄影为瞬间艺术，但只有当高速摄影出现后，才有了真正意义上的瞬间摄影普通闪光灯持续发光时间可达到1/20 000 s，这对于拍摄体育运动等素材是够用了然而子弹飞行时的速度少说也有数百米每秒，要想抓拍子弹运动的瞬间，曝光时间要用百万分之一秒的数量级后来人们开始使用激光光源以达到在更短时间中发出更强烈的照明，才能清楚地将它的影像凝固在底片上高速摄影有广泛的用途例如，在汽车的快速碰撞试验的研究中，
11、人们先把碰撞的过程拍摄成电影，然后以很慢的速度放映，以便观察在碰撞期间车身如何变形，从而发现薄弱的部位又如，某些昆虫具有令人惊叹的飞行技巧，如在急速飞行过程中急剧减速、悬空停住、以不超过其身长的半径转弯等借助高速摄影技术，可以对它们运动过程中的振翅情况进行研究高速摄影甚至在绘画艺术中也发挥了作用以前谁也没有清楚地见过奔马的四只蹄子到底是如何摆动的，以至于画家们一直凭借主观感觉去画奔马借助高速摄影技术，人们对此才有了正确的认识闪光频闪摄影是借助于电子闪光灯的连续闪光，在一张底片上记录运动物体的连续运动过程的摄影技术频闪摄影的关键器材是电子频闪灯当电子频闪灯充足电后，就可以像连发手枪一样，一次紧接
12、一次地频繁闪光闪光频率越高，底片曝光次数越多，在照片上出现的影像也越多高频电子频闪灯的闪光频率（每秒钟的闪光次数）可达上百次用电子频闪灯拍摄频闪照片应选择一个黑色的背景，被摄者距离背景尽可能远些，以避免频闪光照亮背景，或在画面中出现影子，从而影响主体的效果如果主体距离背景比较近，最好使闪光灯与被摄动体形成侧光和侧逆光的照射角度，被摄动体也最好有明显的轮廓线条，从而防止影像与背景的色调混杂相机与被摄者的距离要近一些，这是因为设定频闪后，闪光指数会下降很多伽利略发现摆的等时性伽利略（Galileo Galilei,15641642）注重实验，勤于思考，善于从人们熟视无睹的平凡事件中，挖掘出不平凡的
13、道理据说，有一次伽利略在教堂做礼拜的时候，注意到教堂屋顶悬挂着的一盏吊灯摇摆不定这本是一个平凡的事件，但他在观察一段时间后发现，灯的摆动幅度不一样，有的大、有的小，但如果以脉搏跳动的次数为标准来测量吊灯的摆动，吊灯每摆动一次所用的时间都差不多这一发现引起伽利略的思考：是不是其他物体的摆动也跟吊灯一样有规律可循？带着这一问题，伽利略开始动手研究摆动的规律，并设计了相应的实验，他在实验后发现，物体摆动一次所用的时间，跟摆动幅度的大小、物体的轻重没关系，只与摆绳的长度有关这一摆动规律称为摆的等时性后来，荷兰科学家惠更斯根据这个原理，制成了历史上第一座自摆钟从此，时间的误差可以减少到用秒来计算人类一直在致力于如何精确地测量时间在伽利略之前，人们根据前人的经验和探究，制成了诸如中国古代的水钟、漏刻等测量时间的仪器这些仪器制作精良，是人类智慧的结晶，但它们只是从技术上反映了人们对时间的理解，而伽利略关于摆的等时性的发现，使人类对时间的精确测量进入理性的高度，为后人制作科学测量时间的仪器提供了一种科学方法根据科学发现进行技术创新，进而为人类社会服务的事例不胜枚举，希望大家从中得到一点启示
