【新教材】4測量直線運動物體的瞬時速度教學設計-粵教版高中物理必修第一冊

第一章運動的描述1.4 測量直線運動物體的瞬時速度教材分析數(shù)字化、信息化已成為時代的潮流,讓信息技術進入中學物理課程,成為物理課程的組成部分，可以幫助學生熟悉信息化環(huán)境，加強物理課程內容與現(xiàn)實世界的聯(lián)系，促進學生學習方式的改變，促進學生的發(fā)展。信息技術實際上已經成為物理課程的一個組織部分，也是物理課程改革的重要改革理念之一，其整合的成敗關系到課程改革的推進。運用信息技術不僅是改進教學的手段，而且還改變學生的學習方式，進而促使學生自主學習，引發(fā)物理教育模式變革，為培養(yǎng)信息時代的接班人開辟了新的途徑。只有物理課程與信息技術的整合，才能使物理課程符合時代的要求。信息化是現(xiàn)代教育手段所具有的重要特征，它能為物理教育過程創(chuàng)設具有多元化特征的良好的學習環(huán)境，從而為在物理教育過程中實施現(xiàn)代教育理念提供了可能性。充分運用信息技術，培養(yǎng)學生信息意識，提高學生信息獲取、處理和應用信息的能力，以適應學生在信息時代終生可持續(xù)發(fā)展的需求。故學目標與核心素養(yǎng)【物理觀念】了解兩種計時器的結構和工作原理，并學會安裝和使用.。【科學思維】（1）通過學生自己閱讀教材，培養(yǎng)學生獨立學習的能力；（2）通過對數(shù)據(jù)的處理培養(yǎng)學生獲取信息、處理信息的能力。【科學探究】通過不同儀器的巧妙設計思路，體會物理原理在解決實際問題中的指導作用，增強將物理知識應用于生活實際的意識?！究茖W態(tài)度與責任】認識到提高交通工具的速度以及監(jiān)控、測量物體運動速度的重要性，體會任何事物都有兩面性。教學重難點【教學重點】1、測定物體瞬時速度的思路方法；2、理解不同的測量方法并能一起設計實驗。【教學難點】1、能通過紙帶上點的位置關系分析物體的運動。2、對不同實驗方法、儀器的理解。課前準備PPT教學過程【新課導入】當物體沿直線運動時，其位移在不斷變化我們要研究物體的運動規(guī)律，首先要準確記錄物體運動的信息.直接測量物體運動的速度在技術上是比較復雜的，我們可以使用秒表和刻度尺來測量物體運動的時間和位移，再經過計算或作圖來判斷物體的運動情況。但當物體的運動速度太快時，采用這種方法測量的誤差較大.打點計時器是一種記錄物體運動位移和時間信息的儀器，我們可以利用它來測量和計算物體運動的速度?！拘抡n講授】一、打點計時器打點計時器是一種通過在紙帶上打出一系列的點來記錄物體運動信息的儀器.通過分析紙帶上的點，可以研究物體的運動規(guī)律.實驗室常用的打點計時器有電火花計時器和電磁打點計時器兩種電火花計時器的工作電源是220V的交流電源，它通過每間隔一個固定的時間（即周期）放電產生的火花在紙帶上打出一系列的點.當電源頻率是50Hz時，每隔0.02s打一次點.如圖1-4-1所示是電火花計時器的構造圖，圖中標出了主要部件的名稱。出膝班6出插座電除插頭紙帶[￥11-4-1電火花計時器電磁打點計時器的工作電源是4?6V的交流電源，通過線圈和永久磁鐵的作用帶動一個上下振動的振針，在紙帶上打出一系列的點振針上下振動的時間間隔不變（即發(fā)生周期性振動）.當電源頻率是50Hz時，紙帶上每打出兩個相鄰點所經歷的時間（即周期）都是0.02s.如圖1-4-2所示是電磁打點計時器的構造圖，圖中標出了主要部件的名稱?！镜湫屠}】（多選）關于打點計時器的使用下列說法正確的是（）A.先接通電源，后釋放紙帶B.電火花打點計時器使用的是220V交流電源C使用的電源頻率越高，打點的時間間隔就越長D.先釋放紙帶或先接通電源都可以【解析】為了增大紙帶的使用率，應先接通電源，后釋放紙帶，A正確，D錯誤；電火花打點計時器使用的是220V交流電源，故B正確；因為T=f，所以使用的電源頻率越高，打點的時間間隔就越短，C錯誤.【答案】AB二、用打點計時器測量瞬時速度的方法在直線運動中，要測量物體在某一點的瞬時速度，可以用測量包含這一點的平均速度來近似替代如圖1-4-3所示的是物體做直線運動時打點計時器記錄物體運動軌跡打出的紙帶測量出包括點E在內的D,F兩點間的位移上和時間小，算出紙帶在這兩點間的平均速度V4，用這個平均速度近At似表示紙帶經過點E時的瞬時速度（如紙帶1所示）.D,F兩點離點E越近，算出的平均速度越接近點E的瞬時速度（如紙帶2所示），然而D,F兩點距離過小則測量相對誤差增大。因而，應該根據(jù)實際情況選取這兩個點。版帶Ii?*********=***,*?**tfEF如中也\ :*: ）fJEFl*|l-4-^研究物悻城It舞運動的紙帶根據(jù)以上粗略表示某點瞬時速度的方法，在打出的紙帶上，選擇合適的計數(shù)點，測量包含這個點的一段時間內的位移小，同時記錄對應的時間At,就可算出各點附近的平均速度，把它當作計時器打下這些點時的瞬時速度。平均速度也是矢量，它的方向由位移的方向決定，它的大小表示物體在這段時間內運動的快慢。平均速度是位移與相應時間之比，而非路程與相應時間之比實際上，初中物理定義的路程與相應時間之比，可稱為平均速率.平均速度描述的是某一段時間內或某一段位移上物體運動的平均快慢程度.因此在提到平均速度時，需要明確是哪段時間內(或哪段位移上)的平均速度。練習使用打點計時器：.實驗步驟(1)把打點計時器固定在桌子上并穿好紙帶.(2)把打點計時器的兩個接線柱接到交變電源上(電磁打點計時器接6V低壓交變電流，電火花打點計時器接220V交變電流).(3)先接通電源開關，再用手水平拉動紙帶，紙帶上就打下一行小點，隨后立即關閉電源.(4)取下紙帶，從能看得清的某個點開始，往后數(shù)出若干個點，如果共有n個點，那么n個點的間隔數(shù)為n一1個，則紙帶的運動時間At=(n—1)x0.02s.⑸用刻度尺測量出從開始計數(shù)的點到最后的點間的距離盤..注意事項⑴打點前，應使物體停在靠近(填“靠近”或“遠離”)打點計時器的位置.(2)打點時，應先接通電源，待打點計時器打點穩(wěn)定后，再拉動紙帶.(3)打點計時器不能連續(xù)工作太長時間，打點之后應立即關閉電源.(4)對紙帶進行測量時，不要分段測量各段的位移，正確的做法是一次測量完畢(可先統(tǒng)一測量出各個計時點到起始點O之間的距離).讀數(shù)時應估讀到毫米的下一位.□實驗：測量沿斜面運動小車的瞬時速度：(1)如圖所示，把打點計時器固定在斜面的頂端，將一輛系有紙帶的小車放置在斜面上。接通打點計時器的電源，讓打點計時器開始打點，然后放手讓小車帶動紙帶運動，在紙帶上打出一系列的點，記錄下小車的運動信息.(2)在紙帶上選取點跡清晰的一段，將某個能看清的點標為0,以后每隔0.1s標一個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的位移為s「s,s3,s4,s5(如圖所示).用刻度尺測量相鄰計數(shù)點間的位移，將測量結果填入表1-4-2中.

(3)計算包含某個計數(shù)點在內的一段位移Ax，同時記錄對應的時間At(電源的頻率f=50HZ),_Ax利用vA計算該計數(shù)點的瞬時速度，將結果填入表1-4-2中I-4-6小車運動的I-4-6小車運動的圖像根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在圖1-4-6中作出v-t圖像(以0計數(shù)點作為計時起點)，并根據(jù)圖像說明小車的運動情況?！镜湫屠}】(1)電磁打點計時器是一種利用電源的計時儀器，它的工作電壓是V，當電源頻率是50Hz時，它每隔s打一次點.(2)使用電磁打點計時器時，紙帶應穿過，復寫紙應套在上，并要放在紙帶的面；應把電源用導線接在上；打點時應先,再讓紙帶運動.(3)(多選)打點計時器在紙帶上的點跡，直接記錄了()A.物體運動的時間B.物體在不同時刻的位置C.物體在不同時間內的位移D.物體在不同時刻的速度【解析】電磁打點計時器是一種利用交流電源的計時儀器，工作電壓為6V,工作頻率為50Hz,周期為0.02s.電火花打點計時器和電磁打點計時器都是每隔0.02s在紙帶上打一次點，因此打在紙帶上的點跡可直接反映物體的運動時間，故A正確.因為紙帶跟運動物體連在一起，打點計時器固定，所以紙帶上的點跡就相應地記錄了物體在不同時刻的位置，故B正確.用刻度尺量出各點跡間的間隔，可知道物體在不同時間內的位移，再根據(jù)速度公式可算出物體在某段時間內的速度，但這些量不是紙帶上的點跡直接記錄的，故C、D錯誤.【答案】（1）交流60.02（2）限位孔定位軸上低壓交流接線柱接通電源⑶AB三、數(shù)字計時器數(shù)字計時器是一個可以將采集信息的時間顯示出來的儀器如圖1-4-7所示的是由數(shù)字計時器和光電門組成的計時測量裝置。光電門的外形像門，其一邊安裝發(fā)光裝置，另一邊安裝光線接收裝置，并都與數(shù)字計時器連接。當寬度一定的物體通過光電門時，光線被遮擋，數(shù)字計時器開始計時；當物體離開光電門時，數(shù)字計時器停止計時.這樣就可以記錄物體遮擋一個光電門光線的短暫時間.數(shù)字計時器還可以記錄物體經過兩個光電門之間的時間以及測量物體運動的瞬時速度和平均速度計時溺時裝背【典型例題】［先填空］.結構：由和組成..原理：光電門一邊安裝發(fā)光裝置，另一邊安裝 裝置，當寬度一定的物體通過光電門時，光線,數(shù)字計時器開始計時，當物體時停止計時，這樣就可以記錄物體 的短暫時間.數(shù)字計時器還可以記錄物體經過 之間的時間.［再判斷］.數(shù)字計時器可以記錄一個光電門的光束被遮擋的時間.（）.數(shù)字計時器不能記錄物體前后兩次擋光的時間間隔.（）.數(shù)字計時器能夠測量出小到1ms或0.1ms的時間間隔.（）［后思考］怎樣利用數(shù)字計時器測量物體經過兩個光電門的時間？答案：1.數(shù)字計時器、光電門2.光線接收、被遮擋、離開光線、遮擋一個光電門光線、兩個光電門17 2.x 3.N如圖設置兩個光電門G］、G2,當條形擋光片的前沿a對G1