物理實驗是物理考試中比較重要的部分，需要大家掌握好。以下是小編為您整理的關(guān)于的相關(guān)資料，希望對您有所幫助。

高一物理必修一打點(diǎn)計時器實驗教案

一、知識與技能

1. 了解電磁打點(diǎn)計時器和電火花打點(diǎn)計時器的基本構(gòu)成，知道打點(diǎn)計時器的計時原理，并學(xué)會使用打點(diǎn)計時器。

2. 通過實例學(xué)會根據(jù)紙帶上的點(diǎn)分析速度的變化情況，并學(xué)會測定平均速度。

3. 通過實例學(xué)會用打點(diǎn)計時器測量瞬時速度。

4. 學(xué)會用圖象表示速度變化規(guī)律的方法，理解用平滑曲線“擬合”坐標(biāo)系中描出的點(diǎn)來反映客觀規(guī)律的思想。

二、過程與方法

1.通過學(xué)生自己看打點(diǎn)計時器的說明書，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)的能力。

2.通過實驗得出物體的運(yùn)動信息，用數(shù)學(xué)方法表述出來。培養(yǎng)學(xué)生獲取信息、處理信息的能力，體會處理問題的方法，領(lǐng)悟如何間接測一些不能直接測量的物理量的方法。

3.通過畫速度—時間圖象培養(yǎng)學(xué)生用圖象法處理數(shù)據(jù)的能力，體驗數(shù)學(xué)工具在物理發(fā)展中的作用。

三、情感、態(tài)度與價值觀

1. 體驗實驗中理性思維的重要，既要動手，又要動腦。

2. 感受打點(diǎn)計時器的巧妙設(shè)計思路，，

3. 經(jīng)歷實驗過程，，

教學(xué)重點(diǎn)

1. 學(xué)會使用打點(diǎn)計時器。

2. 能根據(jù)紙帶計算物體運(yùn)動的瞬時速度。

3. 會用描點(diǎn)法描繪物體的速度—時間圖象，

教學(xué)難點(diǎn)

處理紙帶的方法，

教學(xué)準(zhǔn)備

打點(diǎn)計時器、學(xué)生電源、導(dǎo)線、紙帶、刻度尺、小車細(xì)線及鉤碼、坐標(biāo)紙。

教學(xué)過程

一、導(dǎo)入新課

測定物體的速度并不是一件很容易的事情，特別是當(dāng)物體的運(yùn)動速度在不停變化時，測定某時刻的速度更是比較困難的，如上下飛舞的蝴蝶，要確定它某一時刻的速度是很困難的，我們現(xiàn)在只研究直線運(yùn)動的速度的測量問題。

當(dāng)物體沿直線運(yùn)動時，其位移在不斷變化，要研究物體的運(yùn)動，我們首先要準(zhǔn)確記錄物體運(yùn)動的信息.直接測量物體運(yùn)動的速度在技術(shù)上是比較復(fù)雜的，我們在測量時可以嘗試通過測量物體運(yùn)動的時間和位移，再經(jīng)過計算或作圖來判斷物體的運(yùn)動情況。在實驗中，我們可以使用秒表和尺子，直接測量物體運(yùn)動的時間和位移，但當(dāng)物體運(yùn)動速度太快時，采用這種方法的測量誤差較大。打點(diǎn)計時器就是一種記錄物體運(yùn)動位移和時間信息的儀器，我們可以通過測量位移和時間來計算物體運(yùn)動的速度以及速度的變化快慢。

課堂活動

作為同桌的兩位同學(xué)合作，簡易模擬打點(diǎn)計時器。

1. 同桌之間，一位同學(xué)手拿一支彩色畫筆，另一位同學(xué)牽動一條寬約1 cm的長紙帶，使紙帶在筆下沿著直線緩慢向前移動。按照一定的時間間隔點(diǎn)擊紙帶(比如每秒1次，或每秒2次)，比比看，看誰牽動紙帶的速度變化最小。想一想，相鄰兩點(diǎn)的距離跟牽動紙帶的速度有什么關(guān)系?牽動紙帶的快慢不均勻，對相鄰兩點(diǎn)所表示的時間有沒有影響?

2.兩位同學(xué)競走比賽，為了比較他們的運(yùn)動情況，現(xiàn)在讓每位同學(xué)都提著底部穿孔、漏沙比較均勻的兩個沙袋一起競走，然后通過他們的漏沙情況來判斷他們的勻速運(yùn)動情況和加速情況。

以上兩個探究活動目的是讓學(xué)生體驗打點(diǎn)計時器通過打點(diǎn)達(dá)到計時目的的原理。

學(xué)生總結(jié)：相鄰兩點(diǎn)間的距離隨著牽動紙帶的速度的增大而加大，紙帶運(yùn)動的快慢不均勻，點(diǎn)子的間隔也不均勻，但對相鄰兩點(diǎn)間的時間間隔沒有影響。

學(xué)生總結(jié)：參加競走的兩人若運(yùn)動快慢比較穩(wěn)定，則漏沙比較均勻，若加速運(yùn)動，會發(fā)現(xiàn)快的時候漏沙少，慢的時候漏沙多。

二、進(jìn)行新課

教師引導(dǎo)：在以上的活動中，同學(xué)們認(rèn)識到了打點(diǎn)和漏沙可以體現(xiàn)物體運(yùn)動的快慢。今天我們就來學(xué)習(xí)用打點(diǎn)計時器測定物體運(yùn)動速度的方法，并用圖象把這些速度形象地表示出來。

(一)電磁打點(diǎn)計時器

教師布置學(xué)生對照儀器看說明書，引導(dǎo)學(xué)生注意其重點(diǎn)：觀察打點(diǎn)計時器并閱讀其使用說明書，明確電磁打點(diǎn)計時器的結(jié)構(gòu)、各部分的名稱、工作原理及使用方法。

電磁打點(diǎn)計時器是一種使用交流電源的計時儀器，如教材P19圖1.4-1所示。工作電壓為4 ~6 V。當(dāng)電源的頻率是50 Hz時，它每隔0.02 s打一次點(diǎn)。通電以前，把紙帶穿過限位孔，再把套在軸上的復(fù)寫紙片壓在紙帶的上面。當(dāng)接通電源時，線圈產(chǎn)生的交變磁場使振動片(由彈簧鋼制成)磁化，振動片的一端位于永久磁鐵的磁場中。由于振動片的磁極隨著電流方向的改變面不斷變化，在永久磁鐵的磁場作用下，振動片將上下振動，其振動周期與線圈中的電流變化周期一致，即為0.02s.位于振片一端的振針就跟著上下振動起來，這時，如果紙帶運(yùn)動，振針就在紙帶上打出一系列小點(diǎn)。

交流與討論

教師提問：電磁打點(diǎn)計時器使用低壓交流電源工作，大家想一想能不能使用直流電源，為什么?

學(xué)生回答：工作原理中是靠電流方向的改變來改變磁鐵的磁場方向，從而促使振動片上下振動，并且振動片的振動周期與電源的電流變化周期一致。若使用50 Hz的交流電，打點(diǎn)的時間間隔為0.02s.這個值正好是電源頻率的倒數(shù)。

(二)電火花計時器

教師布置學(xué)生對照儀器看說明書，引導(dǎo)學(xué)生注意其重點(diǎn)：觀察打點(diǎn)計時器并閱讀說明書，明確兩種打點(diǎn)計時器的結(jié)構(gòu)、各部分的名稱、工作原理及使用方法。使用時電源插頭直接插在交流220V插座內(nèi)，將裁成圓片(直徑約38mm)的墨粉紙盤的中心孔套在紙盤軸上，將剪切整齊的兩條普通有光白紙帶(20mm×700mm)從彈性卡和紙盤軸之間的限位槽中穿過，并且要讓墨粉紙盤夾在兩條紙帶之間。這樣當(dāng)兩條紙帶運(yùn)動時，也能帶動墨粉紙盤運(yùn)動，當(dāng)按下脈沖輸出開關(guān)時，放電火花不至于始終在墨粉紙盤的同一位置而影響到點(diǎn)跡的清晰度。也可以用上述尺寸的白紙帶和墨粉紙帶(位于下面)做實驗，還可以用兩條白紙帶夾著一條墨粉紙帶做實驗;墨粉紙可以使用比較長的時間，一條白紙帶也可以重復(fù)使用，應(yīng)注意降低實驗成本。

交流與討論

教師提問：從原理上考慮，電火花計時器跟電磁打點(diǎn)計時器相比，哪個更好些，誤差可能會更小?

學(xué)生回答：電火花計時器可能會更好些，因為電磁打點(diǎn)計時器中振針和紙帶間的摩擦?xí)笮?/p>

教師評論并系統(tǒng)總結(jié)：電火花計時器使用中運(yùn)動阻力極小，這種極小阻力來自于紙帶運(yùn)動的本身，而不是打點(diǎn)產(chǎn)生的，因而系統(tǒng)誤差小，計時精度與交流電源頻率的穩(wěn)定程度一致(脈沖周期不大于50μs，這一方面也遠(yuǎn)優(yōu)于電磁打點(diǎn)計時器)，同時它的操作簡易，使用安全可靠(脈沖放電電流平均值不大于5 μA)。

教師提問：打點(diǎn)計時器能記錄哪些信息?

學(xué)生回答：時間和位移。

下面的時間交給學(xué)生自主探究。

課堂練習(xí)

例題：電磁打點(diǎn)計時器的打點(diǎn)周期取決于( )。

A.交流電壓的高低 B.交流電的頻率

C.永久磁鐵的磁性強(qiáng)弱 D.振針與復(fù)寫紙間的距離

答案：B

解析：電磁打點(diǎn)計時器的打點(diǎn)周期，即振針擊打復(fù)寫紙和紙帶的周期，從它利用電磁感應(yīng)打點(diǎn)的原理可知，振針是由振片帶動振動的，而振片上下振動的周期就是線圈中磁場變化的周期，與所用交流電源的電流方向變化周期相對應(yīng)。也就是交流電的周期，等于交流電的頻率的倒數(shù)，即若使用電源的頻率為50Hz，則交流電的周期為1/50s=0.02s。我國使用的交流電頻率統(tǒng)一為50 Hz。

(三)練習(xí)使用打點(diǎn)計時器

學(xué)生自主閱讀教材中的實驗步驟提示。

指導(dǎo)學(xué)生動手練習(xí)使用打點(diǎn)計時器，并引導(dǎo)學(xué)生思考：紙帶上的點(diǎn)與小車的位移和時間是如何對應(yīng)的，怎樣將紙帶上的點(diǎn)變成相關(guān)的數(shù)據(jù)?

交流與討論

針對問題，學(xué)生討論實踐后回答。

問題1.電磁打點(diǎn)計時器中怎樣安放復(fù)寫紙和紙帶的位置?

學(xué)生回答：將復(fù)寫紙?zhí)自趶?fù)寫紙定位銷上，推動調(diào)節(jié)片，可調(diào)節(jié)復(fù)寫紙位置，將紙帶從復(fù)寫紙圓片下穿過。

問題2.振針打的點(diǎn)不清晰或打不出點(diǎn)可能是哪些原因?怎樣調(diào)整?

學(xué)生回答1：可檢查壓紙框的位置是否升高，而阻礙了振動片，振針打不到紙帶上，可將壓紙框向下壓恢復(fù)其原來位置。

學(xué)生回答2：可能是復(fù)寫紙該換新的了。

學(xué)生回答3：可能是振動片的振幅太小，可調(diào)整振動片的位置。

學(xué)生回答4：可能是振針的位置太高，調(diào)整振針的位置，直到打出點(diǎn)為止。

學(xué)生回答5：我選的電壓在4 V和6 V的情況下，打點(diǎn)的清晰度有點(diǎn)差別，電壓高的時候稍清晰，所以可調(diào)高一點(diǎn)電壓。

問題3.開啟電源打點(diǎn)完畢后要及時關(guān)閉電源，這樣做有什么好處?

學(xué)生回答：因打點(diǎn)計時器是按間歇工作設(shè)計的，故長期工作可能會因線圈發(fā)熱而損壞。

投影展示：電火花計時器的紙帶安裝方法(讓學(xué)生閱讀)：

使用電火花計時器在紙帶上打點(diǎn)，安裝紙帶的方法有兩種：一種是用一條紙帶從墨粉盤下穿過，打點(diǎn)時墨粉盤不隨紙帶轉(zhuǎn)動，電火花只將墨粉盤上某一位置的墨粉蒸發(fā)到紙帶上，打出的點(diǎn)跡顏色較淡，打過一條紙帶后要將墨粉盤轉(zhuǎn)一角度再打另一條紙帶。學(xué)生實驗時可采用這一方法。另一種是用兩條紙帶，將墨粉盤夾在中間，拖動紙帶時由于兩條紙帶的摩擦作用，墨粉盤會隨紙帶轉(zhuǎn)動，電火花將墨粉盤上不同位置的墨粉蒸發(fā)到紙帶上，所以打出的點(diǎn)跡顏色較重。墨粉盤上面的一條紙帶沒有點(diǎn)跡，可重復(fù)使用。用一條紙帶打點(diǎn)時，紙帶與打點(diǎn)計時器之間的摩擦阻力較小，用兩條紙帶打點(diǎn)時摩擦阻力較大。不管用哪種方法，打完紙帶后應(yīng)立即切斷電源。

教師提問：處理紙帶時，從能夠看清的某個點(diǎn)開始，往后數(shù)出若干個點(diǎn)。如果數(shù)出n個點(diǎn)，這些點(diǎn)劃分出來的時間間隔數(shù)是多少?

學(xué)生回答：共(n-1)個。

學(xué)生親自手拉紙帶練習(xí)使用打點(diǎn)計時器，自己設(shè)計表格，記錄測量數(shù)據(jù)。

思考與討論

教師提問：怎樣根據(jù)紙帶上的點(diǎn)跡計算紙帶的平均速度?

學(xué)生回答：測出兩個點(diǎn)間的距離，數(shù)一下這兩個點(diǎn)間共有多少個時間間隔，即有多少個0.02 s，用這個總距離去除以所需用的時間。

課堂練習(xí)

如圖1-4-8所示，根據(jù)打點(diǎn)計時器打出的紙帶判斷哪條紙帶表示物體做勻速運(yùn)動?

答案：B的各點(diǎn)分布較為均勻，是勻速運(yùn)動。

(四)用打點(diǎn)計時器測量瞬時速度

思想方法，用某段時間內(nèi)的平均速度粗略代表這段時間內(nèi)的某點(diǎn)的瞬時速度。所取的時間間隔越接近該點(diǎn)，這種描述方法越準(zhǔn)確。

示例：如教材P21圖1.4-5，測量出包括E點(diǎn)在內(nèi)的D、F兩點(diǎn)間的位移和時間，算出紙帶在這兩點(diǎn)間的平均速度，用這個平均速度代表紙帶經(jīng)過E點(diǎn)時的瞬時速度。

可以大致表示E點(diǎn)的瞬時速度，D、F兩點(diǎn)離E點(diǎn)越近，算出的平均速度越接近E點(diǎn)的瞬時速度。然而D、F兩點(diǎn)距離過小則測量誤差增大，應(yīng)該根據(jù)實際情況選取這兩個點(diǎn)。

學(xué)生根據(jù)粗略表示某點(diǎn)瞬時速度的方法，選擇合適的計數(shù)點(diǎn)，測量包含這個點(diǎn)的一段時間內(nèi)的位移，同時記錄對應(yīng)的時間，填入教材P21中設(shè)計好的表1中。

根據(jù)算出剛填完的表1中各點(diǎn)附近的平均速度，把它當(dāng)作計時器打下這些點(diǎn)時的瞬時速度，抄入教材P22表2中。從該表中能粗略看出手拉紙帶運(yùn)動的速度變化情況。

(五)用圖象表示速度

教師提問：剛才我們從表2中的數(shù)據(jù)可以粗略看出我們自己手拉紙帶運(yùn)動的速度變化情況，圖象是表示變化規(guī)律的好方法，我們可以用圖象來描述物體的速度變化情況，那么怎樣用圖象來表示物體運(yùn)動的速度呢?請同學(xué)們先看課文并回答。

學(xué)生回答：在方格紙上建立直角坐標(biāo)系，用縱坐標(biāo)表示物體運(yùn)動的速度，用橫坐標(biāo)表示時間，根據(jù)表中各時刻的速度.將(v，t)作為一組坐標(biāo)在圖象中描點(diǎn)，將點(diǎn)連線后得出的圖象稱為速度一時間圖象(v-t圖象)，簡稱速度圖象。

學(xué)生具體操作描點(diǎn)。

教師引導(dǎo)：我們從根據(jù)實測數(shù)據(jù)所描的點(diǎn)，可以從這些點(diǎn)的走向大致看出紙帶速度的變化規(guī)律。為了更清晰，你可以把這些點(diǎn)用折線連起來。

在老師的提示和幫助下連線。

教師總結(jié)：速度的實際變化應(yīng)該是比較平滑的，所以，如果用一條平滑的曲線來“擬合”這些點(diǎn)，曲線反映的n規(guī)律應(yīng)該與實際情況更接近。

指導(dǎo)學(xué)生換用紅色筆用平滑的線將剛才描過的點(diǎn)再重新描畫一遍。

教師引導(dǎo)：我們現(xiàn)在來觀察圖象，可以更形象直觀地顯示自己手拉紙帶的運(yùn)動情況。

說一說：

百米賽跑時運(yùn)動員的速度從始至終是不變的嗎?如果有變化，你估計是怎樣變化的?某位運(yùn)動員的百米賽跑的成績是10.57s，按照你的估計畫出他在這段時間的v-t圖象的草圖。

如果是沒有受過訓(xùn)練的同學(xué)跑百米，他的v-t圖象的形狀可能有什么不同?

參考提示：運(yùn)動員的百米賽跑中，速度變化較大。大致可以分為三個階段：啟動階段，速度從零迅速增大;中間階段，這一階段速度幾乎不變;沖刺階段，速度逐漸增到最大。

若是沒有受過訓(xùn)練的同學(xué)跑百米，他的速度可能是先增加到最大，然后又逐漸減小。

實踐與拓展：

在學(xué)校舉行的秋季運(yùn)動會中，某同學(xué)獲得了高一級100米賽跑的第一名，他的成績是12.21s，按照你的估計畫出他在比賽過程中的v-t圖象。(思考提示：這位同學(xué)賽跑時的速度從始至終都是不變的嗎?如果有變化，你估計是怎樣的變化?把這種變化用圖線表示出來時，要考慮哪些描述運(yùn)動的物理量?)

解析：100米賽跑時這位同學(xué)的速度不是從始至終保持不變的。起跑時從靜止開始加速，速度迅速增大，然后以大致相等的速度完成后段路程。該運(yùn)動員的速度圖象要求具有的特征：(1)速度圖線從零開始。(2)能反映開始的加速段和后來的勻速，圖線前段較陡，后段較平緩。(3)圖線所圈的面積約為100米，可通過數(shù)格的方法進(jìn)行，大于半格的算一個，小于半格的不算。

三、課堂小結(jié)

電磁打點(diǎn)計時器和電火花計時器都是記錄運(yùn)動物體在一定時間間隔內(nèi)位移的儀器。v-t圖象：表示做直線運(yùn)動物體的速度隨時間變化的規(guī)律。某段時間圖線與時間軸圍成的面積值表示該段時間內(nèi)物體通過的位移大小。形狀一樣的圖線，在不同圖象中所表示的物理規(guī)律不同。

四、布置作業(yè)

教材P24、25問題與練習(xí)1～4題。

五、板書設(shè)計

1.4 實驗：用打點(diǎn)計時器測速度

1.電磁打點(diǎn)計時器：靠電磁感應(yīng)帶動探針振動通過復(fù)寫紙打點(diǎn)。

2.電火花計時器：靠產(chǎn)生電火花放電蒸發(fā)墨粉打點(diǎn)。

3.計時器的使用：注重使用方法和領(lǐng)悟注意事項。

4.測量瞬時速度：用包含某點(diǎn)在內(nèi)的一段時間內(nèi)的平均速度粗略表示該點(diǎn)的瞬時速度。

5.速度時間圖象：以時間為橫軸，速度為縱軸，描點(diǎn)連線作圖。

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