实验用打点计时器测速度教学设计

1 实验实验 用打点计时器测速度教学设计用打点计时器测速度教学设计 一堂课的创新需要设计 在课堂教学中 要让每一位学生体验科学探究过 程 领会科学探究方法 在掌握知识与技能的过程中受到情感态度与价值观的 熏陶 就必须为学生铺垫好适当的 台阶 让学生沿着台阶往上走 从而达 到课程目标的要求 本课是高中阶段的第一堂涉及实验的课程 打点计时器又是高中一个重要的 计时仪器 计时的同时还能记录物体的运动情况 对于刚进入高一的学生来说 常常有许多疑惑 平均速度和瞬时速度是本节的难点 教材用极限的思想 从 平均速度过渡到瞬时速度 加强对瞬时速度的理解 拉近物理与生活 模型与 实际的距离 用图像表示物理量的变化 根据所描点子 的分布和走向尝试 用条曲线来 拟合 这些测量点是教材的又一探究思想 教学过程中应注重激 发学生的探究热情 培养学生的科学态度和合作精神 并从中体验成功的喜悦 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 本节课在教学过程中通过教师引导 学生自主探究 相互 合作交流培养学生养成良好的实验习惯和实验态度 尝试应用科学探究的方法 研究物体运动 达到三维育人目标 教学目标教学目标 1 知识与技能 1 了解打点计时器的原理 会使用打点计时器 2 会对纸带上记录的原始数据进行处理 会用打点计时器测瞬时速度 3 能描绘 v t 图象 理解图象的物理意义 会通过图象来分析物体的运动情 况 2 过程与方法 1 体会实验在物理学发展中的作用 2 掌握建立图像的一般规律 了解用图象研究物理问题的方法 3 培养学生的信息收集和处理能力 分析 解决问题能力 4 了解极限思想在处理模型和实际中的作用 3 情感 态度和价值观 1 培养学生养成良好的实验习惯 2 培养学生尊重事实敢于创新和实事求是的科学态度和科学精神 3 培养学生合作与交流的精神 养成在合作中既坚持原则又尊重他人的习惯 教学重点教学重点 1 打点计时器的使用方法 2 能根据纸带计算物体运动的瞬时速度 3 会用描点法描绘物体的速度 时间图象 并从中获取物理信息 教学难点教学难点 对纸带上记录的原始数据进行处理 描点法画 v t 图象 并通过图象来分析 物体的运动情况 教学方法教学方法 自主探究 合作交流 教学资源教学资源 2 多媒体课件 视频资料 图书馆相关资源 电磁打点计时器 已调节好的 缺 少限位孔的 振针未调合适的 电火花计时器 学生电源 导线 纸带 刻 度尺 坐标纸 实物投影仪 秒表 教学过程设计教学过程设计 一 打点计时器一 打点计时器 引入 师 请同学说一说你知道的计时器仪器有哪些 学生回答 相互补充 肯定学生的回答 展示 古代日晷 漏滴 手表 钟表 秒表 原子钟 视频片段 007 用脉波 结合对车速的估计和身体倾斜方向估测被绑架后方位 渗透打点计时器的原理 问 如何测定一人走路时经过某标杆时的速度 直接测量物体运动的速度在技术上是比较复杂的 我们在测量时可以尝试 用秒表和尺子通过测量物体运动的时间和位移来计算物体运动的速度 课堂活动 每组同学互相合作测量直尺自由落体 短时间 内的平均速度 计算并对 比展示 对比结果回答问题 造成结果差别很大的原因是什么 生 精确度小 人反应有快慢 小结 当物体运动速度太快时 采用这种方法的测量误差较大 师 为了解决这个问题 我们引入一个新的计时仪器 打点计时器 1 电磁打点计时器 要求学生观察电磁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 投影图片 交流与讨论 1 电磁打点计时器使用什么电源 2 电 磁打点计时器振动片为什么会振动 大家想一想能 不能使用直流电源 为什么 3 电源的频率是 50 Hz 时意味着什么 5 个间距对应的时间为多少 秒 如果频率低于 50 Hz 呢 小组讨论 学生代表回答 其他学生补充 纠正 2 电火花计时器 观察电火花打点计时器并阅读其使用说明书 明 确结构 各部分的名称 工作原理及使用方法 交流与讨论 师 从原理上考虑 电火花计时器跟电磁打点计时器相比 哪个误差可能 会更小 生 电火花计时器可能会更好些 因为电磁打点计时器中振针和纸带间的 摩擦会更大些 教师评论并系统总结 学生自主探究 练习使用打点计时器 3 老师选几条无点 点密 短线 不在一直线上等有代表性的纸带 用展台 展示 交流与讨论 针对问题 学生讨论实践后回答 问题 1 电磁打点计时器中怎样安放复写纸和纸带的位置 生 将复写纸套在复写纸定位销上 推动调节片 可调节复写纸位置 将纸 带从复写纸圆片下穿过 问题 2 振针打的点不清晰或打不出点可能是哪些原因 怎样调整 生 1 可检查压纸框的位置是否升高 而阻碍了振动片 振针打不到纸带 上 可将压纸框向下压恢复其原来位置 生 2 可能是复写纸该换新的了 生 3 可能是振动片的振幅太小 可调整振动片的位置 生 4 可能是振针的位置太高 调整振针的位置 直到打出点为止 生 5 我选的电压在 4 V 和 6 V 的情况下 打点的清晰度有点差别 电压 高的时候稍清晰 所以可调高一点电压 问题 3 开启电源打点完毕后要及时关闭电源 这样做有什么好处 生 因打点计时器是按间歇工作设计的 故长期工作可能会因线圈发热而 损坏 投影展示 电火花计时器的纸带安装方法 让学生阅读 对比两种方法 并解释 师 打点计时器记录了哪些信息 生 时间和位移 反映物体的运动的快慢 师 使用打点计时器应注意哪些事项 学生回答 相互补充总结 师 我们能否根据纸带求出物体运动的速度 试计算 二 平均均速度和瞬时速度二 平均均速度和瞬时速度 师 你是怎样理解平均速度和瞬时速度关系的 学生回答 老师进一步解释极限思想 例如可认为人的身高在一天内是不 变的 渗透学习物理模型的意义 展示 如图测量出包括 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 用这个平均速度代表纸带经过 E 点时的v t x 瞬时速度 可以大致表示 E 点的瞬时速度 D F 两点离 E 点越近 算出的平均速 t x 度越接近 E 点的瞬时速度 然而 D F 两点距离过小则测量误差增大 应该根据 实际情况选取这两个点 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 4 个点的一段时间内的位移 x 同时记录对应的时间 t 填入教材第 21 页中 设计好的表 1 中 根据 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v t x 下这些点时的瞬时速度 抄入教材第 21 页表 2 中 从该表中能粗略看出手拉纸 带运动的速度变化情况 三 三 v v t t 图像图像 师 刚才我们从表 2 中的数据可以粗略看出我们自己手拉纸带运动的速度 变化情况 我们怎样直观地描绘这种变化情况呢 请同学们先看课文并回答 生 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 将点连线后得出的图象称为速度 时间图象 v t 图象 简称速度图象 学生具体操作描点 老师及时利用实物投影仪进行交流 并由学生进行点 评 师 我们从根据实测数据所描的点 可以从这些点的走向大致看出纸带速 度的变化规律 师 是否是将这些点连成折线呢 师 速度的实际变化应该是比较平滑的 所以 如果用一条平滑的曲线来 拟合 这些点 曲线反映的规律应该与实际情况更接近 指导学生换用红色笔用平滑的线将刚才描过的点再重新描画一遍 师 我们现在来观察图象 可以更形象直观地显示自己手拉纸带的运动情 况 师 从 v t 图像还能获得到哪些信息 学生讨论总结 能直观反映物体运动速度与时间的变化关系 能反映物体 运动的方向 让学生体会图象在反映两物理量时的直观性 渐渐培养学生从图 象获取信息的能力 说一说 百米赛跑时运动员的速度从始至终是不变的吗 如果有变化 你估计是怎 样变化的 某位运动员的百米赛跑的成绩是 10 57 s 按照你的估计画出他在这 段时间的 v t 图象的草图 如果是没有受过训练的同学跑百米 他的 v t 图象 的形状可能有什么不同 师生共同讨论回答 实践与拓展 在学校举行的秋季运动会中 某同学获得了高一级 100 m 赛跑的第一名 他的成绩是 12 21 s 按照你的估计画出他在比赛过程中的 v t 图象如图所示 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 5 解析 100 m 赛跑时这位同学的速度不是从始至终保持不变的 起跑时从静 止开始加速 速度迅速增大 然后以大致相等的速度完成后段路程 该运动员的 速度图象要求具有的特征 1 速度图线从零开始 2 能反映开始的加速段 和后来的匀速 图线具有前段较陡 后段较平缓 3 图线所围的面积约为 100 m 可通过数格的方法进行 大于半格的算一个 小于半格的不算 小结 小结 让学生自己归纳总结 有不到之处教师再帮助总结 1 打点计时器的构造 2 打点计时器的原理 3 打点计时器的操作 4 利用打点计时器测瞬时速度 5 如何作 v t 图象 布置作业布置作业 1 教材第 24 25 页 问题与练习 2 完成实验报告 板书设计板书设计 实验 用打点计时器测速度 1 打点计时器的构造 2 打点计时器的原理 3 打点计时器使用的电源 4 打点计时器的操作 5 利用打点计时器测瞬时速度 6 v t 图象 活动与探究活动与探究 1 探究活动的主题 自制滴水计时器 收集有关材料 自己动手制作一滴水 计时器 步 骤学生活动教师指导目的 1 上网或到图书馆查阅相关 资料 收集材料 设计实 验方案 介绍相关书籍资料 和参考材料 2 根据实验方案 进行实验 操作 解答学生提出的具 体问题 3 相互交流活动的感受 写 出实验报告 对优秀成果进行点 评 展览 1 让学生加深对计 时器原理的理解 2 培养学生动手能 力和独立思考能 力 参考资料 取一只饮料瓶 用缝衣针在瓶底钻一适当大小的小孔 在瓶中 6 灌满水 用手提着 使水不均匀滴出 如图所示 实验中可用旋紧 旋松瓶盖 的方法开 关计时器 操作过程中注意探究以下问题 1 测出计时器的滴水周期 2 用计时器判定你在赛跑的不同阶段的运动性质 3 测定你在匀速步行时的速度 2 探究活动的主题 查找有关资料说明图象在社会生活中的应用 步 骤 学生活动教师指导目的 1 到图书馆 上网查阅相 关书籍 介绍相关书籍 2 根据查阅的资料 确定 文章主题和内容 解答学生提出的具体问题 3 根据自己收集的相关材 料撰写小论文 就论文撰写常规对学生进 行指导