第四节：用电计时器测速度

1、必修一第一章：运动的描述必修一第一章：运动的描述 教材分析和教学建议教材分析和教学建议必必 修修 一一第一章第一章 运动的描述运动的描述第一章第一章 运动的描述运动的描述 1 质点质点 参考系和坐标系参考系和坐标系 2 时间和位移时间和位移 3 运动快慢的描述运动快慢的描述速度速度 4 实验：用打点计时器测速度实验：用打点计时器测速度 5 速度变化快慢的描述速度变化快慢的描述加速度加速度第一章第一章 运动的描述运动的描述 相对初中物理高中物理在相对初中物理高中物理在理性分析理性分析 逻辑思维逻辑思维 定量要求定量要求 数学计算数学计算 概念的严密性概念的严密性 实验的复杂性实验的复杂性 等方面

2、都上了一个台阶等方面都上了一个台阶 本章是高中物理的第一章，在很多方面对高本章是高中物理的第一章，在很多方面对高中物理来说都起到奠定基础的作用，学生学中物理来说都起到奠定基础的作用，学生学习高中物理需要具备的基本素养都是第一次习高中物理需要具备的基本素养都是第一次在本章中出现。在本章中出现。 因此，教学中要重视对待这些重要的因此，教学中要重视对待这些重要的“第一第一次次”，要兼顾学生的可接受性，使学生扎扎，要兼顾学生的可接受性，使学生扎扎实实地从这些第一次中获得基本素质的提高。实实地从这些第一次中获得基本素质的提高。（1 1）理解质点的定义，知道质点是一个理想化）理解质点的定义，知道质点是一个

3、理想化的物理模型。初步体会物理模型在探索自然的物理模型。初步体会物理模型在探索自然规律中的作用。规律中的作用。（2 2）理解参考系的概念，知道在不同的参考系）理解参考系的概念，知道在不同的参考系中对同一个运动的描述可能是不同的。中对同一个运动的描述可能是不同的。（3 3）理解坐标系概念，会用一维坐标系定量描）理解坐标系概念，会用一维坐标系定量描述位置及位置变化。述位置及位置变化。教学目标教学目标1. 质点概念的建立质点概念的建立教学重点教学重点n提出问题提出问题：准确描述物体运动的困难和麻烦在哪里？：准确描述物体运动的困难和麻烦在哪里？n分析问题分析问题:( :(如何消除这些麻烦）如果物体都是

4、只有质如何消除这些麻烦）如果物体都是只有质量，没有大小的量，没有大小的“ “ 点点”，问题就简单了。，问题就简单了。n解决问题解决问题：一个物体能否看成质点是由：一个物体能否看成质点是由问题的性质问题的性质决决定的定的( (通过这一过程渗透和培养这种科学的思维方法）通过这一过程渗透和培养这种科学的思维方法）n“质点质点”是一种为了研究方便而引入的是一种为了研究方便而引入的“理想模型理想模型”，是一种，是一种最简单最简单的模型，的模型，它并不真实存在。它并不真实存在。n质点是用来代替物体的质点是用来代替物体的具有质量具有质量的的点点。n质点没有体积，因而质点是不可能转动质点没有体积，因而质点是不

5、可能转动的，任何转动的物体在研究其自转时都的，任何转动的物体在研究其自转时都不可简化为质点。不可简化为质点。n质点不一定是很小的物体，很大的物体质点不一定是很小的物体，很大的物体也可以简化为质点。也可以简化为质点。占有占有位置位置n课文正文中只提到用一维坐标系确定课文正文中只提到用一维坐标系确定做直线运动物体的位置，学生容易接做直线运动物体的位置，学生容易接受。要通过受。要通过“说一说说一说”和和“科学漫步科学漫步”栏目让学生进一步体会在二维和三维栏目让学生进一步体会在二维和三维坐标系中怎样确定物体的位置。坐标系中怎样确定物体的位置。2. 用坐标系确定物体的位置用坐标系确定物体的位置教学重点教

6、学重点n体会位置与位置变化的关系；例如体会位置与位置变化的关系；例如x x1 1=1m,x=1m,x2 2=3m=3m，位置变化为，位置变化为x=xx=x2 2- -x x1 1=2m; X=2m; X3 3=3m,x=3m,x4 4=-1m,=-1m,位置变化位置变化x=xx=x4 4-x-x3 3=-4m=-4m选择参考系的意义：选择参考系的意义：有了参考系才能确定物体的位置。有了参考系才能确定物体的位置。选定了参考系，才能知道和研究选定了参考系，才能知道和研究物体的运动。物体的运动。选择不同的参考系来观察同一物选择不同的参考系来观察同一物体的运动，其结果会有所不同。体的运动，其结果会有所

7、不同。教学难点教学难点参考系的选择及运动判断问题参考系的选择及运动判断问题n由于运动的相对性，凡是提到运动，都应该由于运动的相对性，凡是提到运动，都应该弄清楚它是相对哪个参考系而言的。弄清楚它是相对哪个参考系而言的。n两系关系两系关系：为了定量描述物体的位置及位置的：为了定量描述物体的位置及位置的变化，需要在变化，需要在参考系参考系上建立适当的上建立适当的坐标系坐标系。（1 1）知道时刻与时间间隔的区别和联系，会在具）知道时刻与时间间隔的区别和联系，会在具体的情境下识别时间间隔和时刻。体的情境下识别时间间隔和时刻。（2 2）理解位移概念，知道位移是矢量，会用有向）理解位移概念，知道位移是矢量，

8、会用有向线段表示位移的大小和方向。线段表示位移的大小和方向。（3 3）知道矢量与标量运算的差异，会进行一维情）知道矢量与标量运算的差异，会进行一维情况下的矢量运算。况下的矢量运算。（4 4）知道位置、位移、路程等概念的区别和联系。）知道位置、位移、路程等概念的区别和联系。能用平面坐标系正确描述直线运动的位置和位能用平面坐标系正确描述直线运动的位置和位移。移。教学目标教学目标在表示时间的数轴上：在表示时间的数轴上：n每一点对应的是时刻每一点对应的是时刻n两点之间的间隔对应的是时间两点之间的间隔对应的是时间区别时刻和时间间隔区别时刻和时间间隔教学重点教学重点1.区别路程和位移区别路程和位移教学难点

9、教学难点位位 移移路路 程程矢量性矢量性矢矢 量量标标 量量大大 小小指两位置间的距离指两位置间的距离质点真实运动轨迹的质点真实运动轨迹的总长度总长度方方 向向初位置指向末位置初位置指向末位置无方向无方向物理物理意义意义表示质点位置变化表示质点位置变化的实际效果的实际效果反映质点真实的运动反映质点真实的运动轨迹轨迹只有在单向直线运动中，位移的大小才等于路程只有在单向直线运动中，位移的大小才等于路程2.矢量与标量矢量与标量教学难点教学难点1.1.通过位移和路程的学习，知道物理通过位移和路程的学习，知道物理量有矢量和标量之分，这是学生第量有矢量和标量之分，这是学生第一次接触物理量的量性，是学生学一

10、次接触物理量的量性，是学生学习的一个难点，要通过较多的实例习的一个难点，要通过较多的实例让学生体会矢量和标量的不同；让学生体会矢量和标量的不同；2.2.通过思考与讨论栏目让学生初步体通过思考与讨论栏目让学生初步体会矢量与标量的运算的法则不同，会矢量与标量的运算的法则不同，为后面学习力的合成与分解奠定基为后面学习力的合成与分解奠定基础。础。（1 1）理解速度的概念，领会其矢量性，体会其在初中基）理解速度的概念，领会其矢量性，体会其在初中基础上的深化，知道速度的方向即物体运动的方向。础上的深化，知道速度的方向即物体运动的方向。（2 2）能在具体问题的描述中正确使用平均速度和瞬时速）能在具体问题的描

11、述中正确使用平均速度和瞬时速度的概念，并能进行相应的计算。度的概念，并能进行相应的计算。（3 3）知道瞬时速度是表示某一时刻的速度，了解平均速）知道瞬时速度是表示某一时刻的速度，了解平均速度与瞬时速度的区别与联系。度与瞬时速度的区别与联系。（4 4）知道速度和速率的区别与联系，能在生活中正确使）知道速度和速率的区别与联系，能在生活中正确使用速度与速率。用速度与速率。（5 5）体会平均速度概念的等效思想方法。在讨论平均速）体会平均速度概念的等效思想方法。在讨论平均速度和瞬时速度联系的过程中，初步体会取极限的思想方度和瞬时速度联系的过程中，初步体会取极限的思想方法。法。教学目标教学目标1. 速度和

12、速率速度和速率教学重点教学重点人们在比较物体运动快慢时，常用以下两种人们在比较物体运动快慢时，常用以下两种方法：方法：是在相同的时间里，物体运动了多少路程；是在相同的时间里，物体运动了多少路程；或者物体通过同一路程，用了多少时间；或者物体通过同一路程，用了多少时间；是选取两个位置，让运动物体同时从某一是选取两个位置，让运动物体同时从某一位置出发，看它们到达另一位置的先后。位置出发，看它们到达另一位置的先后。2. 平均速度和平均速率平均速度和平均速率教学重点教学重点平均速度：表示质点的运动位移与时间的比值。平均速度：表示质点的运动位移与时间的比值。（矢量）（矢量）平均速率：表示质点的运动路程与时

13、间的比值。平均速率：表示质点的运动路程与时间的比值。（标量）（标量）在单向直线运动中，两者量值相等。在单向直线运动中，两者量值相等。一定要指明是哪一段时间内的平均速度和平一定要指明是哪一段时间内的平均速度和平均速率。均速率。3.平均速度和瞬时速度平均速度和瞬时速度教学重点教学重点平均速度：对应于相应的位移和时间。它不是平均速度：对应于相应的位移和时间。它不是定值。视所取的时刻定值。视所取的时刻t t和时间间隔和时间间隔 t t而定。而定。瞬时速度：对应于相应的位置和时刻瞬时速度：对应于相应的位置和时刻t t，它在，它在一定的时刻一定的时刻t t有一定的值。有一定的值。瞬时速度是平均速度在瞬时速

14、度是平均速度在 t0时的极限值。时的极限值。两者都是矢量。两者都是矢量。用极限的思想定义瞬时速度用极限的思想定义瞬时速度教学难点教学难点瞬时速度是平均速度在瞬时速度是平均速度在 t0时的极限值。时的极限值。n既然瞬时速度是指某时刻的速度，而某时既然瞬时速度是指某时刻的速度，而某时刻物体的位置是一个确定的值，它不是位刻物体的位置是一个确定的值，它不是位移，怎么会有速度呢？移，怎么会有速度呢？瞬时速度不是看某一瞬时速度不是看某一时刻的位置，而是看时刻的位置，而是看此一时刻后此一时刻后 t内物体内物体位置的变化位置的变化 xn要使学生认识瞬时速度存在的真实性和要使学生认识瞬时速度存在的真实性和研究的

15、必要性。研究的必要性。n使学生明确，用平均速度来描述变速运使学生明确，用平均速度来描述变速运动的粗糙性和局限性，从而使学生理解动的粗糙性和局限性，从而使学生理解瞬时速度的真实意义。瞬时速度的真实意义。v=20m/s（1 1）了解电磁打点计时器、电火花计时器的基本）了解电磁打点计时器、电火花计时器的基本结构，理解其基本工作原理。结构，理解其基本工作原理。（2 2）经历使用打点计时器的过程，能正确、熟练）经历使用打点计时器的过程，能正确、熟练地使用打点计时器。地使用打点计时器。（3 3）会根据直待上的点迹计算物体运动的平均速）会根据直待上的点迹计算物体运动的平均速度。理解用平均速度表示瞬时速度所采

16、用的思度。理解用平均速度表示瞬时速度所采用的思想方法，会用这种方法计算瞬时速度。想方法，会用这种方法计算瞬时速度。（4 4）能运用实验数据描绘）能运用实验数据描绘v-v-t t图象，并会根据画图象，并会根据画出的图象描绘物体运动速度的变化特点。出的图象描绘物体运动速度的变化特点。教学目标教学目标会用打点计时器测量物体运动的速度会用打点计时器测量物体运动的速度教学重点教学重点计算计算E点的速度可以用包括点的速度可以用包括E点在内的六个计时点点在内的六个计时点间的平均速度。间的平均速度。计算计算E点的速度可以用包括点的速度可以用包括E点在内的四个计时点点在内的四个计时点间的平均速度。间的平均速度。

17、v=x/ t1.打点计时器的结构认识及使用打点计时器的结构认识及使用教学难点教学难点通电以前，把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸通电以前，把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸片（墨粉纸盘）压在纸带的上面。片（墨粉纸盘）压在纸带的上面。接通电源后，在线圈和永久磁铁的作用下，振片振动起接通电源后，在线圈和永久磁铁的作用下，振片振动起来，带动振针上下振动（计时器发出的脉冲电流经放电来，带动振针上下振动（计时器发出的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电）。在运动的纸针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电）。在运动的纸带上打出一行点迹。带上打出一行点迹。打点的时间间隔都是打点的时间间隔都是

18、0.02s。2.用图象表示速度随时间变化的规律用图象表示速度随时间变化的规律教学难点教学难点n绘制手拉纸带的速度随时间变化的图像，这是学生第一次绘制手拉纸带的速度随时间变化的图像，这是学生第一次用图像来反映物理量间的关系即第一次体会数形结合的思用图像来反映物理量间的关系即第一次体会数形结合的思想方法。想方法。n根据测量后所描点的分布和走向，尝试用某条光滑曲线来根据测量后所描点的分布和走向，尝试用某条光滑曲线来“拟合拟合”这些测量点绘制出图像，这是实验中常用的方法。这些测量点绘制出图像，这是实验中常用的方法。n通过学生绘制的图像比较，体会手拉纸带的运动的不同。通过学生绘制的图像比较，体会手拉纸带

19、的运动的不同。n实验中告诉学生要合理选取坐标系横、纵轴的单位长度，实验中告诉学生要合理选取坐标系横、纵轴的单位长度，使绘制的图象能充满坐标平面的大部分空间。使绘制的图象能充满坐标平面的大部分空间。（1 1）理解加速度是描述物体速度变化快慢的物理量，了）理解加速度是描述物体速度变化快慢的物理量，了解加速度的定义式和单位。解加速度的定义式和单位。（2 2）了解加速度的矢量性，会根据速度与加速度方向的）了解加速度的矢量性，会根据速度与加速度方向的关系判断运动性质。关系判断运动性质。（3 3）通过加速度概念的建立过程和加速度定义式的得出）通过加速度概念的建立过程和加速度定义式的得出过程，了解和体会比值

20、定义法在科学研究中的应用。过程，了解和体会比值定义法在科学研究中的应用。（4 4）了解加速度的概念，区别速度、速度变化量和速度）了解加速度的概念，区别速度、速度变化量和速度变化率，能在生活中准确地使用加速度的概念。变化率，能在生活中准确地使用加速度的概念。（5 5）能用）能用v-tv-t图象计算加速度的大小，体会数学在物理中图象计算加速度的大小，体会数学在物理中的重要性。的重要性。教学目标教学目标加速度大小的决定因素加速度大小的决定因素教学重点教学重点判断：判断：加速度的大小取决于速度变化的快慢，而加速度的大小取决于速度变化的快慢，而与速度的大小无关？与速度的大小无关？1.平均加速度与瞬时加速

21、度平均加速度与瞬时加速度教学难点教学难点平均加速度平均加速度瞬时加速度瞬时加速度定义定义速度的改变量跟发生这一改速度的改变量跟发生这一改变所用时间的比值变所用时间的比值 当时间趋近于零时的平当时间趋近于零时的平均加速度均加速度 公式公式a a平均平均=(=(v v2 2- -v v1 1)/()/(t t2 2-t -t1 1)=)=v v/t t a a=v v/t t （t t 0 0） 物理物理意义意义粗略的描述了一段时间内物粗略的描述了一段时间内物体速度变化的快慢体速度变化的快慢 精确的描述了某一时刻精确的描述了某一时刻物体速度变化的快慢物体速度变化的快慢 联系联系瞬时加速度是平均加速

22、度在瞬时加速度是平均加速度在 t t0 0时的极限值时的极限值2.加速度方向与速度方向的关系加速度方向与速度方向的关系教学难点教学难点n加速度概念对学生来讲是很抽象的是个难点，而加速度概念对学生来讲是很抽象的是个难点，而加速度的方向与速度变化量的方向相同，对学生加速度的方向与速度变化量的方向相同，对学生更是不易理解的，由于没有学习牛二律，这里对更是不易理解的，由于没有学习牛二律，这里对加速度方向的理解不可能到位，只能根据位移与加速度方向的理解不可能到位，只能根据位移与位置变化的关系来理解速度的变化与速度的关系，位置变化的关系来理解速度的变化与速度的关系，体会速度变化可正可负，与速度方向可同可反。体会速度变化可正可负，与速度方向可同可反。3.利用速度时间图像求加速度利用速度时间图像求加速度教学难点教学难点n教师要引导学生通过教师要引导学生通过“思考与讨论思考与讨论”中两个物体中两个物体的速度时间图像的分析，启发学生思考如何用图的速度时间图像的分析，启发学生思考如何用图像反映速度变化的快慢，即会用速度时间图像求像反映速度变化的快慢，即会用速度时间图像求物体的加速度。物体的加速度。n速度之速度之“度度”是位置变化快慢是位置变化快慢n加速度之加速度之“度度”是速度变化快慢是速度变化快慢教学疑点教学疑点加速度和速度的区别加速度和速度的区别n帮助学生从量性上认识物理量有矢量和标量，通