:用打点计时器测速度教学设计

江苏省郑梁梅高级中学 吴祥恩 电话：136xxxxxxxx 邮箱：zlmwxe@163.com 设计说明

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

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

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

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：自主探究、合作交流

教学资源

1

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

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。

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。

2

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

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Δx和时间Δt，算出纸带在这两点间的平均速度v=

速度。

?x，用这个平均速度代表纸带经过E点时的瞬时?t

?x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

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，测量包含这个点的一段时间内的位移Δx，同时记录对应的时间Δt，填入教材第21页中设计好的表1中。.

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根据v=?x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?t

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、v—t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？）

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 4

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：（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

1、教材第24～25页“问题与练习”

2、完成实验报告

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

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

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：

5

（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.

正如设计思路中所谈到的一样，本课是高中阶段的第一堂涉及实验的课程，而且又是既重要又较难的实验，上好本堂课是很不容易的，要注意以下几个关键点：

1、打点计时器的原理及数据处理。

2、引导学生处理实验过程中出现的各种问题。（如：打不出点或点迹颜色过淡等）

3、如何作好v-t图象？及作图的一般步骤。

6

 

第二篇：实验用打点计时器

第四节  实验：用打点计时器测速度

【目标要求】

1．  知识与技能

了解和练习使用电火花计时器和电磁打点计时器。测定平均速度，画出v-t图象

了解用图象研究物理问题的方法

知道什么是速度时间图象，知道速度时间图象的物理意义。以及如何用图象来表示速度和时间的关系

２．过程与方法

认识数学中的函数图象在物理学中的作用,实验时注意培养学生的操作习惯，培养学生具有一定的信息收集和处理能力，分析、解决问题能力

３．情感、态度与价值观

乐于探究与日常生活有关的物理学问题，初步体验探索自然规律的艰辛与喜悦，有主动与他人合作的精神

【巩固教材—稳扎稳打】

1．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．平均速度    C．位移     D．瞬时速度

2．某同学将纸带穿过限位孔，接通打点计时器的电源，拉动纸带，但在纸带上打不上点，其可能原因是                                                       (      )

A．复写纸放反      B．使用了直流电源     C．振针过短     D．纸带运动过快

3．小车拖动的纸带经过打点计时器后，在纸带上留下的点中有6个连续清晰的点，测出这6个点间的距离为18 cm，则                                        (      )

A．小车运动的平均速度为0.03m/s

B．小车运动的平均速度为1.5m/s

C．小车运动的平均速度为1.8m/s

D．小车运动的平均速度为180m/s

4．某同学用手水平地拉动纸带通过打点计时器后，纸带上打下了一列点，他要根据这些点计算纸带运动的平均速度，下列操作正确的是                         (      )

A．他首先查清共有多少个点

B．首先从第一个能看清的点数起，查清共有多少个点

C．分别测出每两个相邻清晰点间的距离，然后相加，把相加的结果作为所有能看清点间的长度，用来计算平均速度

D．分别测出每两个相邻清晰点间的距离，用来计算各段的平均速度

【重难突破—重拳出击】

1．打点计时器打点的周期，决定于                                          (      )

A．交流电压的高低          B. 交流电的频率；

C．永久磁铁的磁性强弱；    D. 振针与复写纸间的距离．

2. 在“练习使用打点计时器”的实验中，下列操作正确的是               (      )

A．打点前，小车应靠近打点计时器，要先接通电源，待计时器开始打点再释放小车；

B．要舍去纸带上密集点，然后选取计数点。

C．打点频率为50Hz，每四个点取一个计数点，则计数点之间的时间间隔为0.01S。

D．实验中应使小车速度尽量小些。

3. 一学生在练习使用电磁打点计时器时，纸带上打出的不是圆点，而是一些短线，这可能是因为                                                           (      )

A．打点计时器错接在直流电源上；

B．电源电压不稳定；

C．打点计时器使用的电压频率不稳定；

D．振针到复写纸片的距离太小

4． 某物体的v-t图象如图1-3所示，则该物体      (      )

A．做往复运动             B．做匀速直线运动  

C．朝某一方向做直线运动   D．以上说法均不正确

5．在练习使用打点计时器的实验中，某同学操作中有以下实验步骤，步骤顺序排列正确的是                                                                   (      )

  ① 把计时器上的电源插头插在交流220 V电源插座上，按下脉冲输出开关，用手水平的拉动两条纸带，纸带上就打下一列小点

  ② 把电火花计时器固定在桌子上

  ③ 将纸带穿过打点计时器的限位孔，检查墨粉纸盘是否已经正确的套在纸盘轴上，检查两条白纸带是否已经正确的穿好，墨粉纸盘是否已经夹在两条白纸带之间

④ 用刻度尺测量纸带通过的距离x

  ⑤ 取下纸带数一下纸带上共有多少个点，记为N，则点子的间隔数为（N -1），纸带的运动时间为（N -1）0.02 s

   ⑥ 计算纸带运动的平均速度： v=Δx/Δt, 把结果填入下表：

  A．①②③④⑤⑥  B. ②③①④⑤⑥   C. ②③①⑤④⑥   D. ②①③⑤④⑥

6．某人在练习使用打点计时器的实验中拉动纸带经0.4 s在纸带上应打下的计时点数目为(     )

   A. 19个   B. 20个     C. 21个   D.22个

7. 如果前0.1 s内起动过慢，计时点密集，他取了这段纸带并选取每5个计时点作为计数点,相邻两个计数点间的时间间隔为多少秒                                  (      )

   A．0.1 s   B. 0.08 s   C. 0.06 s   D. 0.04 s

8. 质量都是m的物体在水平面上沿直线运动，图1-4中，A、B、C、D是它的运动图象，由图象可知                                                          (      )

A．图B表明物体做匀速运动

B．图C表明物体做减速直线运动

C．图D表明物体做加速直线运动

D．图A表明物体做匀速运动

【巩固提高—登峰揽月】

13．如图1-5所示是用打点计时器测瞬时速度实验时得到的一条纸带的一部分，从0点开始依照打点的先后依次标为0、1、2、3、4、5、6，现在量得0、1间的距离x₁=5.18 cm，1、2间的距离x₂=4.40 cm，2、3间的距离x₃=3.62 cm， 3、4间的距离x₄=2.78 cm，4、5间的距离x₅=2.00 cm，5、6间的距离x₆=1.22 cm （f=50Hz）

⑴根据上面记录，计算打点计时器在打1、2、3、4、5点时的速度并填在下表中。

⑵根据（1）中表格，在图1-6中画出小车的速度时间图象。并说明小车速度变化特点。

 

【课外拓展—超越自我】

移动式测速方法

移动式测速方法是将测速仪放在警车内，警车在路上巡逻时测速仪对准被测车辆进行测速，根据车辆在高速公路行驶速度的有关规定，在系统预先设定各种车型正常的行驶速度（考虑到误差问题可适当放松限速范围），当测量到车辆超速时抓拍系统就自动抓拍或录像。它的优点：1．违章超速行驶的车辆在高速公路出口交费时可当场被处罚，提高了公安部门的执法效率。２．由于有图片和数字证据，提高了执法的公平性和公证性。但也存在缺点：１．由于在测速时牵涉到警车和被测车辆的相对速度问题，在技术处理上相对繁琐。2．由于司机受教育的程度不同，文化素质参差不齐，部分司机见到前方有警车巡逻就会减速驾驶，但没有警车巡逻的路段又会违章超速，不能从根本上制止司机超速驾驶。3．不能做到全天候全路段测速。4．上路测速增加了公安部门的警力和物力。

第四节  实验：用打点计时器测速度

【巩固教材—稳扎稳打】

1.AC  2.ABC  3.C  4.B

【重难突破—重拳出击】

1.B  2.AB  3.D  4.C 5.C  6.C   7.C  8.BCD

【巩固提高—登峰揽月】

1．（1）如下表

（2）如图-3