用打点计时器测速度教案_物理_教学设计_人教版

第四节、实验：用打点计时器测速度

西安中学：张卫岗邮编：710021

【教材版本】

人民教育出版社

【设计理念】

实验是物理学习的基础，通过自主探究、问题研究，结合速度概念的科学认识，体验科学研究与生活实际的联系，从而懂得学习物理的重要性和迫切性。【教材分析】

1．知识结构分析

打点计时器是高中物理实验中一个非常重要的实验仪器，本节通过学生实际操作，达到了解计时仪器的原理、掌握其使用方法。同时通过纸带处理，进一步理解平均速度、瞬时速度的内涵及计算，并学会画速度时间图象，知道速度时间图象的含义。

2．知识发生发展过程分析：从练习使用打点计时器到纸带的分析处理，从学会测量位移、计算时间到求平均速度和瞬时速度，从描点法画图象到分析速度时间图象，知道速度时间图象的内涵，最终达到从生活走进物理目的。

3．知识学习意义分析：理论来源于生活，高于生活，又反过来指导生活。

4．教学建议与学法指导说明：

（1）教学建议：要实施本节教学内容时，教师可事先设定问题链，让学生先行探索研究，采用类比的方法弄清打点计时器的工作原理；通过预习，弄清打点计时器的构造，并能比较两种打点计时器的异同；通过练习使用，熟悉打点计时器的使用方法；通过纸带处理，学会计算平均速度和瞬时速度；

通过描点法画图，学会画速度时间图象，并知道速度时间图象的内涵。

（2）学法指导：在学习本节内容时，通过预习，知道打点计时器的结构和原理；通过测量时间、位移，学会计算平均速度和瞬时速度；通过复习描点法画图，学会画速度时间图象，并能处理相关问题。

【学情分析】

1．原有认知发展分析：在初中阶段，学生所做的几乎都是定性或半定量的实验，而且实验处理的方法、手段也大不相同，这对学生来说还是第一次，不管是在理解上，还是在操作上，难度可能都非常大。

2．原有知识结构分析：通过前几节的学习，学生对速度的概念有了较为深刻的认识，但对速度的计算还只是停留在理论上，现在要通过实验测量并处理纸

带上的信息，可能还是难题。

3．非认知因素分析：学生实验的积极性比较高涨，探索精神还比较强，对物理探究还保持着浓厚的兴趣。

【教学目标】

1．知识与技能．

（1）了解打点计时器的结构及功能

（2）掌握使用打点计时器的基本操作和方法。

（3）初步学会处理纸带上信息的方法，并用之能测速度

（4）学会建立V——t图像。

2．过程与方法．

（1）通过探究过程，了解研究方法，培养学生信息收集、处理的能力

（2）初步了解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

3．情感、态度与价值观．

（1）培养学生严谨的科学态度和正确的实验操作规范，培养学生严谨的治学态度和实事求是的科学精神。

（2）鼓励学生的合作意识和团队精神，培养学生勇于探、勇于创新的科学精神。

【重点难点】

1．教学重点

（1）学会使用打点计时器

（2）能根据纸带上人信息计算瞬时速度。

（3）会用描点法画V——t图象，并从图中获取物理信息。

2．教学难点

如何处理从纸带上测量的数据，并用描点法画图像，通过图像说明物体的运动情况。

【教学环境】

◆学生可能获得的学习环境：良好的实验条件。

◆文本、图片或音视频资料；

◆可用的多媒体课件；模拟实验课件

◆特定的参考资料；教材及《优化设计》练习册

◆参考网址（建议在每个网址后写上一句话，简要介绍通过该网址可以获

得的信息）；

【教学方法】学生实验与测量、讨论与分析

【教学思路】通过预习问题，促使学生做好复习和预习，增强教学及实验效果；通过演示操作过程，给学生起到示范作用，以规范实验操作；通过检查、个别指导，进一步规范操作过程；通过学生探究平均速度、瞬时速度的计算及分析过程，诱导学生完善操作过程、数据处理及分析。

【教学过程】

环节1 打点计时器的结构及工作原理

教师活动1：现在实验台上放有两个打点计时器，结合教材内容，大家分析这两种打点计时器有何异同？

学生活动1：

（1）从结构来说，分两种：一是电磁式打点计时器，二是电火花打点计时器。其中电磁打点计时器由带振针的振动片、线圈、永磁铁、复写纸、纸盘轴等构成，工作电压6V；而电火花打点计时器是由线圈、放电针、墨粉纸盘、纸盘轴等构成，工作电压220V。

（2）二者都用50HZ的交流电，每隔0.02s打一个点。但在工作时，后者对纸带的阻力作用很小、误差也小。

注1：学生在比较打点计时器的结构时，应适时提问：为何能打点？引发学生思考其工作原理，加深学生印象。

注2：学生在说明打点周期时，可提问为何周期是0.02s？引导学生认识到打点计时器为何要用频率是50HZ的交流电、电火花打点计时器为何对纸带的阻力较小等问题。

教师活动2：模拟打点计时器，打点计时器是如何工作的？还有什么作用？

学生活动2：

（1）通过在纸带上打点数来计时。

（2）通过所打点数，还记录了这段时内纸带所发生的位移。

注1：学生在描述通过打点数计时时，可提问：如何计算所记录的时间？以促使学生深入了解打点计时器的作用。

注2：打点计时器又为何能记录纸带移动距离？通过模拟演示，加深学生对打点计时器原理的理解。

设计意图：通过实体研究、对比分析，明确结构差异，加深印象；通过模拟类比，理解打点计时器的工作原理。

环节2 ：练习使用打点计时器

教师活动3：本次实验，我们统一用电火花打点计时器，下面观察老师的做法，

（1）将打点计时器固定在桌面上

（2）将纸带从左侧穿过限位孔。

（3） 启动电源，再用手水平拉动纸带，纸带上就留下一行小点。随后关闭

电源。

学生活动3： 练习使用打点计时器

注：注意观察，及时纠正学生实验过程中的不规范操作。

设计意图：通过学生的实验操作，使学生进一步明确打点计时器的工作原理，并能熟练、正确使用打点计时器；同时通过实验激发学生学习物理的兴趣。

环节3：用打点计时器测速度

教师活动4：用打点计时器测平均速度和瞬时速度（接上面步骤）

（4） 取下纸带从能够看清的某个点开始，往往后数出若干个点（分别记为

0、1、2、3、……、n ）。

（5） 分别测量出0到2、1到3、2到4、……的距离1x ?、2x ?、3x ?……，

记录于下表中。也可测量相邻的5个点间的距离、也可更多。

（6） 计算各段位移上的时间、平均速度或各点的瞬时速度，填于下表。 （表见书上21页表1和表2）

学生活动4：学生实验并测量、数据记录及处理，计算平均速度和瞬时速度，并填于图表中。

教师活动：通过体验，同学们总结一下计算平均速度与瞬时速度的经验。 学生活动：（1）求平均速度，要用一段位移与发生这段位移所用时间之比。

（2）求瞬时速度时，可取非常短的一段位移上的平均速度，近似等于这段位移上一点的瞬时速度。

注：要求学生通过体验来说明，不正确时，要加强引导，用提问的办法诱导学生正确认识并得出正确结论。

设计意图：在学生能较为熟练使用打点计时器的基础上，打一条用于数据处理的纸带，根据已掌握的速度知识，结合测量数据，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。

环节4：用图象表示速度

教师活动5：从计算结果来看，不同时刻，纸带运动速度不同，要直观地看出不同时刻速度及其变化情况，怎么办？做出来看看你拉动纸带时速度是怎样变化的？

学生活动5：（学生回答）用画图象的方法来表示速度随时间的变化。

（学生做）画图象的步骤：

（1）建立V-t直角坐标系，

（2）在坐标系中描点。

（3）将所描各点按时间的顺序用线连接起来。

教师活动6：大家按照上述方法开始做V—t图象，并说明其意义，一、二、三组各选一名代表到黑板上画图象，并给同学解释、回答同学提问。

学生活动6：三名学生在黑板上画图，并给同学说明通过V—t图象可得到什么信息。（如速度是如何变化的、任意时刻的速度大小等）

（学生画图象略）

注：学生说明图象做法及其意义时，教师通过观察学生反应，给予正确引导，直至认识完全正确，并获得全体同学一致同意后进入下一步。

教师活动7：通过做V-t图象的体验，同学们总结一下做图象的方法。

学生活动7：（小结描点法画图象）

（1）使尽可能多的点在图象上。

（2）图象两侧点数基本相等。

（3）图象两侧各点到图象的距离之和基本相等。

注：这一步难度较大，教师可根据实际情况给学生以提示，如（1）实验及测量过程中，都不可避免地存在误差，而且有时误差大，有时误差小，若用线将所有描点连接起来的画图方法是否正确呢？（2）图象要尽可能地接近实际，由于有误差，在画图象时，如何取平均值呢？等，通过这样一些问题，使学生最终形成“拟合”图象的方法。

设计意图：通过学生描点画图，说明图象意义，使学生明确描点画图象的一般方法步骤；通过设疑提问、有效诱导，学会用拟合法画图的思想方法。提高

学生用科学的方法手段发现、处理实际问题的能力。

环节5：拓展应用

教师活动8：随现代科技水平的提高，人们测量速度的手段也是日益在翻新，如（1）利用气垫导轨和数字计时器测量滑块经过某处的（瞬时）速度；（2）借助传感器用计算机测（瞬时）速度等方法，都是我们物理知识的在实际生活中的应用。同学们可通过“科学漫步”、“做一做”、“说一说”栏目，深刻理解速度的内含，了解测速度的方法，达到学以致用的目的。

学生活动8：学生阅读这几部分内容，并进行讨论研究，（有条件的情况下，让学生进入实验室再体验，培养学生操作和实践的能力。）

若有时间，可让学生进入充分研讨，以增强实效。

设计意图：通过“科学漫步”、“做一做”、“说一说”栏目，进一步拓宽学生视野，开拓学生思维，使学生了解科技、社会的发展现状及物理学在实际中的应用，以有效激发学生学习物理的浓厚兴趣。

课后反思：

课堂练习：P。24、25，1、2、3、4题

课后作业：