学习主题

用打点计时器测速度

学科

高中物理

年级

高一

时长

40或45分钟

背景

分析

将实验教学与其他教学内容紧密地结合在一起的教学形式是这次实验教学的一个特点。本节实验要求全体学生都必须完成。第一次实验课应向学生介绍实验室要求及安全注意事项。最好让学生课前阅读一下教科书中“学生实验”部分的内容，不要求完全读懂，主要是让学生对物理实验有所了解，对物理实验的意义有所认识。具有巩固加强的作用。

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）。

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-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-时间图象，能从图象中获取有用的信息。

问题

框架

①怎样确保测量的速度是平均速度？②如何判断物体速度的变化？

方法

策略

①课前了解打点计时器的工作原理及使用说明。②教师演示法。

教学活动设计

课前学习活动

活动目标

课堂实验能更精确测量值带的速度。

了解打点计时器的工作原理和使用说明。

支撑材料

打点计时器及其使用说明。

课堂教学活动

活动目标

步    骤

一、新课引入

测定物体的速度并不是一件很容易的事情，特别是当物体的运动速度在不停变化时，测定某时刻的速度更是比较困难的。我们现在只研究直线运动的速度的测量问题。

当物体沿直线运动时，其位移在不断变化，要研究物体的运动，我们首先要准确记录物体运动的信息。在实验中，我们可以使用秒表和尺子，直接测量物体运动的时间和位移，但当物体运动速度太快时，采用这种方法的测量误差较大。打点计时器就是一种记录物体运动位移和时间信息的仪器，我们可以通过测量位移和时间来计算物体运动的速度以及速度的变化快慢。

今天我们就来学习用打点计时器测定物体运动速度的方法，并用图象把这些速度形象地表示出来。

二、新课讲解

电磁打点计时器

教师布置学生对照仪器看说明书，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。

电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，如图所示，工作电压为4V~6V。当电源的频率是50Hz时，它每隔0.02s打一次点。通电以前，把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面，当接通电源后，线圈产生的交变磁场使振动片（由弹簧钢制成）磁化，振动片的一端位于永久磁铁的磁场中。由于振动片的磁极随着电流方向的改变而不断变化，在永久磁铁的磁场作用下，振动片将上下振动，其振动周期与线圈中的电流变化周期一致，即为0.02s。位于振片一端的振针就跟着上下振动起来，这时，如果纸带运动，振针就在纸带上打出一系列小点。

电火花计时器

教师布置学生对照仪器看说明书，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。使用时电源插头直接插在交流220V插座内，将裁成圆片（直径约38mm）的墨粉纸盘的中心孔套在纸盘轴上，将剪切整齐的两条普通有光白纸带（20mm×700mm）从弹性卡和纸盘轴之间的限位槽中穿过，并且要让墨粉纸盘夹在两条纸带之间。这样当两条纸带运动时，也能带动墨粉纸盘运动，当按下脉冲输出开关时，放电火花不至于始终在墨粉纸盘的同一位置而影响到点迹的清晰度。也可以用上述尺寸的白纸带和墨粉纸带（位于下面）做实验，还可以用两条白纸带夹着一条墨粉纸带做实验；墨粉纸可以使用比较长的时间，一条白纸带也可以重复使用，应注意降低实验成本。

交流与讨论：

（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？

练习使用打点计时器

学生自主阅读教材中的实验步骤提示。

指导学生动手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？

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？

练习使用打点计时器

学生自主阅读教材中的实验步骤提示。指导学生动手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？

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？

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？

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？

板书设计

实验：用打点计时器测速度

1．电磁打点计时器：靠电磁感应带动探针振动通过复写纸打点。

2．电火花计时器：靠产生电火花放电蒸发墨粉打点。

3．计时器的使用：注意使用方法和领悟注意事项。

4．测量瞬时速度：用包含某点在内的一段时间内的平均速度粗略表示该点瞬时速度。

5．速度-时间图象：以时间为横轴，速度为纵轴，描点连线作图象。

评价设计

课后作业（活动）

活动目标

作业（活动）要求

支撑材料

附件一