实验-用打点计时器测速度.doc

课时第四节 实验：用打点计时器测速度适用年级高 一所需课时2课时作者姓名单 位联系电话电子邮箱概述(介绍本课时内容在本章中的作用，主要学习内容，具体细化的三维学习目标，重点、难点，学习本节学生的优势和不足，主要学习活动和预期学生表现性成果)本节在本章中的作用：本节课为实验课，目的是让学生自主探究学习打点计时器的使用方法，测定物体牵引纸带的速度，并尝试用图象的方法来表示速度随时间变化的关系。通过本节的学习在让学生学到科学实验中探究的方法，为建立物理图象来分析、寻找物体运动的规律打下基础.主要学习内容：本节课旨在让学生学到科学实验中探究的方法，要让学生了解打点计时器的原理、使用方法和在实验中的作用。用图像表示物理量的变化在生活中是十分常见，亲身体验描点法作图象的思想方法，并知道图象图象的物理意义，会计算纸带上各点的速度。三维学习目标：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)。（难点）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。（重点）3明确速度一时间图象的物理意义，描点法画图象的方法，并画出该实验中的速度一时间图象。（重点、难点）学习本节学生的优势和不足：经过初中物理的学习，学生对物理实验的有了初步的认识和了解，有一定的操作基础同时也有了一定的合作与交流的意识。本节所涉及的打点计时器使用，根据纸带测量速度的原理并测量瞬时速度及速度时间图象的物理意义这些问题对学生而言内容较多且较难。测量瞬时速度是用平均速度代替瞬时速度的方法，上节课对平均速度和瞬时速度概念的理解对本节课的学习有一定的铺垫作用。本节内容从知识到能力要求均很高，特别对刚入高中的新生来说有难度，更具有吸引力和挑战性。主要学习活动：活动1.同桌两位同学之间，一位同学手拿一枝彩色画笔，另一位同学牵动一条宽约1cm的长纸带，使纸带在笔下沿着直线缓慢向前移动。比比看，看谁牵动纸带的速度变化最小。活动2.学生对照仪器看说明书，引导学生注意其重点：观察打点计时器并阅读其使用说明书，明确电磁打点计时器的结构、各部分的名称、工作原理及使用方法。提出问题由学生讨论。活动3.学生对照仪器看说明书，引导学生注意其重点：观察打点计时器并阅读说明书，明确两种打点计时器的结构、各部分的名称、工作原理及使用方法。活动4.学生观看视频练习使用打点计时器，并引导学生思考：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?活动5.学生自己用手拉纸带测量包含这个点的一段时间内的位移x，同时记录对应的时间t，并填入教材第21页中设计好的表1中。活动6.根据v=x/t算出刚填完的表1中各点附近的平均速度，把它当作计时器打下这些点时的瞬时速度，抄入教材第22页表2中。活动7.在方格纸上建立直角坐标系，得出速度一时间图象(vt图象)。活动8.按照要求操作并画出vt图象。预期学生表现性成果：1了解电磁打点计时器和电火花计时器的构造、差异及功能。2掌握打点计时器的使用方法，初步学会从纸带上获取时间和位移等实验数据信息进行处理，测定物体的速度。3知道速度一时间图象的物理意义，学会建立物体运动vt图。课时问题设计1.电磁打点计时器使用低压交流电源工作，大家想一想能不能使用直流电源，为什么?2.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?3.打点计时器能记录哪些信息？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?4.电磁打点计时器中怎样安放复写纸和纸带的位置?振针打的点不清晰或打不出点可能是哪些原因?怎样调整?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？6.处理纸带时，从能够看清的某个点开始，往后数出若干个点。如果数出n个点，这些点划分出来的时间间隔数是多少?7.怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度? 能否用某段时间内的平均速度粗略代表这段时间内的某点的瞬时速度？8.图象是表示变化规律的好方法，我们可以用图象来描述物体的速度变化情况，那么怎样用图象来表示物体运动的速度呢?所需教学资源(列出学习过程中所需的各种支持资源)信息化资源打点计时器使用视频常规资源多媒体视频、电磁打点计时器、电火花计时器、学生电源、小车、钩码、导线、纸带、刻度尺、坐标纸教学支持环境多媒体教室评价设计通过活动2、3、4，检测目标1的达成通过活动5、6，检测目标2的达成通过活动7、8，检测目标3的达成学习活动设计(针对本课时选择的活动形式及过程)活动顺序及时间安排学生活动教师活动设计意图活动1学生按要求操作。思考讨论：相邻两点的距离跟牵动纸带的速度有什么关系?牵动纸带的快慢不均匀，对相邻两点所表示的时间有没有影响?布置任务：同桌两位同学之间，一位同学手拿一枝彩色画笔，另一位同学牵动一条宽约1cm的长纸带，使纸带在笔下沿着直线缓慢向前移动按照一定的时间间隔点击纸带(比如每秒1次，或每秒2次)，比比看，看谁牵动纸带的速度变化小。探究活动目的是让学生体验打点计时器通过打点达到计时目的的原理。活动2根据教师提示，注意重点阅读说明书并展开讨论:电磁打点计时器使用低压交流电源工作，想一想能不能使用直流电源，为什么?布置学生对照仪器看说明书，引导学生注意其重点：观察打点计时器并阅读其使用说明书，明确电磁打点计时器的结构、各部分的名称、工作原理及使用方法。提出问题由学生讨论。通过阅读教材及问题讨论了解电磁打点计时器的工作原理。活动3根据教师提示，注意重点阅读说明书。交流与讨论：打点计时器能记录哪些信息?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?布置学生对照仪器看说明书，引导学生注意其重点：观察打点计时器并阅读说明书，明确两种打点计时器的结构、各部分的名称、工作原理及使用方法。了解电火花打点计时器结构及工作原理，对比两种计时器的不同。活动4学生观看打点计时器视频实验步骤提示，练习使用打点计时器。并讨论：电磁打点计时器中怎样安放复写纸和纸带的位置?振针打的点不清晰或打不出点可能是哪些原因?怎样调整？指导学生观看视频练习使用打点计时器，并引导学生思考：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?练习使用打点计时器。活动5学生自己用手拉纸带测量包含这个点的一段时间内的位移x，同时记录对应的时间t，并填入教材第21页中设计好的表1中。引导学生根据粗略表示某点瞬时速度的方法，选择合适的计数点，测量包含这个点的一段时间内的位移x，同时记录对应的时间t。领会测量瞬时速度方法。活动6学生根据v=x/t算出刚填完的表1中各点附近的平均速度，把它当作计时器打下这些点时的瞬时速度，抄入教材第22页表2中。根据上面数据完成教材第22页表2中。用打点计时器测量瞬时速度。活动7在方格纸上建立直角坐标系，用纵坐标表示物体运动的速度，用横坐标表示时间，根据表中各时刻的速度将(v，t)作为一组坐标在图象中描点，将点连线后得出速度一时间图象(vt图象)。从表2中的数据可以粗略看出手拉纸带运动的速度变化情况，可以用图象来描述物体的速度变化情况。怎样用图象来表示物体运动的速度呢?请同学们先看课文并回答。让学生体会图象在反映两物理量关系时的优越性，尝试用图象表示速度。活动8按照要求画出vt图象。要求学生研究小车在钩码的牵引下运动的速度随时间变化的规律，画出vt图象。强化vt图象。教学评价可评价的学习要素1活动1、2、3，学生的参与度 评价方法：教师现场评价 评价指标：学生能否积极参与活动，认真思考交流问题，回答问题是否正确和全面，语言表达是否清晰条理。2活动4，小组合作探究试验 评价方法：使用量规（自评+小组内互评+师评） 评价指标：小组内积极参与，能主动交流，亲自动手做试验，得出正确合理的结论，表述准确简洁。3学生能发布活动5、6的结果评价方法：教师现场评价，学生互评 评价指标：能说出测量瞬时速度方法并会用打点计时器测量瞬时速度4活动7、8图像的绘画评价方法：教师现场评价 评价指标：能掌握描点法画图象的方法，并画出速度一时间图象。教学材料(一)剖析误差概念 测量值与被测物理量的真实值的差异称为误差实验中，误差不可避免，但可以减小 1从误差来源看，误差可分为偶然误差和系统误差 (1)偶然误差：偶然误差是由于各种偶然因素对实验者和实验仪器的影响而产生的例如读仪表时，眼睛可能一次偏右、一次偏左，电表指针转动时的摩擦，可能一次偏大、一次偏小 偶然误差的特点：实验结果有时偏大，有时偏小，重复实验时，偏大、偏小的机会接近减小偶然误差的方法是取多次实验的平均值作为实验结果 (2)系统误差：由仪器结构缺陷，实验方法不完善造成的其来源为： 实验仪器本身的误差，由于仪器本身的缺陷，如天平两臂不完全等长、电表精度较差 实验原理不够完备，如用伏安法测电阻时，电流表和电压表的内阻对实验结果的影响 实验方法粗略，如验证机械能守恒定律，忽略空气阻力对实验结果产生的影响 系统误差的基本特点是：实验结果总是具有相同的倾向性，即总是偏大或偏小减小系统误差的方法：完善实验原理，提高实验仪器的测量精度，设计更精巧的实验方法。 2从分析数据看，误差分为绝对误差和相对误差 (1)绝对误差：绝对误差是测量值与被测物理量真实值之差(绝对值)如用毫米刻度尺测量一段铜线的直径，读数为1.2mm，o.2mm是估读数，可以认为误差是o.2mm；如改用螺旋测微器测量，读数为1.223mm，0.003mm是估读数，可以认为误差是0.003mm可见，在直接用仪器测量某一物理量时，提高测量仪器的精度是减小绝对误差的主要方法 (2)相对误差：相对误差等于绝对误差x与真实值x。之比，一般用百分数表示X100它反映了实验结果的精确程度 (3)引入绝对误差和相对误差两个概念是为了评价测量结果的优劣 用米尺测量长度为100.00cm的摆线，绝对误差为1mm；用螺旋测微器测直径为0.500mm的导线，绝对误差为001mm前者的相对误差01，后者的相对误差2，前者测量比后者准确 绝对误差只可以判别一个测量结果的准确度比较两个测量结果准确度则必须用相对误差 在相同条件下要提高测量的准确度，应减小相对误差，例如，用停表测量摆的振动周期，应累计测量几十次振动的时间，再除以振动的次数 选择测量工具应着眼于相对误差，如测量短跑跑道长度，用最小刻度为cm的皮带尺即可 (二)掌握有效数字的规则 测量测得的数值只能是近似值，带有一位不可靠数字的近似值叫有效数字 1有效数字的最后一位是误差所在位有效数字的位数与小数点位置无关，如214 cm与214 cm都是三位有效数字 2关于“0”是不是有效数字，可以这样判别：从左往右以第一位不为零的数字为准，其左边的“0”不是有效数字(“0”表示了小数点的位置)，其右边的“0”是有效数字例如：0.56 cm是两位有效数字，0.560mm堤三位有效数字，末位表示有效数字的“0”不能省略不写对于小数字(如0.000 365 m)和大数字(如380 000m)，为了准确地表示出有效数字的位数，应采用科学记数法：如0000 365 m3.65X104m，380000m3.8X105m(两位有效数字)，或380000m3.80X105m(三位有效数字) 3有效数字的读数规则 在测量中，要按照有效数字的规则来读数，测量仪器的读数规则是：测量误差出现在哪一位，读数就应读到哪一位一般可根据测量仪器的最小分度来确定读数误差出现的位置 (1)最小分度为“1”的仪器，测量误差出现在下一位，下一位按十分之一估读，如最小刻度是1mm的刻度尺，测量误差出现在毫米的十分位上，应估读到十分之几毫米 (2)游标卡尺、停表不需要估读巩固练习：A组（巩固基础）1电磁打点计时器是一种使用_(交流?直流?)电源的_仪器，它的工作电压是_伏特。当电源频率是50赫兹时，它每隔_s打一次点。2根据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸带上直接得到的物理量是( )A时间间隔 B位移 C加速度 D平均速度。3关于计数点的下列说法中，哪些是正确的? ( )A用计数点进行测量计算，既方便，又可减小误差：B相邻计数点间的时间间隔戍是相等的； C相邻计数点间的距离麻当是相等的；D.计数点是从计时器打出的实际点中选出来，相邻计数点间点痕的个数相等B组（中等难度）4本实验中，关于计数点间时间间隔的下列说法中正确的有 ( )A每隔四个点取一个计数点，则计数点问的时间间隔为010秒；B每隔四个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔是O08秒：C每隔五个点取一个计数点，则计数点问的时间间隔为008秒；D每隔五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为010秒：E每五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为008秒。5接通电源与让纸带(随物体)开始运动，这两个操作的时间关系应当是；( )A先接通电源，后释放纸带： B先释放纸带，后接通电源；C释放纸带的同时接通电源； D先接通电源或先释放纸带都可以。C组（较高难度）6. 在用打点计时器测定小车速度的实验中得到一条纸带，从比较清楚的点开始，每五个打印点取一个计数点，分别表明0、1、2、3，量的0与1两点间的距离s130mm，2与3两点间的距离