第四節(jié)：用電計時器測速度

1、必修一第一章：運動的描述必修一第一章：運動的描述 教材分析和教學建議教材分析和教學建議必必 修修 一一第一章第一章 運動的描述運動的描述第一章第一章 運動的描述運動的描述 1 質(zhì)點質(zhì)點 參考系和坐標系參考系和坐標系 2 時間和位移時間和位移 3 運動快慢的描述運動快慢的描述速度速度 4 實驗：用打點計時器測速度實驗：用打點計時器測速度 5 速度變化快慢的描述速度變化快慢的描述加速度加速度第一章第一章 運動的描述運動的描述 相對初中物理高中物理在相對初中物理高中物理在理性分析理性分析 邏輯思維邏輯思維 定量要求定量要求 數(shù)學計算數(shù)學計算 概念的嚴密性概念的嚴密性 實驗的復(fù)雜性實驗的復(fù)雜性 等方面

2、都上了一個臺階等方面都上了一個臺階 本章是高中物理的第一章，在很多方面對高本章是高中物理的第一章，在很多方面對高中物理來說都起到奠定基礎(chǔ)的作用，學生學中物理來說都起到奠定基礎(chǔ)的作用，學生學習高中物理需要具備的基本素養(yǎng)都是第一次習高中物理需要具備的基本素養(yǎng)都是第一次在本章中出現(xiàn)。在本章中出現(xiàn)。 因此，教學中要重視對待這些重要的因此，教學中要重視對待這些重要的“第一第一次次”，要兼顧學生的可接受性，使學生扎扎，要兼顧學生的可接受性，使學生扎扎實實地從這些第一次中獲得基本素質(zhì)的提高。實實地從這些第一次中獲得基本素質(zhì)的提高。（1 1）理解質(zhì)點的定義，知道質(zhì)點是一個理想化）理解質(zhì)點的定義，知道質(zhì)點是一個

3、理想化的物理模型。初步體會物理模型在探索自然的物理模型。初步體會物理模型在探索自然規(guī)律中的作用。規(guī)律中的作用。（2 2）理解參考系的概念，知道在不同的參考系）理解參考系的概念，知道在不同的參考系中對同一個運動的描述可能是不同的。中對同一個運動的描述可能是不同的。（3 3）理解坐標系概念，會用一維坐標系定量描）理解坐標系概念，會用一維坐標系定量描述位置及位置變化。述位置及位置變化。教學目標教學目標1. 質(zhì)點概念的建立質(zhì)點概念的建立教學重點教學重點n提出問題提出問題：準確描述物體運動的困難和麻煩在哪里？：準確描述物體運動的困難和麻煩在哪里？n分析問題分析問題:( :(如何消除這些麻煩）如果物體都是

4、只有質(zhì)如何消除這些麻煩）如果物體都是只有質(zhì)量，沒有大小的量，沒有大小的“ “ 點點”，問題就簡單了。，問題就簡單了。n解決問題解決問題：一個物體能否看成質(zhì)點是由：一個物體能否看成質(zhì)點是由問題的性質(zhì)問題的性質(zhì)決決定的定的( (通過這一過程滲透和培養(yǎng)這種科學的思維方法）通過這一過程滲透和培養(yǎng)這種科學的思維方法）n“質(zhì)點質(zhì)點”是一種為了研究方便而引入的是一種為了研究方便而引入的“理想模型理想模型”，是一種，是一種最簡單最簡單的模型，的模型，它并不真實存在。它并不真實存在。n質(zhì)點是用來代替物體的質(zhì)點是用來代替物體的具有質(zhì)量具有質(zhì)量的的點點。n質(zhì)點沒有體積，因而質(zhì)點是不可能轉(zhuǎn)動質(zhì)點沒有體積，因而質(zhì)點是不

5、可能轉(zhuǎn)動的，任何轉(zhuǎn)動的物體在研究其自轉(zhuǎn)時都的，任何轉(zhuǎn)動的物體在研究其自轉(zhuǎn)時都不可簡化為質(zhì)點。不可簡化為質(zhì)點。n質(zhì)點不一定是很小的物體，很大的物體質(zhì)點不一定是很小的物體，很大的物體也可以簡化為質(zhì)點。也可以簡化為質(zhì)點。占有占有位置位置n課文正文中只提到用一維坐標系確定課文正文中只提到用一維坐標系確定做直線運動物體的位置，學生容易接做直線運動物體的位置，學生容易接受。要通過受。要通過“說一說說一說”和和“科學漫步科學漫步”欄目讓學生進一步體會在二維和三維欄目讓學生進一步體會在二維和三維坐標系中怎樣確定物體的位置。坐標系中怎樣確定物體的位置。2. 用坐標系確定物體的位置用坐標系確定物體的位置教學重點教

6、學重點n體會位置與位置變化的關(guān)系；例如體會位置與位置變化的關(guān)系；例如x x1 1=1m,x=1m,x2 2=3m=3m，位置變化為，位置變化為x=xx=x2 2- -x x1 1=2m; X=2m; X3 3=3m,x=3m,x4 4=-1m,=-1m,位置變化位置變化x=xx=x4 4-x-x3 3=-4m=-4m選擇參考系的意義：選擇參考系的意義：有了參考系才能確定物體的位置。有了參考系才能確定物體的位置。選定了參考系，才能知道和研究選定了參考系，才能知道和研究物體的運動。物體的運動。選擇不同的參考系來觀察同一物選擇不同的參考系來觀察同一物體的運動，其結(jié)果會有所不同。體的運動，其結(jié)果會有所

7、不同。教學難點教學難點參考系的選擇及運動判斷問題參考系的選擇及運動判斷問題n由于運動的相對性，凡是提到運動，都應(yīng)該由于運動的相對性，凡是提到運動，都應(yīng)該弄清楚它是相對哪個參考系而言的。弄清楚它是相對哪個參考系而言的。n兩系關(guān)系兩系關(guān)系：為了定量描述物體的位置及位置的：為了定量描述物體的位置及位置的變化，需要在變化，需要在參考系參考系上建立適當?shù)纳辖⑦m當?shù)淖鴺讼底鴺讼?。? 1）知道時刻與時間間隔的區(qū)別和聯(lián)系，會在具）知道時刻與時間間隔的區(qū)別和聯(lián)系，會在具體的情境下識別時間間隔和時刻。體的情境下識別時間間隔和時刻。（2 2）理解位移概念，知道位移是矢量，會用有向）理解位移概念，知道位移是矢量，

8、會用有向線段表示位移的大小和方向。線段表示位移的大小和方向。（3 3）知道矢量與標量運算的差異，會進行一維情）知道矢量與標量運算的差異，會進行一維情況下的矢量運算。況下的矢量運算。（4 4）知道位置、位移、路程等概念的區(qū)別和聯(lián)系。）知道位置、位移、路程等概念的區(qū)別和聯(lián)系。能用平面坐標系正確描述直線運動的位置和位能用平面坐標系正確描述直線運動的位置和位移。移。教學目標教學目標在表示時間的數(shù)軸上：在表示時間的數(shù)軸上：n每一點對應(yīng)的是時刻每一點對應(yīng)的是時刻n兩點之間的間隔對應(yīng)的是時間兩點之間的間隔對應(yīng)的是時間區(qū)別時刻和時間間隔區(qū)別時刻和時間間隔教學重點教學重點1.區(qū)別路程和位移區(qū)別路程和位移教學難點

9、教學難點位位 移移路路 程程矢量性矢量性矢矢 量量標標 量量大大 小小指兩位置間的距離指兩位置間的距離質(zhì)點真實運動軌跡的質(zhì)點真實運動軌跡的總長度總長度方方 向向初位置指向末位置初位置指向末位置無方向無方向物理物理意義意義表示質(zhì)點位置變化表示質(zhì)點位置變化的實際效果的實際效果反映質(zhì)點真實的運動反映質(zhì)點真實的運動軌跡軌跡只有在單向直線運動中，位移的大小才等于路程只有在單向直線運動中，位移的大小才等于路程2.矢量與標量矢量與標量教學難點教學難點1.1.通過位移和路程的學習，知道物理通過位移和路程的學習，知道物理量有矢量和標量之分，這是學生第量有矢量和標量之分，這是學生第一次接觸物理量的量性，是學生學一

10、次接觸物理量的量性，是學生學習的一個難點，要通過較多的實例習的一個難點，要通過較多的實例讓學生體會矢量和標量的不同；讓學生體會矢量和標量的不同；2.2.通過思考與討論欄目讓學生初步體通過思考與討論欄目讓學生初步體會矢量與標量的運算的法則不同，會矢量與標量的運算的法則不同，為后面學習力的合成與分解奠定基為后面學習力的合成與分解奠定基礎(chǔ)。礎(chǔ)。（1 1）理解速度的概念，領(lǐng)會其矢量性，體會其在初中基）理解速度的概念，領(lǐng)會其矢量性，體會其在初中基礎(chǔ)上的深化，知道速度的方向即物體運動的方向。礎(chǔ)上的深化，知道速度的方向即物體運動的方向。（2 2）能在具體問題的描述中正確使用平均速度和瞬時速）能在具體問題的描

11、述中正確使用平均速度和瞬時速度的概念，并能進行相應(yīng)的計算。度的概念，并能進行相應(yīng)的計算。（3 3）知道瞬時速度是表示某一時刻的速度，了解平均速）知道瞬時速度是表示某一時刻的速度，了解平均速度與瞬時速度的區(qū)別與聯(lián)系。度與瞬時速度的區(qū)別與聯(lián)系。（4 4）知道速度和速率的區(qū)別與聯(lián)系，能在生活中正確使）知道速度和速率的區(qū)別與聯(lián)系，能在生活中正確使用速度與速率。用速度與速率。（5 5）體會平均速度概念的等效思想方法。在討論平均速）體會平均速度概念的等效思想方法。在討論平均速度和瞬時速度聯(lián)系的過程中，初步體會取極限的思想方度和瞬時速度聯(lián)系的過程中，初步體會取極限的思想方法。法。教學目標教學目標1. 速度和

12、速率速度和速率教學重點教學重點人們在比較物體運動快慢時，常用以下兩種人們在比較物體運動快慢時，常用以下兩種方法：方法：是在相同的時間里，物體運動了多少路程；是在相同的時間里，物體運動了多少路程；或者物體通過同一路程，用了多少時間；或者物體通過同一路程，用了多少時間；是選取兩個位置，讓運動物體同時從某一是選取兩個位置，讓運動物體同時從某一位置出發(fā)，看它們到達另一位置的先后。位置出發(fā)，看它們到達另一位置的先后。2. 平均速度和平均速率平均速度和平均速率教學重點教學重點平均速度：表示質(zhì)點的運動位移與時間的比值。平均速度：表示質(zhì)點的運動位移與時間的比值。（矢量）（矢量）平均速率：表示質(zhì)點的運動路程與時

13、間的比值。平均速率：表示質(zhì)點的運動路程與時間的比值。（標量）（標量）在單向直線運動中，兩者量值相等。在單向直線運動中，兩者量值相等。一定要指明是哪一段時間內(nèi)的平均速度和平一定要指明是哪一段時間內(nèi)的平均速度和平均速率。均速率。3.平均速度和瞬時速度平均速度和瞬時速度教學重點教學重點平均速度：對應(yīng)于相應(yīng)的位移和時間。它不是平均速度：對應(yīng)于相應(yīng)的位移和時間。它不是定值。視所取的時刻定值。視所取的時刻t t和時間間隔和時間間隔 t t而定。而定。瞬時速度：對應(yīng)于相應(yīng)的位置和時刻瞬時速度：對應(yīng)于相應(yīng)的位置和時刻t t，它在，它在一定的時刻一定的時刻t t有一定的值。有一定的值。瞬時速度是平均速度在瞬時速

14、度是平均速度在 t0時的極限值。時的極限值。兩者都是矢量。兩者都是矢量。用極限的思想定義瞬時速度用極限的思想定義瞬時速度教學難點教學難點瞬時速度是平均速度在瞬時速度是平均速度在 t0時的極限值。時的極限值。n既然瞬時速度是指某時刻的速度，而某時既然瞬時速度是指某時刻的速度，而某時刻物體的位置是一個確定的值，它不是位刻物體的位置是一個確定的值，它不是位移，怎么會有速度呢？移，怎么會有速度呢？瞬時速度不是看某一瞬時速度不是看某一時刻的位置，而是看時刻的位置，而是看此一時刻后此一時刻后 t內(nèi)物體內(nèi)物體位置的變化位置的變化 xn要使學生認識瞬時速度存在的真實性和要使學生認識瞬時速度存在的真實性和研究的

15、必要性。研究的必要性。n使學生明確，用平均速度來描述變速運使學生明確，用平均速度來描述變速運動的粗糙性和局限性，從而使學生理解動的粗糙性和局限性，從而使學生理解瞬時速度的真實意義。瞬時速度的真實意義。v=20m/s（1 1）了解電磁打點計時器、電火花計時器的基本）了解電磁打點計時器、電火花計時器的基本結(jié)構(gòu)，理解其基本工作原理。結(jié)構(gòu)，理解其基本工作原理。（2 2）經(jīng)歷使用打點計時器的過程，能正確、熟練）經(jīng)歷使用打點計時器的過程，能正確、熟練地使用打點計時器。地使用打點計時器。（3 3）會根據(jù)直待上的點跡計算物體運動的平均速）會根據(jù)直待上的點跡計算物體運動的平均速度。理解用平均速度表示瞬時速度所采

16、用的思度。理解用平均速度表示瞬時速度所采用的思想方法，會用這種方法計算瞬時速度。想方法，會用這種方法計算瞬時速度。（4 4）能運用實驗數(shù)據(jù)描繪）能運用實驗數(shù)據(jù)描繪v-v-t t圖象，并會根據(jù)畫圖象，并會根據(jù)畫出的圖象描繪物體運動速度的變化特點。出的圖象描繪物體運動速度的變化特點。教學目標教學目標會用打點計時器測量物體運動的速度會用打點計時器測量物體運動的速度教學重點教學重點計算計算E點的速度可以用包括點的速度可以用包括E點在內(nèi)的六個計時點點在內(nèi)的六個計時點間的平均速度。間的平均速度。計算計算E點的速度可以用包括點的速度可以用包括E點在內(nèi)的四個計時點點在內(nèi)的四個計時點間的平均速度。間的平均速度。

17、v=x/ t1.打點計時器的結(jié)構(gòu)認識及使用打點計時器的結(jié)構(gòu)認識及使用教學難點教學難點通電以前，把紙帶穿過限位孔，再把套在軸上的復(fù)寫紙通電以前，把紙帶穿過限位孔，再把套在軸上的復(fù)寫紙片（墨粉紙盤）壓在紙帶的上面。片（墨粉紙盤）壓在紙帶的上面。接通電源后，在線圈和永久磁鐵的作用下，振片振動起接通電源后，在線圈和永久磁鐵的作用下，振片振動起來，帶動振針上下振動（計時器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)放電來，帶動振針上下振動（計時器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)放電針、墨粉紙盤到紙盤軸，產(chǎn)生火花放電）。在運動的紙針、墨粉紙盤到紙盤軸，產(chǎn)生火花放電）。在運動的紙帶上打出一行點跡。帶上打出一行點跡。打點的時間間隔都是打點的時間間隔都是

18、0.02s。2.用圖象表示速度隨時間變化的規(guī)律用圖象表示速度隨時間變化的規(guī)律教學難點教學難點n繪制手拉紙帶的速度隨時間變化的圖像，這是學生第一次繪制手拉紙帶的速度隨時間變化的圖像，這是學生第一次用圖像來反映物理量間的關(guān)系即第一次體會數(shù)形結(jié)合的思用圖像來反映物理量間的關(guān)系即第一次體會數(shù)形結(jié)合的思想方法。想方法。n根據(jù)測量后所描點的分布和走向，嘗試用某條光滑曲線來根據(jù)測量后所描點的分布和走向，嘗試用某條光滑曲線來“擬合擬合”這些測量點繪制出圖像，這是實驗中常用的方法。這些測量點繪制出圖像，這是實驗中常用的方法。n通過學生繪制的圖像比較，體會手拉紙帶的運動的不同。通過學生繪制的圖像比較，體會手拉紙帶

19、的運動的不同。n實驗中告訴學生要合理選取坐標系橫、縱軸的單位長度，實驗中告訴學生要合理選取坐標系橫、縱軸的單位長度，使繪制的圖象能充滿坐標平面的大部分空間。使繪制的圖象能充滿坐標平面的大部分空間。（1 1）理解加速度是描述物體速度變化快慢的物理量，了）理解加速度是描述物體速度變化快慢的物理量，了解加速度的定義式和單位。解加速度的定義式和單位。（2 2）了解加速度的矢量性，會根據(jù)速度與加速度方向的）了解加速度的矢量性，會根據(jù)速度與加速度方向的關(guān)系判斷運動性質(zhì)。關(guān)系判斷運動性質(zhì)。（3 3）通過加速度概念的建立過程和加速度定義式的得出）通過加速度概念的建立過程和加速度定義式的得出過程，了解和體會比值

20、定義法在科學研究中的應(yīng)用。過程，了解和體會比值定義法在科學研究中的應(yīng)用。（4 4）了解加速度的概念，區(qū)別速度、速度變化量和速度）了解加速度的概念，區(qū)別速度、速度變化量和速度變化率，能在生活中準確地使用加速度的概念。變化率，能在生活中準確地使用加速度的概念。（5 5）能用）能用v-tv-t圖象計算加速度的大小，體會數(shù)學在物理中圖象計算加速度的大小，體會數(shù)學在物理中的重要性。的重要性。教學目標教學目標加速度大小的決定因素加速度大小的決定因素教學重點教學重點判斷：判斷：加速度的大小取決于速度變化的快慢，而加速度的大小取決于速度變化的快慢，而與速度的大小無關(guān)？與速度的大小無關(guān)？1.平均加速度與瞬時加速

21、度平均加速度與瞬時加速度教學難點教學難點平均加速度平均加速度瞬時加速度瞬時加速度定義定義速度的改變量跟發(fā)生這一改速度的改變量跟發(fā)生這一改變所用時間的比值變所用時間的比值 當時間趨近于零時的平當時間趨近于零時的平均加速度均加速度 公式公式a a平均平均=(=(v v2 2- -v v1 1)/()/(t t2 2-t -t1 1)=)=v v/t t a a=v v/t t （t t 0 0） 物理物理意義意義粗略的描述了一段時間內(nèi)物粗略的描述了一段時間內(nèi)物體速度變化的快慢體速度變化的快慢 精確的描述了某一時刻精確的描述了某一時刻物體速度變化的快慢物體速度變化的快慢 聯(lián)系聯(lián)系瞬時加速度是平均加速

22、度在瞬時加速度是平均加速度在 t t0 0時的極限值時的極限值2.加速度方向與速度方向的關(guān)系加速度方向與速度方向的關(guān)系教學難點教學難點n加速度概念對學生來講是很抽象的是個難點，而加速度概念對學生來講是很抽象的是個難點，而加速度的方向與速度變化量的方向相同，對學生加速度的方向與速度變化量的方向相同，對學生更是不易理解的，由于沒有學習牛二律，這里對更是不易理解的，由于沒有學習牛二律，這里對加速度方向的理解不可能到位，只能根據(jù)位移與加速度方向的理解不可能到位，只能根據(jù)位移與位置變化的關(guān)系來理解速度的變化與速度的關(guān)系，位置變化的關(guān)系來理解速度的變化與速度的關(guān)系，體會速度變化可正可負，與速度方向可同可反。體會速度變化可正可負，與速度方向可同可反。3.利用速度時間圖像求加速度利用速度時間圖像求加速度教學難點教學難點n教師要引導學生通過教師要引導學生通過“思考與討論思考與討論”中兩個物體中兩個物體的速度時間圖像的分析，啟發(fā)學生思考如何用圖的速度時間圖像的分析，啟發(fā)學生思考如何用圖像反映速度變化的快慢，即會用速度時間圖像求像反映速度變化的快慢，即會用速度時間圖像求物體的加速度。物體的加速度。n速度之速度之“度度”是位置變化快慢是位置變化快慢n加速度之加速度之“度度”是速度變化快慢是速度變化快慢教學疑點教學疑點加速度和速度的區(qū)別加速度和速度的區(qū)別n幫助學生從量性上認識物理量有矢量和標量，通