【新教材】4測量直線運(yùn)動(dòng)物體的瞬時(shí)速度教學(xué)設(shè)計(jì)-粵教版高中物理必修第一冊

第一章運(yùn)動(dòng)的描述1.4 測量直線運(yùn)動(dòng)物體的瞬時(shí)速度教材分析數(shù)字化、信息化已成為時(shí)代的潮流,讓信息技術(shù)進(jìn)入中學(xué)物理課程,成為物理課程的組成部分，可以幫助學(xué)生熟悉信息化環(huán)境，加強(qiáng)物理課程內(nèi)容與現(xiàn)實(shí)世界的聯(lián)系，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的改變，促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展。信息技術(shù)實(shí)際上已經(jīng)成為物理課程的一個(gè)組織部分，也是物理課程改革的重要改革理念之一，其整合的成敗關(guān)系到課程改革的推進(jìn)。運(yùn)用信息技術(shù)不僅是改進(jìn)教學(xué)的手段，而且還改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，進(jìn)而促使學(xué)生自主學(xué)習(xí)，引發(fā)物理教育模式變革，為培養(yǎng)信息時(shí)代的接班人開辟了新的途徑。只有物理課程與信息技術(shù)的整合，才能使物理課程符合時(shí)代的要求。信息化是現(xiàn)代教育手段所具有的重要特征，它能為物理教育過程創(chuàng)設(shè)具有多元化特征的良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，從而為在物理教育過程中實(shí)施現(xiàn)代教育理念提供了可能性。充分運(yùn)用信息技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生信息意識，提高學(xué)生信息獲取、處理和應(yīng)用信息的能力，以適應(yīng)學(xué)生在信息時(shí)代終生可持續(xù)發(fā)展的需求。故學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)【物理觀念】了解兩種計(jì)時(shí)器的結(jié)構(gòu)和工作原理，并學(xué)會安裝和使用.。【科學(xué)思維】（1）通過學(xué)生自己閱讀教材，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)的能力；（2）通過對數(shù)據(jù)的處理培養(yǎng)學(xué)生獲取信息、處理信息的能力。【科學(xué)探究】通過不同儀器的巧妙設(shè)計(jì)思路，體會物理原理在解決實(shí)際問題中的指導(dǎo)作用，增強(qiáng)將物理知識應(yīng)用于生活實(shí)際的意識。【科學(xué)態(tài)度與責(zé)任】認(rèn)識到提高交通工具的速度以及監(jiān)控、測量物體運(yùn)動(dòng)速度的重要性，體會任何事物都有兩面性。教學(xué)重難點(diǎn)【教學(xué)重點(diǎn)】1、測定物體瞬時(shí)速度的思路方法；2、理解不同的測量方法并能一起設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】1、能通過紙帶上點(diǎn)的位置關(guān)系分析物體的運(yùn)動(dòng)。2、對不同實(shí)驗(yàn)方法、儀器的理解。課前準(zhǔn)備PPT教學(xué)過程【新課導(dǎo)入】當(dāng)物體沿直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其位移在不斷變化我們要研究物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，首先要準(zhǔn)確記錄物體運(yùn)動(dòng)的信息.直接測量物體運(yùn)動(dòng)的速度在技術(shù)上是比較復(fù)雜的，我們可以使用秒表和刻度尺來測量物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和位移，再經(jīng)過計(jì)算或作圖來判斷物體的運(yùn)動(dòng)情況。但當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度太快時(shí)，采用這種方法測量的誤差較大.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種記錄物體運(yùn)動(dòng)位移和時(shí)間信息的儀器，我們可以利用它來測量和計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的速度?！拘抡n講授】一、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種通過在紙帶上打出一系列的點(diǎn)來記錄物體運(yùn)動(dòng)信息的儀器.通過分析紙帶上的點(diǎn)，可以研究物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律.實(shí)驗(yàn)室常用的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器有電火花計(jì)時(shí)器和電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器兩種電火花計(jì)時(shí)器的工作電源是220V的交流電源，它通過每間隔一個(gè)固定的時(shí)間（即周期）放電產(chǎn)生的火花在紙帶上打出一系列的點(diǎn).當(dāng)電源頻率是50Hz時(shí)，每隔0.02s打一次點(diǎn).如圖1-4-1所示是電火花計(jì)時(shí)器的構(gòu)造圖，圖中標(biāo)出了主要部件的名稱。出膝班6出插座電除插頭紙帶[￥11-4-1電火花計(jì)時(shí)器電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電源是4?6V的交流電源，通過線圈和永久磁鐵的作用帶動(dòng)一個(gè)上下振動(dòng)的振針，在紙帶上打出一系列的點(diǎn)振針上下振動(dòng)的時(shí)間間隔不變（即發(fā)生周期性振動(dòng)）.當(dāng)電源頻率是50Hz時(shí)，紙帶上每打出兩個(gè)相鄰點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間（即周期）都是0.02s.如圖1-4-2所示是電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的構(gòu)造圖，圖中標(biāo)出了主要部件的名稱?！镜湫屠}】（多選）關(guān)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用下列說法正確的是（）A.先接通電源，后釋放紙帶B.電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是220V交流電源C使用的電源頻率越高，打點(diǎn)的時(shí)間間隔就越長D.先釋放紙帶或先接通電源都可以【解析】為了增大紙帶的使用率，應(yīng)先接通電源，后釋放紙帶，A正確，D錯(cuò)誤；電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是220V交流電源，故B正確；因?yàn)門=f，所以使用的電源頻率越高，打點(diǎn)的時(shí)間間隔就越短，C錯(cuò)誤.【答案】AB二、用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量瞬時(shí)速度的方法在直線運(yùn)動(dòng)中，要測量物體在某一點(diǎn)的瞬時(shí)速度，可以用測量包含這一點(diǎn)的平均速度來近似替代如圖1-4-3所示的是物體做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄物體運(yùn)動(dòng)軌跡打出的紙帶測量出包括點(diǎn)E在內(nèi)的D,F兩點(diǎn)間的位移上和時(shí)間小，算出紙帶在這兩點(diǎn)間的平均速度V4，用這個(gè)平均速度近At似表示紙帶經(jīng)過點(diǎn)E時(shí)的瞬時(shí)速度（如紙帶1所示）.D,F兩點(diǎn)離點(diǎn)E越近，算出的平均速度越接近點(diǎn)E的瞬時(shí)速度（如紙帶2所示），然而D,F兩點(diǎn)距離過小則測量相對誤差增大。因而，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選取這兩個(gè)點(diǎn)。版帶Ii?*********=***,*?**tfEF如中也\ :*: ）fJEFl*|l-4-^研究物悻城It舞運(yùn)動(dòng)的紙帶根據(jù)以上粗略表示某點(diǎn)瞬時(shí)速度的方法，在打出的紙帶上，選擇合適的計(jì)數(shù)點(diǎn)，測量包含這個(gè)點(diǎn)的一段時(shí)間內(nèi)的位移小，同時(shí)記錄對應(yīng)的時(shí)間At,就可算出各點(diǎn)附近的平均速度，把它當(dāng)作計(jì)時(shí)器打下這些點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度。平均速度也是矢量，它的方向由位移的方向決定，它的大小表示物體在這段時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的快慢。平均速度是位移與相應(yīng)時(shí)間之比，而非路程與相應(yīng)時(shí)間之比實(shí)際上，初中物理定義的路程與相應(yīng)時(shí)間之比，可稱為平均速率.平均速度描述的是某一段時(shí)間內(nèi)或某一段位移上物體運(yùn)動(dòng)的平均快慢程度.因此在提到平均速度時(shí)，需要明確是哪段時(shí)間內(nèi)(或哪段位移上)的平均速度。練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：.實(shí)驗(yàn)步驟(1)把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌子上并穿好紙帶.(2)把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)接線柱接到交變電源上(電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接6V低壓交變電流，電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接220V交變電流).(3)先接通電源開關(guān)，再用手水平拉動(dòng)紙帶，紙帶上就打下一行小點(diǎn)，隨后立即關(guān)閉電源.(4)取下紙帶，從能看得清的某個(gè)點(diǎn)開始，往后數(shù)出若干個(gè)點(diǎn)，如果共有n個(gè)點(diǎn)，那么n個(gè)點(diǎn)的間隔數(shù)為n一1個(gè)，則紙帶的運(yùn)動(dòng)時(shí)間At=(n—1)x0.02s.⑸用刻度尺測量出從開始計(jì)數(shù)的點(diǎn)到最后的點(diǎn)間的距離盤..注意事項(xiàng)⑴打點(diǎn)前，應(yīng)使物體停在靠近(填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置.(2)打點(diǎn)時(shí)，應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后，再拉動(dòng)紙帶.(3)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不能連續(xù)工作太長時(shí)間，打點(diǎn)之后應(yīng)立即關(guān)閉電源.(4)對紙帶進(jìn)行測量時(shí)，不要分段測量各段的位移，正確的做法是一次測量完畢(可先統(tǒng)一測量出各個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)到起始點(diǎn)O之間的距離).讀數(shù)時(shí)應(yīng)估讀到毫米的下一位.□實(shí)驗(yàn)：測量沿斜面運(yùn)動(dòng)小車的瞬時(shí)速度：(1)如圖所示，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在斜面的頂端，將一輛系有紙帶的小車放置在斜面上。接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開始打點(diǎn)，然后放手讓小車帶動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng)，在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，記錄下小車的運(yùn)動(dòng)信息.(2)在紙帶上選取點(diǎn)跡清晰的一段，將某個(gè)能看清的點(diǎn)標(biāo)為0,以后每隔0.1s標(biāo)一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移為s「s,s3,s4,s5(如圖所示).用刻度尺測量相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移，將測量結(jié)果填入表1-4-2中.

(3)計(jì)算包含某個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)在內(nèi)的一段位移Ax，同時(shí)記錄對應(yīng)的時(shí)間At(電源的頻率f=50HZ),_Ax利用vA計(jì)算該計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度，將結(jié)果填入表1-4-2中I-4-6小車運(yùn)動(dòng)的I-4-6小車運(yùn)動(dòng)的圖像根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在圖1-4-6中作出v-t圖像(以0計(jì)數(shù)點(diǎn)作為計(jì)時(shí)起點(diǎn))，并根據(jù)圖像說明小車的運(yùn)動(dòng)情況?！镜湫屠}】(1)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種利用電源的計(jì)時(shí)儀器，它的工作電壓是V，當(dāng)電源頻率是50Hz時(shí)，它每隔s打一次點(diǎn).(2)使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，紙帶應(yīng)穿過，復(fù)寫紙應(yīng)套在上，并要放在紙帶的面；應(yīng)把電源用導(dǎo)線接在上；打點(diǎn)時(shí)應(yīng)先,再讓紙帶運(yùn)動(dòng).(3)(多選)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上的點(diǎn)跡，直接記錄了()A.物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間B.物體在不同時(shí)刻的位置C.物體在不同時(shí)間內(nèi)的位移D.物體在不同時(shí)刻的速度【解析】電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種利用交流電源的計(jì)時(shí)儀器，工作電壓為6V,工作頻率為50Hz,周期為0.02s.電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器都是每隔0.02s在紙帶上打一次點(diǎn)，因此打在紙帶上的點(diǎn)跡可直接反映物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，故A正確.因?yàn)榧垘Ц\(yùn)動(dòng)物體連在一起，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定，所以紙帶上的點(diǎn)跡就相應(yīng)地記錄了物體在不同時(shí)刻的位置，故B正確.用刻度尺量出各點(diǎn)跡間的間隔，可知道物體在不同時(shí)間內(nèi)的位移，再根據(jù)速度公式可算出物體在某段時(shí)間內(nèi)的速度，但這些量不是紙帶上的點(diǎn)跡直接記錄的，故C、D錯(cuò)誤.【答案】（1）交流60.02（2）限位孔定位軸上低壓交流接線柱接通電源⑶AB三、數(shù)字計(jì)時(shí)器數(shù)字計(jì)時(shí)器是一個(gè)可以將采集信息的時(shí)間顯示出來的儀器如圖1-4-7所示的是由數(shù)字計(jì)時(shí)器和光電門組成的計(jì)時(shí)測量裝置。光電門的外形像門，其一邊安裝發(fā)光裝置，另一邊安裝光線接收裝置，并都與數(shù)字計(jì)時(shí)器連接。當(dāng)寬度一定的物體通過光電門時(shí)，光線被遮擋，數(shù)字計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)；當(dāng)物體離開光電門時(shí)，數(shù)字計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí).這樣就可以記錄物體遮擋一個(gè)光電門光線的短暫時(shí)間.數(shù)字計(jì)時(shí)器還可以記錄物體經(jīng)過兩個(gè)光電門之間的時(shí)間以及測量物體運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度和平均速度計(jì)時(shí)溺時(shí)裝背【典型例題】［先填空］.結(jié)構(gòu)：由和組成..原理：光電門一邊安裝發(fā)光裝置，另一邊安裝 裝置，當(dāng)寬度一定的物體通過光電門時(shí)，光線,數(shù)字計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，當(dāng)物體時(shí)停止計(jì)時(shí)，這樣就可以記錄物體 的短暫時(shí)間.數(shù)字計(jì)時(shí)器還可以記錄物體經(jīng)過 之間的時(shí)間.［再判斷］.數(shù)字計(jì)時(shí)器可以記錄一個(gè)光電門的光束被遮擋的時(shí)間.（）.數(shù)字計(jì)時(shí)器不能記錄物體前后兩次擋光的時(shí)間間隔.（）.數(shù)字計(jì)時(shí)器能夠測量出小到1ms或0.1ms的時(shí)間間隔.（）［后思考］怎樣利用數(shù)字計(jì)時(shí)器測量物體經(jīng)過兩個(gè)光電門的時(shí)間？答案：1.數(shù)字計(jì)時(shí)器、光電門2.光線接收、被遮擋、離開光線、遮擋一個(gè)光電門光線、兩個(gè)光電門17 2.x 3.N如圖設(shè)置兩個(gè)光電門G］、G2,當(dāng)條形擋光片的前沿a對G1