湖北省湖北大学附属中学高中物理 1.4 实验用打点记时器测速度导学案 新人教版必修1.doc

1.4 实验:用打点记时器测速度学习目标知识与技能 1了解打点计时器的计时原理，理解纸带中包含的物体运动的信息(时间、位移) 2会安装并使用打点计时器，理解根据纸带测量速度的原理并测量瞬时速度 3明确速度一时间图象的物理意义，会用描点法画出该实验中的速度一时间图象，能从图象中获取有用的信息过程与方法 1通过自己看打点计时器的说明书，培养独立学习的能力 2通过实验得出物体的运动信息，用数学方法表述出来培养获取信息、处理信息的能力，体会处理问题的方法，领悟如何间接测一些不能直接测量的物理量的方法 3通过画速度一时间图象培养用图象法处理数据的能力，体验数学工具在物理中的作用 4体验实验中理性思维的重要，既要动手，更要动脑 5经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物体运动情感态度与价值观 1感受打点计时器的巧妙设计思路，体会物理原理在解决实际问题中的指导作用，增强将物理知识应用于生活实际的意识 2经历实验过程，体验科学实验过程的艰辛与喜悦，并乐于探索自然界的奥妙 3体验用图象的方法描述物理现象的乐趣用数学方法处理物理问题的意识培养敢于创新和实事求是的科学态度和科学精神 4培养合作与交流的精神，有将自己的见解与他人交流的课前预习1.仪器构造 （1）下图为电磁打点计时器的构造图，图中标出了几个主要部件的代号，它们的名称分别是：1、_ 2、_ 3、_ 4、_ 5、_ 6、_ 7、_ 8、_ 9、_ （2）下图为电火花计时器的构造图2仪器原理(1)电磁打点计时器是一种能够按照 的时间间隔在纸带上连续打点的仪器，它使用 电源，由学生电源供电，工作电压在 以下，当电源的频率是50 hz时，它每隔 s打一个点。通电前把纸带穿过 ，再把套在轴上的 压在 的上面，接通电源后，在线圈和永久磁铁的作用下， 便振动起来，带动其上的振针上下振动。这时，如果纸带运动，振针就通过复写纸片在纸带上留下一行小点，如果把纸带跟运动的物体连在一起，即由物体带动纸带一起运动，纸带上各点之间的距离就表示相应时间间隔中物体的 。(2)电火花计时器的原理与电磁打点计时器相同，不过在纸带上打点的不是振针和复写纸，而是 和 ，这种计时器工作时，纸带运动受到的阻力比较 ，实验误差也就比较 。 3速度时间图象（v-t 图象）：用来描述 随 变化关系的图象预习评价1关于接通电源和释放纸带（物体）的次序，下列说法正确的是（ ）a先接通电源，后释放纸带 b先释放纸带，后接通电源c释放纸带同时接通电源 d先接通电源或先释放纸带都可以2电磁打点计时器和电火花计时器都是使用 电源的仪器，电磁打点计时器的工作电压是 ，电火花计时器的工作电压是 v，其中 实验误差较小。当电源频率是50 hz时，它每隔 s打一次点。3根据打点计时器打出的纸带，我们可以不利用公式计算就能直接得到或直接测量得到的物理量是（ ）a时间间隔 b位移 c平均速度 d瞬时速度4当纸带与运动物体连接时，打点计时器在纸带上打出点痕，下列说法正确的是（ ）a点痕记录了物体运动的时间b点痕记录了物体在不同时刻的位置或某段时间内的位移c点在纸带上的分布情况，反映了物体的形状d点在纸带上的分布情况反映了物体的运动情况5利用打点计时器打出的纸带（ ）a能准确地求出某点的瞬时速度 b只能粗略地求出某点的瞬时速度c能准确地求出某段时间内的平均速度d可以任意地利用某段时间内的平均速度代表某点的瞬时速度评价等级:【 】课程导学问1：打点计时器能记录哪些信息?问2：纸带上的点与小车的位移和时间是如何对应的，怎样将纸带上的点变成相关的数据?问3：电磁打点计时器和电火花打点计时器的结构和原理如何？从原理上考虑，电火花计时器跟电磁打点计时器相比，哪个更好些，误差可能会更小?问4：振针打的点不清晰或打不出点可能是哪些原因?怎样调整?问5：开启电源打点完毕后要及时关闭电源，这样做有什么好处?问6：怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度?问7：如何用打点计时器测量瞬时速度？问8：如何用图象表示速度？如何描绘v-t曲线？思维点击1电磁打点计时器的打点周期取决于 ( )a交流电压的高低 b交流电的频率c永久磁铁的磁性强弱 d振针与复写纸间的距离2打在纸带上的点，记录了纸带的运动时间如果把纸带和运动的物体连接在一起，纸带上的点就相应地表示出运动物体在不同时刻的位置研究纸带上的点子之间的间隔，就可以了解运动物体在不同时间内发生的位移，从而了解物体的运动情况请你用简短的语言描述图143所示每条纸带记录的物体的运动情况3如图144，测量出包括e点在内的d，f两点间的位移x和时间t，算出纸带在这两点间的平均速度v=x/t，用这个平均速度代表纸带经过e点时的瞬时速度难点突破1在湖大附中举行的秋季运动会中，某同学获得了高一年级100m赛跑的第一名，他的成绩是1221s按照你的估计画出他在比赛过程中的vt图象如图148所示(思考提示：这位同学赛跑时的速度从始至终都是不变的吗?如果有变化，你估计是怎样的变化?把这种变化用图线表示出来时，要考虑哪些描述运动的物理量?)方法与技巧展示自我小结自主评价1电磁打点计时器的打点周期取决于 （ ）a交流电压的高低b. 交流电的频率c.永久磁铁的磁性强弱d.振针与复写纸间的距离2对纸带上的点迹说法正确的是？（ ）a.点迹记录了物体运动的时间。b.点迹在纸带上的分布情况反映了物体的运动情况。c.点迹在纸带上的分布情况，反映了物体的体积和大小。d.点迹记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移3打出的点迹不够清晰的原因可能是？（ ）a.电源电压偏低 b.永磁体磁性不足c.振针位置过高 d.复写纸陈旧e.振动片不在永磁体的中央4手拖动纸带经过打点计时器后，在纸带上留下的点中有6个连续清晰的点，测出这6个点的第1点到第6个点的距离为18cm，则 （ ）a.手运动的平均速度为003m/s b.手运动的平均速度为15m/s c.手运动的平均速度为18m/s d.手运动的平均速度为180m/s5打出的是短线而不是点是什么原因？（ ）a.振针距离复写纸的太近 b.振针距离复写纸的太短c.电源频率太大 d.电源频率太小6使用电磁打点计时器时，纸带应穿过 ，复写纸片应套在 上，并要放在纸带的 面，打点时应 接通电源， 释放纸带。7电磁打点计时器是一种使用交流电的计时仪器，当电源的频率为50hz时，振针每隔 秒打一个点，现在使用打点计时器测定物体的速度，当电源频率低于50hz时，仍然按50hz时的频率计算，则测出的速度数值将比物体的真实值 。8如图所示为某质点做直线运动的速度时间图象，下列说法正确的是（ ）a.质点始终向同一方向运动 b.在运动过程中，质点运动方向发生变化c.前2 s内做加速直线运动d.后2 s内做减速直线运动9.如图所示是一个物体的 v-t 图象，从以下三个方面说明它的速度是怎样变化的？（1）物体是从静止开始运动还是具有一定的初速度？（2）运动的方向是否变化？ （3）速度的大小是否变化？怎样变化？拓展阅读电磁打点计时器和电火花打点计时器的比较电磁打点计时器和电火花打点计时器都是测定匀变速直线运动中常用的计时工具，但电火花打点计时器在诸多性能方面都优于电磁打点计时器。这两种计时器的共同点是在纸带上记录运动物体的“时空”分布信息，计时基准都是取自市电的周期，在我国每两个点之间的时间间隔为002秒，因而有相同的数据采集方法与数据整理分析方法，并可与斜面小车、轨道小车等配套使用，但在可靠性、准确性以及课时利用率等方面，则有很大的差别。电火花计时器成功地克服了电磁打点计时器的缺点。一、运动与计时互相干扰的排除电磁打点计时器工作时，由市电经线圈引起磁场的周期变化，策动弹片带动打点针，在运动体拖动的纸带上，以50赫兹频率打点，并产生了计时和运动间的相互干扰。1计时对运动干扰的排除电磁打点计时器的打点针对运动中的纸带产生冲击和摩擦，干扰了纸带的运动，这在自由落体实验中尤为显著。电火花计时器利用高压脉冲火花放电，放电针与纸带没有接触，因而不会干扰纸带运动。2排除运动对计时的干扰电磁打点计时器的计时周期会受到纸带运动的干扰。当纸带静止时，若电磁打点计时器调节适当，打点的等时性得到保证。但是当纸带运动时，受到打点针冲击作用的纸带对振子产生反作用，从而影响到打点时相位产生显著漂移，结果破坏了打点的等时性。电火花计时器它不受运动的干扰。电火花计时器的技术指标规定其漂移小于50s，即比电磁打点计时器的漂移小两个数量级。二、操作性能的改善使用电磁打点计时器时，对打点相位的调节，常常是一般师生难以掌握的技术难点；对已调好的计时器，在使用中因随环境因素而改变，即使耗费大量时间与精力调节，也常常难以调好，从而降低了工作的可靠性，降低了实