1.4教案實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度(一)

1、1.4實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度（一）【教學(xué)目標(biāo)】1了解電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的基本構(gòu)成，知道打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)原理，并學(xué)會(huì)安裝并使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。2學(xué)會(huì)根據(jù)紙帶上的點(diǎn)分析速度的變化情況，并學(xué)會(huì)測(cè)定平均速度和測(cè)量瞬時(shí)速度。3明確速度時(shí)間圖象的意義，描點(diǎn)法畫(huà)圖象的方法，并畫(huà)出實(shí)驗(yàn)中的速度時(shí)間圖象。4通過(guò)對(duì)紙帶的處理過(guò)程培養(yǎng)學(xué)生獲取信息、處理信息的能力，體會(huì)處理問(wèn)題的方法，領(lǐng)悟如何間接測(cè)一些不能直接測(cè)量的物理量的方法。5通過(guò)畫(huà)速度時(shí)間圖象培養(yǎng)學(xué)生用圖象法處理數(shù)據(jù)的能力，體驗(yàn)數(shù)學(xué)工具在物理發(fā)展中的作用?！窘虒W(xué)重難點(diǎn)】1打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用。2由紙帶計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度。3畫(huà)物體的速度時(shí)間圖象?！窘?/p>

2、具準(zhǔn)備】 多媒體課件、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、電火花計(jì)時(shí)器、學(xué)生電源、導(dǎo)線、紙帶、刻度尺、坐標(biāo)紙【課時(shí)安排】2課時(shí)：第1課時(shí)：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案 第2課時(shí)：學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)【教學(xué)設(shè)計(jì)】課前預(yù)學(xué)第1課時(shí) 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案1電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用_(交流?直流?)電源的_儀器，它的工作電壓是_伏特。當(dāng)電源頻率是50赫茲時(shí)，它每隔_s打一次點(diǎn)。如果每打5個(gè)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，即相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為_(kāi)秒。2根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，我們可以從紙帶上直接得到的物理量是( )a時(shí)間間隔 b位移 c加速度 d平均速度。3.使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)注意 （）a無(wú)論使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器還是電火花計(jì)時(shí)器，都應(yīng)該把紙帶穿過(guò)限位孔，再把套在軸

3、上的復(fù)寫(xiě)紙片壓在紙帶的上面b使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)先接通電源，再拉動(dòng)紙帶c使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在拉動(dòng)紙帶時(shí)，拉動(dòng)的方向應(yīng)與限位孔平行d使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器先固定在桌子上4.如圖所示，根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶判斷哪條紙帶表示物體做勻速運(yùn)動(dòng) （ ）abcd5.如圖1413所示是一條利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，求a點(diǎn)的瞬時(shí)速度&xx&k.com【預(yù)學(xué)疑難】 課內(nèi)互動(dòng)（一）導(dǎo)入新課測(cè)定物體的速度并不是一件很容易的事情，特別是當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度在不停變化時(shí)，測(cè)定某時(shí)刻的速度更是比較困難的，如上下飛舞的蝴蝶，要確定它某一時(shí)刻的速度是很困難的.我們現(xiàn)在只研究直線運(yùn)動(dòng)的速度的測(cè)量問(wèn)題.當(dāng)物體沿直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其位移在

4、不斷變化，要研究物體的運(yùn)動(dòng)，我們首先要準(zhǔn)確記錄物體運(yùn)動(dòng)的信息.直接測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的速度在技術(shù)上是比較復(fù)雜的，我們?cè)跍y(cè)量時(shí)可以嘗試通過(guò)測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和位移，再經(jīng)過(guò)計(jì)算或作圖來(lái)判斷物體的運(yùn)動(dòng)情況.在實(shí)驗(yàn)中，我們可以使用秒表和尺子，直接測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和位移，但當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)速度太快時(shí)，采用這種方法的測(cè)量誤差較大.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就是一種記錄物體運(yùn)動(dòng)位移和時(shí)間信息的儀器，我們可以通過(guò)測(cè)量位移和時(shí)間來(lái)計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的速度以及速度的變化快慢.合作探究作為同桌的兩位同學(xué)合作，簡(jiǎn)易模擬打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.1.同桌兩位同學(xué)之間，一位同學(xué)手拿一枝彩色畫(huà)筆，另一位同學(xué)牽動(dòng)一條寬約1 cm的長(zhǎng)紙帶，使紙帶在你的筆下沿著直線緩慢向前

5、移動(dòng).你按照一定的時(shí)間間隔點(diǎn)擊紙帶（比如每秒1次，或每秒2次），比比看，看誰(shuí)牽動(dòng)紙帶的速度變化最小.想一想，相鄰兩點(diǎn)的距離跟牽動(dòng)紙帶的速度有什么關(guān)系?牽動(dòng)紙帶的快慢不均勻，對(duì)相鄰兩點(diǎn)所表示的時(shí)間有沒(méi)有影響?2.兩位同學(xué)競(jìng)走比賽，為了比較他們的運(yùn)動(dòng)情況，現(xiàn)在讓每位同學(xué)都提著底部穿孔、漏沙比較均勻的兩個(gè)沙袋一起競(jìng)走，然后通過(guò)他們的漏沙情況來(lái)判斷他們的勻速運(yùn)動(dòng)情況和加速情況.以上兩個(gè)探究活動(dòng)目的是讓學(xué)生體驗(yàn)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通過(guò)打點(diǎn)達(dá)到計(jì)時(shí)目的的原理.學(xué)生做完后討論.生：相鄰兩點(diǎn)間的距離隨著牽動(dòng)紙帶的速度的增大而加大.紙帶運(yùn)動(dòng)的快慢不均勻，點(diǎn)子的間隔也不均勻，但對(duì)相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔沒(méi)有影響.生：參加競(jìng)走的

6、兩人若運(yùn)動(dòng)快慢比較穩(wěn)定，則漏沙比較均勻，若加速運(yùn)動(dòng)，會(huì)發(fā)現(xiàn)快的時(shí)候漏沙少，慢的時(shí)候漏沙多.（二）進(jìn)行新課師：在以上的活動(dòng)中，同學(xué)們認(rèn)識(shí)到了打點(diǎn)和漏沙可以體現(xiàn)物體運(yùn)動(dòng)的快慢.今天我們就來(lái)學(xué)習(xí)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定物體運(yùn)動(dòng)速度的方法，并用圖象把這些速度形象地表示出來(lái).一、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器教師布置學(xué)生對(duì)照儀器看說(shuō)明書(shū)，引導(dǎo)學(xué)生注意其重點(diǎn)：觀察打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并閱讀其使用說(shuō)明書(shū)，明確電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的結(jié)構(gòu)、各部分的名稱、工作原理及使用方法.電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用交流電源的計(jì)時(shí)儀器，如圖141所示.工作電壓為4 v6 v.當(dāng)電源的頻率是50 hz時(shí)，它每隔0.02 s打一次點(diǎn).通電以前，把紙帶穿過(guò)限位孔，再把套在軸上

7、的復(fù)寫(xiě)紙片壓在紙帶的上面.當(dāng)接通電源時(shí)，線圈產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)使振動(dòng)片（由彈簧鋼制成）磁化，振動(dòng)片的一端位于永久磁鐵的磁場(chǎng)中.由于振動(dòng)片的磁極隨著電流方向的改變而不斷變化，在永久磁鐵的磁場(chǎng)作用下，振動(dòng)片將上下振動(dòng)，其振動(dòng)周期與線圈中的電流變化周期一致，即為0.02 s.位于振片一端的振針就跟著上下振動(dòng)起來(lái).這時(shí)，如果紙帶運(yùn)動(dòng)，振針就在紙帶上打出一系列小點(diǎn).圖141 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器【交流與討論】電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用低壓交流電源工作，大家想一想能不能使用直流電源，為什么？生：工作原理中是靠電流方向的改變來(lái)改變磁鐵的磁場(chǎng)方向，從而促使振動(dòng)片上下振動(dòng)，并且振動(dòng)片的振動(dòng)周期與電源的電流變化周期一致.若使用50

8、 hz的交流電，打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02 s.這個(gè)值正好是電源頻率的倒數(shù).二、電火花計(jì)時(shí)器教師布置學(xué)生對(duì)照儀器看說(shuō)明書(shū)，引導(dǎo)學(xué)生注意其重點(diǎn)：觀察打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并閱讀說(shuō)明書(shū)，明確兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的結(jié)構(gòu)、各部分的名稱、工作原理及使用方法.電火花計(jì)時(shí)器電火花計(jì)時(shí)器的外形如圖142所示，它可以代替電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用，也可以與簡(jiǎn)易電火花描跡儀配套使用.圖142使用時(shí)電源插頭直接插在交流220 v插座內(nèi)，將裁成圓片（直徑約38 mm）的墨粉紙盤(pán)的中心孔套在紙盤(pán)軸上，將剪切整齊的兩條普通有光白紙帶（20 mm700 mm）從彈性卡和紙盤(pán)軸之間的限位槽中穿過(guò)，并且要讓墨粉紙盤(pán)夾在兩條紙帶之間.這樣當(dāng)兩條紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)，

9、也能帶動(dòng)墨粉紙盤(pán)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)按下脈沖輸出開(kāi)關(guān)時(shí)，放電火花不至于始終在墨粉紙盤(pán)的同一位置而影響到點(diǎn)跡的清晰度.也可以用上述尺寸的白紙帶和墨粉紙帶（位于下面）做實(shí)驗(yàn)，還可以用兩條白紙帶夾著一條墨粉紙帶做實(shí)驗(yàn)；墨粉紙可以使用比較長(zhǎng)的時(shí)間，一條白紙帶也可以重復(fù)使用，應(yīng)注意降低實(shí)驗(yàn)成本.【交流與討論】從原理上考慮，電火花計(jì)時(shí)器跟電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器相比，哪個(gè)更好些，誤差可能會(huì)更??？生：電火花計(jì)時(shí)器可能會(huì)更好些，因?yàn)殡姶糯螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器中振針和紙帶間的摩擦?xí)笮?教師評(píng)論并系統(tǒng)總結(jié).師：電火花計(jì)時(shí)器使用中運(yùn)動(dòng)阻力極小，這種極小阻力來(lái)自于紙帶運(yùn)動(dòng)的本身，而不是打點(diǎn)產(chǎn)生的，因而系統(tǒng)誤差小，計(jì)時(shí)精度與交流電源頻率的穩(wěn)定程度一

10、致（脈沖周期不大于50 s，這一方面也遠(yuǎn)優(yōu)于電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器），同時(shí)它的操作簡(jiǎn)易，使用安全可靠（脈沖放電電流平均值不大于5 a）.師：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器能記錄哪些信息？生：時(shí)間和位移.下面的時(shí)間交給學(xué)生自主探究.三、注意事項(xiàng)：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上應(yīng)打出輕重合適的小圓點(diǎn)，如遇到打出的是短橫線，應(yīng)調(diào)整一下振針距復(fù)寫(xiě)紙片的高度使之增大一點(diǎn)。使用計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí)，應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器穩(wěn)定后，再釋放紙帶。釋放物體前，應(yīng)使物體停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置。使用電火花計(jì)時(shí)器時(shí)，應(yīng)注意把兩條白紙帶正確穿好，墨粉紙盤(pán)夾在兩紙帶之間，使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，應(yīng)讓紙帶通過(guò)限位孔，壓在復(fù)寫(xiě)紙下面。（三）典型例題例1電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打

11、點(diǎn)周期取決于（ ）a.交流電壓的高低b.交流電的頻率c.永久磁鐵的磁性強(qiáng)弱d.振針與復(fù)寫(xiě)紙間的距離答案：b解析：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期，即振針擊打復(fù)寫(xiě)紙和紙帶的周期，從它利用電磁感應(yīng)打點(diǎn)的原理可知，振針是由振片帶動(dòng)振動(dòng)的，而振片上下振動(dòng)的周期就是線圈中磁場(chǎng)變化的周期，與所用交流電源的電流方向變化周期相對(duì)應(yīng).也就是交流電的周期，等于交流電的頻率的倒數(shù)，即若使用電源的頻率為50 hz，則交流電的周期為 s=0.02 s.我國(guó)使用的交流電的頻率統(tǒng)一為50 hz.例2電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用交流電源的計(jì)時(shí)儀器，根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，我們可以從紙帶上直接得到的物理量是（ ）a時(shí)間間隔 b位移 c加

12、速度 d平均速度解析：從打下的紙帶上數(shù)一下點(diǎn)的個(gè)數(shù)就知道時(shí)間，因?yàn)閮蓚€(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s.故a選項(xiàng)正確。用刻度尺量一下任意兩個(gè)點(diǎn)間的距離，就知道了物體的位移。故b選項(xiàng)正確。從紙帶上不能直接得到加速度、平均速度，只可以間接計(jì)算。故c、d選項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：ab（四）課堂小結(jié)（五）板書(shū)設(shè)計(jì)1.4 實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度1電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：靠電磁感應(yīng)帶動(dòng)探針振動(dòng)通過(guò)復(fù)寫(xiě)紙打點(diǎn)2電火花計(jì)時(shí)器：靠產(chǎn)生電火花放電蒸發(fā)墨粉打點(diǎn)（六）隨堂檢測(cè)1.圖144為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條紙帶，從紙帶上看，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器出的毛病是( )a.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在直流電源上 b.電源電壓不夠大c.電源頻率不夠大 d.振針壓得過(guò)緊圖1442.在“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的實(shí)驗(yàn)中，某次實(shí)驗(yàn)中的紙帶如圖14