练习使用打点计时器
一、教学目标:
1、知识与技能
(1)了解打点计时器的计时原理,会安装并使用打点计时器
(2)理解纸带中包含的物体运动的信息(时间、位置、时刻) ,并根据纸带测量物体速度。
(3)明确v-t 图象的物理意义、描点法画图象的方法,并能画出该实验中的速度一时间图象从、图象中获取有用的信息.
2、过程与方法
(1)通过实验得出物体的运动信息,用数学方法表述出来,培养学生获取信息、处理信息的能力,体会处理问题的方法,领悟如何间接测一些不能直接测量的物理量的方法.
(2)通过画速度一时间图象培养学生用图象法处理数据的能力,体验数学工具在物理发展中的作用.
(3)体验实验中理性思维的重要,既要动手,更要动脑.
3、情感态度与价值观
(1)感受打点计时器的巧妙设计思路,体会物理原理在解决实际问题中的指导作用,增强将物理知识应用于生活实际的意识.
(2)经历实验过程,体验科学实验过程的艰辛与喜悦,并乐于探索自然界的奥妙.
(3)体验用图象的方法描述物理现象的乐趣,培养用数学方法处理物理问题的意识、敢于创新和实事求是的科学态度和科学精神.
(4)培养合作与交流的精神,有将自己的见解与他人交流的愿望,养成在合作中既坚持原则又尊重他人的习惯.
二、教学重点、难点:
1、教学重点:
(1)学会使用打点计时器.
(2)会用描点法描绘物体的速度一时间图象,并从中获取物理信息.
2、教学难点:
用描点法画图象的能力.
三、教学方法:
探究法、讲授法、讨论法
教具准备:
多媒体课件、电磁打点计时器、电火花计时器、学生电源、导线、纸带.
教学过程:
一、打点计时器的分类
师:同学们翻开书本第19页,通过预习,书上给我们介绍了哪两种打点计时器? 生:电磁打点计时器和电火花打点计时器.
(1)电磁打点计时器
师:我们首先来学习电磁打点计时器的内容,阅读书本第19页的内容抢答电磁打点计时器的结构、特点:(边提问,边写板书,提醒学生做好笔记)
师:介绍工作原理(展示PPT ,讲解原理,指导学生抄录):接通交变电源,线圈中产生周期性变化的磁场,振动片被磁化,它的极性随线圈中磁场的变化而变化,于是振动片与永磁体之间产生周期性的引力和斥力,振动片就上下振动,于是带动振针振动,振针压在复写纸上就会在纸带上打下点. 。
使用步骤:
师:再次浏览第19页的内容,说出纸带的安装位置的?
生:穿过限位孔,安装在复写纸的下方.
师:安装在复写纸下方是振针压在复写纸上时,可以在纸带上打上点,为什么要穿过限位孔呢?
生:防止纸带左右滑动.
师:如果纸带滑动得厉害,会影响后期的数据采集,或者根本打不上连续的点. 有同学产生这样的疑问吗?为什么复写纸会是圆的呢?
(教师用手拉动安装好的纸带,让学生看到复写纸在转动,引导学生得出“复写纸做成圆形,是为了方便转动,保证点的清晰”的结论. )
师:纸带安装好后,开始使用电磁打点计时器的时候,先做什么?
生:先接通电源,待振针稳定后再开始操作.
师:介绍“计时点”和“计数点”(教师画出一条模拟的纸带):相邻两个计时点间的时间间隔为0.02s ,同时计时点间的距离也很小,为了减小误差,我们可以选取某些计时点,比如1、2中间隔两个计时点,2、3中间也隔两个,3、4中间还是隔两个,我们给选出的点另外命名叫:计数点.
我们看一下,这里的四个点有三个间隔,所以,n 个点有几个间隔?
生:n-1个间隔.
师:我们学习了电磁打点计时器的相关原理,那么应该如何利用电磁打点计时器测运动规律呢?(教师手动示范电磁打点计时器打点)
学生观察老师打点.
师:老手刚才打出的纸带能反映什么问题?
生:运动的时间,某时刻对应的位置.
师:我们还可以间接测出哪些物理量?
生:速度、位移.
师:位移是用末位置坐标减初位置坐标,你是怎样得到速度的?
生:计算得到.
师:计算出速度之后,我们可以怎样直观地观察出速度的变化规律?
生:画v-t 图像.
师:假设这就是我们算到的几个速度.
(教师画出模拟的v-t 图像散点图)
我用直线将点两两连接起来. 有谁能猜测出老师的心理:为什么会想到把点连接起 来?
生:方便研究速度随时间的变化规律.
师:速度的变化是平滑的,不可能忽上忽下,那么,老师在这里用这条折线连接各点,好吗?阅读书本第22页的内容。
生:要用平滑的曲线连接.
师:如何理解平滑?
生:就是要让更多的点在线上或者尽可能分布在线的两侧.
师:刚才老师是用手拉动纸带的,如果换成小车,如何利用打点计时器研究小车运动规律呢?
生:把小车和纸带连在一起.
(2)电火花打点计时器
师:电磁打点计时器由于有振针与纸带的接触,在纸带运动的过程中,会产生较大的摩擦,从而会有较大的实验误差,为了减小这种误差,我们在实验中就用到实验室为我们
准备好的电火花打点计时器. 阅读书本第20页的内容,回答我的问题.
总结两打点计时器的区别:电磁打点计时器:振针和复写纸配合打点.
电火花打点计时器:电火花和墨粉盘配合打点.
师:开始动手实验(学生练习打点,教师在学生中间帮助解决问题,收集有代表性的纸带)
二、实验中纸带上点的分析
师:老师收集了几根有代表性的纸带,我们来看看出现问题的原因.
标准的纸带打出的点应该是这样一系列的小圆点:. . . . . . . . .
(1)有的纸带上只有几个点,说明:物体被释放前没有紧靠打点计时器,没有充分利用纸带.
(2)一段很长的线或者没有点:接的是直流电.
(3)点划线或者短线(演示什么是点划线):振针压纸带过紧,针与纸带接触的时间长,使点迹变成了线迹.
(4)打出的是双圆点:指针松动.
(5)如果电源频率不稳定还能打点吗?
生:仍然可以打出点,但无规律.
(6)如果是电压不稳定呢?
生:不影响打点的时间间隔,只影响打点的清晰程度.
三、课堂小结
指导学生横向比较记忆两种打点计时器的工作电压、工作原理、结构.
强调电磁打点计时器的使用步骤.
四、布置作业:纸带处理并完成实验报告册
主板书:
一、打点计时器种类 ①电磁打点计时器
②电火花打点计时器
(1)电磁打点计时器
工作电压:10V 以下低压交流电 f=50Hz 表示每隔t=1/f=0.02s 打一个点 结构:
工作原理:
使用步骤:(看书)先接通电源,待振针稳定后再开始操作.
纸带能直接反映:运动的时间,某时刻对应的位置.
(2)电火花打点计时器:
工作电压:220V 交变电压 ,0.02s 打一个点
工作原理:
区别:电磁:振针和复写纸
电火花:电火花和墨粉盘
二、实验中纸带上点的分析
练习使用打点计时器
一、教学目标:
1、知识与技能
(1)了解打点计时器的计时原理,会安装并使用打点计时器
(2)理解纸带中包含的物体运动的信息(时间、位置、时刻) ,并根据纸带测量物体速度。
(3)明确v-t 图象的物理意义、描点法画图象的方法,并能画出该实验中的速度一时间图象从、图象中获取有用的信息.
2、过程与方法
(1)通过实验得出物体的运动信息,用数学方法表述出来,培养学生获取信息、处理信息的能力,体会处理问题的方法,领悟如何间接测一些不能直接测量的物理量的方法.
(2)通过画速度一时间图象培养学生用图象法处理数据的能力,体验数学工具在物理发展中的作用.
(3)体验实验中理性思维的重要,既要动手,更要动脑.
3、情感态度与价值观
(1)感受打点计时器的巧妙设计思路,体会物理原理在解决实际问题中的指导作用,增强将物理知识应用于生活实际的意识.
(2)经历实验过程,体验科学实验过程的艰辛与喜悦,并乐于探索自然界的奥妙.
(3)体验用图象的方法描述物理现象的乐趣,培养用数学方法处理物理问题的意识、敢于创新和实事求是的科学态度和科学精神.
(4)培养合作与交流的精神,有将自己的见解与他人交流的愿望,养成在合作中既坚持原则又尊重他人的习惯.
二、教学重点、难点:
1、教学重点:
(1)学会使用打点计时器.
(2)会用描点法描绘物体的速度一时间图象,并从中获取物理信息.
2、教学难点:
用描点法画图象的能力.
三、教学方法:
探究法、讲授法、讨论法
教具准备:
多媒体课件、电磁打点计时器、电火花计时器、学生电源、导线、纸带.
教学过程:
一、打点计时器的分类
师:同学们翻开书本第19页,通过预习,书上给我们介绍了哪两种打点计时器? 生:电磁打点计时器和电火花打点计时器.
(1)电磁打点计时器
师:我们首先来学习电磁打点计时器的内容,阅读书本第19页的内容抢答电磁打点计时器的结构、特点:(边提问,边写板书,提醒学生做好笔记)
师:介绍工作原理(展示PPT ,讲解原理,指导学生抄录):接通交变电源,线圈中产生周期性变化的磁场,振动片被磁化,它的极性随线圈中磁场的变化而变化,于是振动片与永磁体之间产生周期性的引力和斥力,振动片就上下振动,于是带动振针振动,振针压在复写纸上就会在纸带上打下点. 。
使用步骤:
师:再次浏览第19页的内容,说出纸带的安装位置的?
生:穿过限位孔,安装在复写纸的下方.
师:安装在复写纸下方是振针压在复写纸上时,可以在纸带上打上点,为什么要穿过限位孔呢?
生:防止纸带左右滑动.
师:如果纸带滑动得厉害,会影响后期的数据采集,或者根本打不上连续的点. 有同学产生这样的疑问吗?为什么复写纸会是圆的呢?
(教师用手拉动安装好的纸带,让学生看到复写纸在转动,引导学生得出“复写纸做成圆形,是为了方便转动,保证点的清晰”的结论. )
师:纸带安装好后,开始使用电磁打点计时器的时候,先做什么?
生:先接通电源,待振针稳定后再开始操作.
师:介绍“计时点”和“计数点”(教师画出一条模拟的纸带):相邻两个计时点间的时间间隔为0.02s ,同时计时点间的距离也很小,为了减小误差,我们可以选取某些计时点,比如1、2中间隔两个计时点,2、3中间也隔两个,3、4中间还是隔两个,我们给选出的点另外命名叫:计数点.
我们看一下,这里的四个点有三个间隔,所以,n 个点有几个间隔?
生:n-1个间隔.
师:我们学习了电磁打点计时器的相关原理,那么应该如何利用电磁打点计时器测运动规律呢?(教师手动示范电磁打点计时器打点)
学生观察老师打点.
师:老手刚才打出的纸带能反映什么问题?
生:运动的时间,某时刻对应的位置.
师:我们还可以间接测出哪些物理量?
生:速度、位移.
师:位移是用末位置坐标减初位置坐标,你是怎样得到速度的?
生:计算得到.
师:计算出速度之后,我们可以怎样直观地观察出速度的变化规律?
生:画v-t 图像.
师:假设这就是我们算到的几个速度.
(教师画出模拟的v-t 图像散点图)
我用直线将点两两连接起来. 有谁能猜测出老师的心理:为什么会想到把点连接起 来?
生:方便研究速度随时间的变化规律.
师:速度的变化是平滑的,不可能忽上忽下,那么,老师在这里用这条折线连接各点,好吗?阅读书本第22页的内容。
生:要用平滑的曲线连接.
师:如何理解平滑?
生:就是要让更多的点在线上或者尽可能分布在线的两侧.
师:刚才老师是用手拉动纸带的,如果换成小车,如何利用打点计时器研究小车运动规律呢?
生:把小车和纸带连在一起.
(2)电火花打点计时器
师:电磁打点计时器由于有振针与纸带的接触,在纸带运动的过程中,会产生较大的摩擦,从而会有较大的实验误差,为了减小这种误差,我们在实验中就用到实验室为我们
准备好的电火花打点计时器. 阅读书本第20页的内容,回答我的问题.
总结两打点计时器的区别:电磁打点计时器:振针和复写纸配合打点.
电火花打点计时器:电火花和墨粉盘配合打点.
师:开始动手实验(学生练习打点,教师在学生中间帮助解决问题,收集有代表性的纸带)
二、实验中纸带上点的分析
师:老师收集了几根有代表性的纸带,我们来看看出现问题的原因.
标准的纸带打出的点应该是这样一系列的小圆点:. . . . . . . . .
(1)有的纸带上只有几个点,说明:物体被释放前没有紧靠打点计时器,没有充分利用纸带.
(2)一段很长的线或者没有点:接的是直流电.
(3)点划线或者短线(演示什么是点划线):振针压纸带过紧,针与纸带接触的时间长,使点迹变成了线迹.
(4)打出的是双圆点:指针松动.
(5)如果电源频率不稳定还能打点吗?
生:仍然可以打出点,但无规律.
(6)如果是电压不稳定呢?
生:不影响打点的时间间隔,只影响打点的清晰程度.
三、课堂小结
指导学生横向比较记忆两种打点计时器的工作电压、工作原理、结构.
强调电磁打点计时器的使用步骤.
四、布置作业:纸带处理并完成实验报告册
主板书:
一、打点计时器种类 ①电磁打点计时器
②电火花打点计时器
(1)电磁打点计时器
工作电压:10V 以下低压交流电 f=50Hz 表示每隔t=1/f=0.02s 打一个点 结构:
工作原理:
使用步骤:(看书)先接通电源,待振针稳定后再开始操作.
纸带能直接反映:运动的时间,某时刻对应的位置.
(2)电火花打点计时器:
工作电压:220V 交变电压 ,0.02s 打一个点
工作原理:
区别:电磁:振针和复写纸
电火花:电火花和墨粉盘
二、实验中纸带上点的分析