高中物理 13记录物体的运动信息教案4 粤教版必修1.docx
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高中物理 13记录物体的运动信息教案4 粤教版必修1.docx
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高中物理13记录物体的运动信息教案4粤教版必修1
2019-2020年高中物理1.3记录物体的运动信息教案4粤教版必修1
一、教学目标
知识与技能:
1.了解电磁打点计时器和电火花打点计时器的基本构成,知道打点计时器的计时原理,并学会使用打点计时器。
2.通过实例学会根据纸带上的点分析速度的变化情况,并学会测定平均速度。
3.通过实例学会用打点计时器测量瞬时速度。
4.学会用图象表示速度变化规律的方法,理解用平滑曲线“拟合”坐标系中描出的点来反映客观规律的思想。
过程与方法:
1.通过学生自己看打点计时器的说明书,培养学生独立学习的能力.
2.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.
3.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.
4.体验实验中理性思维的重要,既要动手,更要动脑.
5.经历科学探究过程,认识科学探究的意义,尝试应用科学探究的方法研究物体运动.
情感态度与价值观:
1、体验实验中理性思维的重要,即要动手,又要动脑
2、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实际生活的意识
3、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秘
二、教学内容剖析
本节课的地位和作用:
打点计时器是高中阶段学习的一个重要的计时仪器,通过本节课的学习要掌握打点计时器的工作原理和操作方法为后面对打点计时器的应用打下良好的基础。
本节课教学重点:
1、学会使用打点计时器
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
本节课教学难点:
处理纸带的方法,用描点法画图象的能力
三、教学思路与方法
注重培养学生的实验素质,实验课以学生活动为主,各种活动应有序进行。
指导学生阅读课文、说明卡,对照课文和说明卡观察仪器结构、了解仪器功能、操作要领。
认真观察实验现象,小组之间可以交流、对比实验情况。
如有意识的变速拉动纸带,观察纸带上打出的点起始部分、中间部分、最后部分有什么变化?
其他小组打出的点有什么不同,这些差异都说明什么问题?
以提高对实验现象的观察力。
要求学生尊重原始测量的数据,不能随意改动,实验测量的原始数据是研究实验想象,寻找结论和规律的基本依据,也是检验、评价实验结果的依据。
尊重原始测量数据,是良好实验素质和可科学精神的具体体现。
四、教学准备
打点计时器,学生电源,导线,纸带,刻度尺,小车细线及钩码,坐标纸
五、课堂教学设计
教学
环节
教学内容
师生互动
设计意图
备注
引入
测定物体的运动速度并不是一件容易的事,特别是物体的速度在不断变化时.为了简化我们今天只研究物体的直线运动.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的运动信息.怎样记录呢?
师:
提出设想:
请两位同学合作用彩笔和纸带模拟打点计时器
生:
思考讨论1.彩笔打出的点能不能准确记录纸带的位置?
2.在打点时间间隔大致相同的情况下,纸带拉动的快慢对纸带上点的间隔有无影响?
师:
总结:
彩笔打出的点可以记录纸带的位置.但在打点时间间隔大致相同的情况下,纸带拉动的快慢对纸带上点的间隔有影响(拉的越慢纸带上点越密,反之就会越稀疏)考虑到用手打点的时间间隔不能准确相等,所以无法准确测定物体的运动速度.原因在哪?
生:
原因出在用手打点时的时间间隔不能严格相等,要是有一台打点时间间隔严格相等的仪器问题就可以解决了。
培养学生动手实验的能力以及分析实验的能力
电磁打点计时器
电磁打点计时器是一种使用交流电的计时仪器.工作电压为4—6V.当电源频率为50Hz时,打点计时器每隔0.02s打一个点.通电前把纸带穿过限位孔并压在复写纸的下面.通电时,线圈产生的交变磁场使振动片磁化,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,在永久磁铁的作用下,振动片将上下振动.其振动周期与线圈中交流电的周期一致,即为0.02s.如果纸带运动振动片一端的振针就会在纸带上打出一系列的点.
师:
布置学生仔细观察实物,阅读说明书
生:
对照实物认真阅读说明书。
思考:
电磁打点计时器用低压交流电源工作,能不能用直流电源呢,为什么?
师:
总结若使用直流电振动片将无法振动,打点计时器将打不出点!
培养学生的观察能力和思考解决问题的能力。
电火花打点计时器
电火花打点计时器的工作电压是220V的交流电.使用时将电源插头直接插在交流220V插座内就可以了.点火花打点计时器用墨粉和电火花打点.墨粉盘夹在两条纸带之间,当按下脉冲输出开关时会产生高温电火花,高温电火花可以使墨粉汽化在纸带上.当输入交流电的频率是50Hz时,电火花打点计时器也每隔0.02s打一个点.
师:
布置学生阅读电火花打点计时器的说明书,明确打点计时器的结构,各个部分的名称,工作原理及使用方法.
生:
对照实物认真阅读说明书。
思考:
电火花打点计时器用220伏交流电源工作,能不能用直流电源呢,为什么?
师:
从原理上讲两种打点计时器哪中误差更小,为什么?
生:
讨论思考
师:
总结:
电磁打点计时器使用时阻力较大:
阻力包括振针和纸带间的摩擦以及限位孔和纸带间的摩擦.而电火花打点计时器在使用过程中阻力极小,这极小的阻力来自纸带运动的本身而不是打点时产生的,因而系统误差较小.同时电火花打点计时器操作简易,安全可靠.
培养学生的观察能力和思考解决问题的能力。
练习使用打点计时器
练习使用打点计时器主要包括两个方面,一是打点计时器的安装,特别是纸带的安装;二是用纸带上的点研究物体的运动
师:
电磁打点计时器中怎样安放复写纸和纸带?
生:
讨论回答
师:
将复写纸套在复写纸定位销上,推动调节片可以调节复写纸位置.将纸带从复写纸圆片下穿过即可。
师:
总结,振针打的点不清晰或打不出点可能有哪些情况?
怎样调节?
生:
讨论回答
师:
总结,1.可能是复写纸该换新的了
2.可能是振动片的振动幅度太小了,可以调节振动片的位置
3.可检查压纸框的位置是否升高而阻碍了振动片使振针打不到纸带上,可将压纸框向下调节到原来的位置
4.可能是振针的位置太高,调节振针直到能打出点为止
5.可能是选择的4—6V的电压太低,可适当调高电压,但不得超过10V
师:
让学生在教师的指导下按步骤有序操作
生:
亲自动手操作牵拉纸带进行实验,体会运动速度变化情况,注意测量点与打点的区别,并学会灵活选定测量点。
师:
怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度?
生:
讨论回答
师:
总结:
测出两个点的距离,数出两个点之间有n段时间间隔,则.在用公式
即可计算出平均速度
培养学生规范进行实验操作的习惯
小结
电磁打点计时器和电火花计时器都是记录运动物体在一定时间间隔内位移的仪器.
师:
引导总结
生:
自主总结
培养学生的自主总结能力
布置作业
1、材第10页练习.
2、实际动手操作打点计时器,练习打点计时器的正确使用
六、视野拓展
J0201-1型数字计时器使用方法
(1)使用前的检查与调整:
第一步,先不插入光电门,把功能转换开关K1拨向S1计时档,打开电源开关,数码管应跳字。
第二步,把两个光电门分别插入输入插座“Ⅰ”、“Ⅱ”,数码管应停止跳字;如果仍不断跳字,表明光电门的发光管光线没照准接受管,或者光电门的四芯插头没插好,应仔细加以调整,直至数码管停止跳字为止。
第三步,检查清零性能,按一下“复位”钮,数码管应全部清零;间隔2、3秒钟连续接通电源,数码管应能自动全部清零。
仪器接通电源后,要经五分钟预热,使时基脉冲达到稳定后,再开始使用。
(2)S1档计时:
K1置“S1”档,对任一光电门遮光,便开始计时,露光则停止计时。
数码管显示的数字为遮光的时间值。
(3)S2档计时:
K1置“S2”档,对任一光电门第一次遮光即开始计时,第二次遮光则停止计时。
数码管显示的数字为两次遮光间隔的时间值。
S1和S2档计时所得时间值的读数,为数码管显示的数字与所取的时基信号单位之积。
假如显示的数字为153,时基信号为1毫秒时,读数为153毫秒;时基信号为10毫秒时,续数则为1.53秒。
(4)光控计数:
K1置“计数”,对任一光电门每遮光一次,数码管就累加一个字,显示出遮光的次数。
(5)数码管窗口玻璃丝有机玻璃,经摩擦会产生静电,以致感应数码管的亮段消失,要待一会才能恢复。
因此,在使用过程中,禁忌用手或其它干燥物揩试窗口玻璃,以免造成数码管暂时不亮的现象。
2019-2020年高中物理1.3记录物体的运动信息教案8粤教版必修1
一、教材分析
打点计时器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,这对高一新生来说是全新的。
通过对打点计时器的了解,掌握其使用方法。
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,培养学生从不同角度看同一问题的素养和学生的发散思维。
用图像表示物理量的变化,在生活中是十分常见的方法,本书在这方面加强了很多。
在过去教材中“用平滑曲线把点连起来”改换为“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,即将验证性实验换为探究性实验,思路不一样、逻辑线索不一样。
此外,让学生体会图象在反映两物理量关系时的优越性。
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。
二、教学目标
(一)知识与技能
1.了解两种打点计时器的结构和工作原理。
2.会安装并使用打点计时器。
3.理解根据纸带测量速度的原理并测量瞬时速度。
4.明确速度—时间图象的意义,描点法画图象的方法,并画出该实验中的速度—时间图象。
(二)过程与方法
1.通过学生自己看打点计时器的说明书,培养学生独立学习的能力。
2.通过对纸带的处理过程培养学生获取信息、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。
3.通过画速度—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。
4、体验实验中理性思维的重要,既要动手,更要动脑。
(三)情感、态度与价值观
1.感觉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.培养学生敢于创新和实事求是的科学态度和科学精神。
三、教学重点
1.打点计时器的使用。
2.由纸带计算物体运动的瞬时速度。
3.画物体的速度—时间图象。
四、教学难点
1.对纸带数据的处理
2.画图象的方法。
五、教学方法
教师启发、引导,学生自主阅读、思考,亲自动手实验,并讨论、交流学习成果。
六、教学过程
(一)课前活动
教师活动:
课前布置学生预习本节实验。
学生活动:
学生看书明确实验的各项任务及实验仪器。
(二)进行新课
1、对“打点计时器的认识”的学习
教师活动:
教师布置学生对照仪器看说明书,引导学生注意其重点部分
学生活动:
观察打点计时器并阅读其使用说明书,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。
教师活动:
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。
学生活动:
动手练习使用打点计时器,打出几条纸带,讨论怎样获取数据,并用列表格的形式把数据列出。
教师活动:
聆听学生回答,进行点评和指导。
学生活动:
思考20页的思考与讨论:
怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度?
如果纸带上的点迹分布不均,那么,点迹密集的地方表示运动的速度较大还是较小?
教师活动:
聆听学生回答,进行点评。
2、用打点计时器测量瞬时速度
教师活动:
根据前面所学的瞬时速度的理论,引导学生怎样计算实际运动中物体的瞬时速度。
教师巡回指导。
学生活动:
讨论怎样获取数据,怎样根据自己的纸带计算不同时刻的瞬时速度并采用列表法有条理的列出。
3、用图象表示速度
教师活动:
引导学生思考怎样画出速度—时间图象,为什么要用平滑的曲线“拟合”。
学生活动:
根据前面计算的瞬时速度,画出速度—时间图象,同组各成员之间再次比较运动的区别,感受不同的运动规律。
体会交流“拟合”的意义。
教师活动:
聆听学生回答,点评。
(三)课堂总结、点评
1、打点计时器的原理构造(如图)
实验原理:
(1)电磁打点计时器:
它是利用电磁感应原理打点计时的一种仪器,当通过4—6V低压交流电时,在线圈和永久磁铁的作用下,振片便上下振动起来,位于振片一端的振针就跟着上下振动而打点,这时,如果纸带运动,振针就在纸带上打出一系列点,当交流电源频率为50Hz时,它每隔0.02s打一点,即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔为0.02s。
(2)电火花计时器:
它是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示点迹的计时仪器。
当接通220V交流电源,按下脉冲输出开关时,计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴,产生火花放电,于是在运动纸带上就打出一系列点迹。
当电源频率为50Hz时,它也是每隔0.02s打一次点,即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔也是0.02s。
电火花计时器工作时,纸带运动时受到的阻力小,比电磁打点计时器实验误差小。
打在纸带上的点,记录了纸带运动的时间,如果把纸带跟物体连在一起,纸带上的点就相应地表示出运动物体在不同时刻的位置。
2、实验器材
电磁打点计时器(或电火花计时器)及纸带、刻度尺、电源、导线等。
3、纸带分析物体的运动情况并能计算平均速度。
(1)在纸带上相邻两点间的时间间隔均为0.02s(电源频率为50Hz),所以点迹密集的地方表示纸带运动的速度很小。
(2)根据v=△x/△t,求出在任意两点间的平均速度,这里△x可以用直尺测量出两点间的距离,△t为两点间的时间间隔数与0.02s的乘积。
这里必须明确所求的是哪两点之间的平均速度。
4、粗略计算瞬时速度。
某点E的瞬时速度可以粗略地由包含E点在内的两点间的平均速度来表示。
如图1.4-1,
vE≈vDG,或vE=vDF。
说明:
在粗略计算E点的瞬时速度时,可利用公式v=△x/△t来求解,但须注意的是,如果取离E点越接近的两点来求平均速度,这个平均速度越接近E点的瞬时速度,但是距离太小会使测量误差增大,应该根据实际情况选取这两个点。
5、v-t图象与其画法
为了更直观地反映物体的运动情况,我们可以用v-t图象来表示速度随时间的变化规律。
以速度v为纵轴,时间t为横轴建立直角坐标系,根据计算出的不同时刻对应的瞬时速度值,在坐标系中描点,最后用平滑曲线把这些点连接起来就得到了一条能够描述速度v与时间t关系的图象。
6、注意事项
(1)电源电压要符合要求,电磁打点计时器应使用10V以下的交流电源;电火花计时器要使用220V交流电源。
(2)实验前要检查打点的稳定性和清晰程度,必要时要进行调节或更换器材。
(3)使用打点计时器应先接通电源,待打点计时器稳定后再用手拉纸带。
(4)手拉纸带时,速度应快一些,以防点迹太密集。
(四)实例探究
☆打点计时器及应用
[例1]一同学在使用打点计时器时,纸带上点不是圆点而是一些短线,这可能的原因是()
A.接在直流电源上B.电源电压不稳
C.电源频率不稳D.打点针压得过紧
解析:
A.接在直流电源上不会打点。
A错。
B.打点与电压是否稳定无关,点痕重轻与电压有关。
B错。
C.频率不同打的点仍为圆点。
故C错。
D.打点针压得过紧。
针和纸接触时间长,打出一些短线。
D正确。
答案:
D
☆打点计时器直接测量的量
[例2]电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,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.位移C.加速度D.平均速度
解析:
从打下的纸带上数一下点的个数就知道时间,因为两个点的时间间隔为0.02s.故A选项正确。
用刻度尺量一下任意两个点间的距离,就知道了物体的位移。
故B选项正确。
从纸带上不能直接得到加速度、平均速度,只可以间接计算。
故C、D选项错误。
答案:
AB
[例3]用接在50Hz交流电源上的打点计时器,测定小车速度,某次实验中得到一条纸带,如下图所示,从比较清晰的点起,每五个打印点取一个记数点,分别标明0、l、2、3、4……,量得0与1两点间距离x1=30mm,3与4两点间的距离x2=48mm,则小车在0与1两点间平均速度为m/s。
解析:
0~1两点间的平均速度m/s
七、作业
1.完成实验报告。
2.思考P22“说一说”栏目中提出的问题,
3.完成P24“问题与练习”中的问题。
4.阅读教材P23“科学漫步”《气垫导轨和数字计数器》短文,思考并回答文后提出的问题。
八、教学反思
思维方法是解决问题的灵魂,是物理教学的根本;亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键,离开了思维方法和实践活动,物理教学就成了无源之水、无本之木。
学生素质的培养就成了镜中花,水中月。
★资料袋:
人们称摄影为瞬间艺术,但只有当高速摄影出现后,才有了真正意义上的瞬间摄影。
普通闪光灯持续发光时间可达到1/xx0s,这对于拍摄体育运动等素材是够用了。
然而子弹飞行时的速度少说也有数百米每秒,要想抓拍子弹运动的瞬间,曝光时间要用百万分之一秒的数量级。
后来人们开始使用激光光源以达到在更短时间中发出更强烈的照明,才能清楚地将它的影像凝固在底片上。
高速摄影有广泛的用途。
例如,在汽车的快速碰撞试验的研究中,人们先把碰撞的过程拍摄成电影,然后以很慢的速度放映,以便观察在碰撞期间车身如何变形,从而发现薄弱的那位。
又如,某些昆虫具有令人惊叹的飞行技巧,如在急速飞行过程中急剧减速、悬空停住、以不超过其身长的半径转弯等。
借助高速摄影技术,可以对它们运动过程中的振翅情况进行研究。
高速摄影甚至在绘画艺术中也发挥了作用。
以前谁也没有清楚地见过奔马的四只蹄子到底是如何摆动的,以至于画家们一直凭借主观感觉去画奔马。
借助高速摄影技术,人们对此才有了正确的认识。
闪光频闪摄影是借助于电子闪光灯的连续闪光,在一张底片上记录运动物体的连续运动过程的摄影技术。
频闪摄影的关键器材是电子频闪灯。
当电子频闪灯充足电后,就可以像连发手枪一样,一次紧接一次地频繁闪光。
闪光频率越高,底片曝光次数越多,在照片上出现的影像也越多。
高频电子频闪灯的闪光频率(每秒钟的闪光次数)可达上百次。
用电子频闪灯拍摄频闪照片应选择一个黑色的背景,被摄者距离背景尽可能远些,以避免频闪光照亮背景,或在画面中出现影子,从而影响主体的效果。
如果主体距离背景比较近,最好使闪光灯与被摄物体形成侧光和侧逆光的照射角度,被摄物体也最好有明显的轮廓线条,从而防止影像与背景的色调混杂。
相机与被摄者的距离要近一些,这是因为设定频闪后,闪光指数会下降很多。
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