高一物理上册必修1《用打点计时器测速度》教案VIP

高一物理第一册必修1 用打点计时器测速度教案教学准备教学目标1.了解电磁打点计时器和电火花计时器的结构和工作原理，学会使用打点计时器。2.掌握测量瞬时速度的方法，用穿孔纸带找出瞬时速度。3.了解速度随时间变化的图像，并能根据图像分析物体的运动。教学中的重点和难点1.使用打点计时器。2.测量瞬时速度的方法，用穿孔纸带找出瞬时速度。3.速度随时间变化的图像，根据图像分析物体的运动。教学过程知识调查首先，了解打点计时器1.角色和分类打点计时器是一种使用交流(交流或直流)电源的计时仪器。当电源频率为50Hz时，每隔0.02秒产生一个点。打点计时器配合纸带记录一段时间内的移动时间和位移。中学生实验用的打点计时器有两种：电磁打点计时器和电火花计时器。2.电磁打点计时器(1)工作电压：6V以下的交流(填写“交流”或“DC”)电源。(2)原理：接通电源后，振动片在线圈和永磁体的作用下振动，带动其上的振动针上下振动。此时，如果纸带移动，振动针会在纸带上留下一行穿过复写纸的点。3.电火花计时器(1)工作电压：220伏交流电(填写“交流电”或“DC”)电源。(2)原理：当接通电源并按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流通过放电针和墨粉盘到达盘轴，产生火花放电，从而在移动的纸带上形成一行点。4.两种点定时器的误差比较电火花计时器对纸带的运动阻力很小，所以系统误差很小。二、练习使用打点计时器1.实验步骤(1)将计时器固定在桌子上，并放上纸带。(2)将打点计时器的两端连接至交流电源(电磁打点计时器连接至6V低压交流，电火花计时器连接至220V交流)。(3)先打开电源开关，然后用手水平拉动纸带，纸带上会出现一行圆点。然后立即关闭电源。(4)取下纸带，从一个看得清楚的点开始，并在以后数出几个点。如果总共有n个点，那么n个点的间隔数是n-1，然后纸带的移动时间t=(n-1)0.02秒。(5)用标尺测量从计数开始到最后一点的距离x。(6)使用公式V=x/t计算这段时间内纸带的平均速度2.预防措施(1)打点前，将手停在打点计时器附近。(2)取点时，应先接通电源，待取点计时器稳定后再拉胶带。(3)打点后应立即关闭电源。(4)测量纸带时，不要分段测量每个部分的位移。正确的方法是一次完成测量(每个测量点与起始测量点O之间的距离可以先统一测量)。读数应该估计为以毫米为单位的下一个位置。3.用打点计时器测量平均速度和瞬时速度1.根据纸带计算平均速度n点之间的距离x用标尺测量，n点之间的时间t=(n-1)0.02秒。那么平均速度v=x/t。2.根据打点计时器计算瞬时速度(1)原理：取包含某一位置的一小部分位移x，根据v=x/t测量该部分位移的平均速度，用该平均速度表示纸带通过该位置的瞬时速度。一般来说，把这一点作为计算的中间时间。如图1所示，点e处的瞬时速度可以由点d和f之间的平均速度表示，即ve=x/t图1(2)数据处理：在纸带上取一个看得很清楚的点作为起点o，并用a、b、c、d标记以下各点。如图2所示，依次测量每个点到o点的距离，然后计算距离x 1，x2，x3，办公自动化、自动化、商业自动化、图2如果打点计时器的打点周期是t，则点a、b、c、d，分别是vA=(x1 x2)/2T，vB=(x2 x3)/2T，vC=(x3 x4)/2T，vD=(x4 x5)/2T，填写下表中的数据，并根据数据判断纸带移动速度的变化。位置A B C D E F Gv/(mos-1)3.注意力为了减少实验误差，a，b，c，d.不一定是连续的定时点。例如，可以以T=0.1s秒的间隔(即，每四个点)获得一个计数点。计算计数点的瞬时速度时，x、t应取计数点前后两点之间的位移和时间，即v=(xnxn1)/2t。4.用图像代表速度问题设计同学根据穿孔纸带计算出的每个计数点的速度如下表所示。t/s 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8v/(mos-1)0.70 0.90 1.10 1.15 1.20 1.23 1.40 1.30(1)横轴表示时间t，纵轴表示速度v，建立平面直角坐标系，并且在图3中制作对象的v-t图像。图3(2)视力表图像是粒子运动的轨迹吗？从v-t图像中可以知道什么信息？(3)如果一个粒子在一条均匀的直线上运动，它的伏安特性是什么？答案(1)(v-t图像不是粒子运动的轨迹。速度的大小和方向在任何时候都可以从电视图像中看到。(3)沿均匀直线移动的v-t图像是平行于时间轴的直线。典型案例分析例1注意()a .无论使用电磁打点计时器还是电火花计时器，纸带应穿过限位孔，套在轴上的复写纸应压在纸带上b .使用打点计时器时，应在拉纸带前打开电源。c .使用打点计时器时，拉纸带的方向应与限位孔平行D.打点计时器只能短时间连续工作，打点后应立即关闭电源。分析电磁打点计时器使用碳纸，电火花计时器没有碳纸，所以答错了；在实验过程中，在拉纸带之前应该先打开电源，所以B是正确的。为了减少摩擦，拉纸带的方向应该平行于限位孔，所以C是正确的。打点计时器不能长时间连续工作，所以d是正确的。回答BCD示例2当纸带连接到移动物体时，打点计时器在纸带上产生点。以下关于纸带上圆点的陈述是正确的()A.这些点记录了物体的运动时间点迹记录物体在不同时间的位置和在一定时间内的位移纸带上点的分布反映了物体的运动纸带上的点越密集，物体移动越快。分析从使用打点计时器筛选选项开始。打点计时器以一定的间隔放置一个点，因此点轨迹记录物体的运动时间，以及物体在不同时间的位置和在一定时间内的位移。纸带上的点的分布反映了物体的运动。点越密集，物体的运动越慢。字母表如图4所示的实施例3是在“用点计时器测量速度”的实验中获得的纸带的一部分。从点0开始，一个计数点按照点序列依次标记为0、1、2、3、4、5、6。现在，0和1之间的距离x1=5.18厘米，1和2之间的距离x2=4.40厘米，2和3之间的距离x3=3.62厘米，3和4之间的距离x4=2.78厘米，4和5之间的距离X5=2.00图4(1)根据测量数据，计算1、2、3、4、5点打点计时器的速度，并填写下表。位置1 2 3 4 5v/(mos-1)(2)根据(1)中的表格，画出图5中汽车的速度-时间图像，并说明汽车速度变化的特征。图5分析(1)一个点的瞬时速度可以表示为包括该点的位移内的平均速度在1: 00: v1=(x1 x2)/4T1.20m/s时，两点钟：v2=(x2 x3)/4T1.00米/秒。3点钟：v3=(x3 x4)/4T=0.80米/秒。4点钟：v4=(x4 X5)/4T0.60米/秒，5点：V5=(x5x 6)/4t0.40米/秒用这些值填写表格。位置1 2 3 4 5v/(mos-1) 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40(2)跟踪点和连线，获得汽车的速度-时间图像。从图中可以看出，车速均匀地下降。答案可以在分析中找到。自测1.使用点计时器测量纸带移动的时间和位移。以下是未按照操作顺序编写的不完整的实验步骤。根据你对实验的理解，在每一步的空白处填写适当的内容，然后按照实际操作的合理顺序在空白处写下每一步的字母代码。A.将导线分别连接到电磁打点计时器的两端，并将导线的另一端分别连接到低压(可选“交流”或“DC”)电源的两端。将电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带通过并压下。C.用标尺测量从计时开始到最后一点的距离x。D.切断电源，取下纸带。如果有n个清除点，记录时间t=1。E.打开电源开关，然后用手水平拉动纸带，在纸带上画出一系列点。F.使用公式v=x/t计算纸带移动的平均速度。实验步骤的合理顺序是。答案案例交流限制孔复写纸(n-1)0.02床cf2.打点计时器使用的电源频率为50Hz。在一个实验中，获得了一个纸带。如图6所示，每个点之间的距离用毫米刻度测量，然后交流=毫米，交流=毫米。因此，交流和交流之间纸带的平均速度可计算为米/秒，交流和交流之间纸带的平均速度为米/秒；b点的瞬时速度更接近m/s。图6回答14.0 25.0 0.35 0.42 0.35分析交流=14.0毫米，交流之间的平均速度为14.010-320.02米/秒=0.35米/秒；AD=25.0mm毫米，AD之间的平均速度为XAD/3T=25.010-330.02米/秒 0.42米/秒。为了描述点B的瞬时速度，交流截面所取的位移间隔较小，更接近点B的实际速度，即点B的瞬时速度更接近0.35米/秒教学准备教学目标1.了解打点计时器的结构和原理，学会使用打点计时器，可以根据打孔的纸带计算出击中几个点所需的时间，可以计算出纸带的平均速度，可以根据纸带粗略测量出纸带的瞬时速度，了解v-t图像，并可以根据v-t图像判断物体的运动。2.通过测速过程的经验，理解了两种方法：一是用图像处理物理数据的方法；第二种是极限方法，或无限接近方法，以加强对实验是测试理论的标准的理解。教学中的重点和难点了解打点计时器的结构和原理，学会使用打点计时器，可以根据打孔的纸带计算出击中几个点所需的时间，可以计算出纸带的平均速度，可以根据纸带粗略测量纸带的瞬时速度，知道v-t图像，可以根据v-t图像判断物体的运动。教学工具教学课件教学过程实验准备：1.仔细观察电磁打点计时器和电火花计时器，并将其与教科书的异同进行比较。2.两种打点计时器的间隔是多少？3.分析纸带时如何计算纸带的平均速度？4.严格地说，瞬时速度是被测量的。你知道在某一点上可以用什么方法来获得速度而不是瞬时速度吗？5.从设备中读取的数据是原始数据。原始数据是有价值的实验数据。他们应该认真对待，记录整洁，妥善保存。实验原理：1.电磁打点计时器。电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，工作电压为46V。当电源频率为50Hz时，每0.02秒就有一个点。电磁打点计时器是应用电磁原理制作的，图1是其工作原理图。通电前，将纸带放在打点计时器上，并将复写纸压在纸带上。然后用50Hz和46V交流电源连接线圈。此时，振动片被磁化并在磁力的作用下振动。每隔0.02秒振动针按压复写纸，在移动物体拖动的纸带上记录一系列点02s .通过测量纸带上这些点之间的距离，我们可以定量地研究物体的运动规律。2.电火花计时器。电火花计时器是一种利用火花放电在纸带上打出小孔来显示点的计时器。其结构如图2所示。使用时，碳粉匣套在匣轴上，夹在两张白纸之间。当220伏交流电源接通并且脉冲输出的开始被按下时，由计时器发出的脉冲电流从连接到正电极的放电针和连接到负电极的调色剂盘产生火花，从而在移动的纸带1上形成一系列点。当电源频率为50Hz时，也是每0.02秒一次当这种定时器工作时，纸带运动的阻力小，实验误差小。上述两个计时器之间的时间间隔为T=0.02s秒，因此，纸带上的点记录纸带的移