【新教材】4测量直线运动物体的瞬时速度教学设计-粤教版高中物理必修第一册

第一章运动的描述1.4 测量直线运动物体的瞬时速度教材分析数字化、信息化已成为时代的潮流,让信息技术进入中学物理课程,成为物理课程的组成部分，可以帮助学生熟悉信息化环境，加强物理课程内容与现实世界的联系，促进学生学习方式的改变，促进学生的发展。信息技术实际上已经成为物理课程的一个组织部分，也是物理课程改革的重要改革理念之一，其整合的成败关系到课程改革的推进。运用信息技术不仅是改进教学的手段，而且还改变学生的学习方式，进而促使学生自主学习，引发物理教育模式变革，为培养信息时代的接班人开辟了新的途径。只有物理课程与信息技术的整合，才能使物理课程符合时代的要求。信息化是现代教育手段所具有的重要特征，它能为物理教育过程创设具有多元化特征的良好的学习环境，从而为在物理教育过程中实施现代教育理念提供了可能性。充分运用信息技术，培养学生信息意识，提高学生信息获取、处理和应用信息的能力，以适应学生在信息时代终生可持续发展的需求。故学目标与核心素养【物理观念】了解两种计时器的结构和工作原理，并学会安装和使用.。【科学思维】（1）通过学生自己阅读教材，培养学生独立学习的能力；（2）通过对数据的处理培养学生获取信息、处理信息的能力。【科学探究】通过不同仪器的巧妙设计思路，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。【科学态度与责任】认识到提高交通工具的速度以及监控、测量物体运动速度的重要性，体会任何事物都有两面性。教学重难点【教学重点】1、测定物体瞬时速度的思路方法；2、理解不同的测量方法并能一起设计实验。【教学难点】1、能通过纸带上点的位置关系分析物体的运动。2、对不同实验方法、仪器的理解。课前准备PPT教学过程【新课导入】当物体沿直线运动时，其位移在不断变化我们要研究物体的运动规律，首先要准确记录物体运动的信息.直接测量物体运动的速度在技术上是比较复杂的，我们可以使用秒表和刻度尺来测量物体运动的时间和位移，再经过计算或作图来判断物体的运动情况。但当物体的运动速度太快时，采用这种方法测量的误差较大.打点计时器是一种记录物体运动位移和时间信息的仪器，我们可以利用它来测量和计算物体运动的速度。【新课讲授】一、打点计时器打点计时器是一种通过在纸带上打出一系列的点来记录物体运动信息的仪器.通过分析纸带上的点，可以研究物体的运动规律.实验室常用的打点计时器有电火花计时器和电磁打点计时器两种电火花计时器的工作电源是220V的交流电源，它通过每间隔一个固定的时间（即周期）放电产生的火花在纸带上打出一系列的点.当电源频率是50Hz时，每隔0.02s打一次点.如图1-4-1所示是电火花计时器的构造图，图中标出了主要部件的名称。出膝班6出插座电除插头纸带[¥11-4-1电火花计时器电磁打点计时器的工作电源是4〜6V的交流电源，通过线圈和永久磁铁的作用带动一个上下振动的振针，在纸带上打出一系列的点振针上下振动的时间间隔不变（即发生周期性振动）.当电源频率是50Hz时，纸带上每打出两个相邻点所经历的时间（即周期）都是0.02s.如图1-4-2所示是电磁打点计时器的构造图，图中标出了主要部件的名称。【典型例题】（多选）关于打点计时器的使用下列说法正确的是（）A.先接通电源，后释放纸带B.电火花打点计时器使用的是220V交流电源C使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越长D.先释放纸带或先接通电源都可以【解析】为了增大纸带的使用率，应先接通电源，后释放纸带，A正确，D错误；电火花打点计时器使用的是220V交流电源，故B正确；因为T=f，所以使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越短，C错误.【答案】AB二、用打点计时器测量瞬时速度的方法在直线运动中，要测量物体在某一点的瞬时速度，可以用测量包含这一点的平均速度来近似替代如图1-4-3所示的是物体做直线运动时打点计时器记录物体运动轨迹打出的纸带测量出包括点E在内的D,F两点间的位移上和时间小，算出纸带在这两点间的平均速度V4，用这个平均速度近At似表示纸带经过点E时的瞬时速度（如纸带1所示）.D,F两点离点E越近，算出的平均速度越接近点E的瞬时速度（如纸带2所示），然而D,F两点距离过小则测量相对误差增大。因而，应该根据实际情况选取这两个点。版带Ii•*********=***,*・**tfEF如中也\ :*: ）fJEFl*|l-4-^研究物悻城It舞运动的纸带根据以上粗略表示某点瞬时速度的方法，在打出的纸带上，选择合适的计数点，测量包含这个点的一段时间内的位移小，同时记录对应的时间At,就可算出各点附近的平均速度，把它当作计时器打下这些点时的瞬时速度。平均速度也是矢量，它的方向由位移的方向决定，它的大小表示物体在这段时间内运动的快慢。平均速度是位移与相应时间之比，而非路程与相应时间之比实际上，初中物理定义的路程与相应时间之比，可称为平均速率.平均速度描述的是某一段时间内或某一段位移上物体运动的平均快慢程度.因此在提到平均速度时，需要明确是哪段时间内(或哪段位移上)的平均速度。练习使用打点计时器：.实验步骤(1)把打点计时器固定在桌子上并穿好纸带.(2)把打点计时器的两个接线柱接到交变电源上(电磁打点计时器接6V低压交变电流，电火花打点计时器接220V交变电流).(3)先接通电源开关，再用手水平拉动纸带，纸带上就打下一行小点，随后立即关闭电源.(4)取下纸带，从能看得清的某个点开始，往后数出若干个点，如果共有n个点，那么n个点的间隔数为n一1个，则纸带的运动时间At=(n—1)x0.02s.⑸用刻度尺测量出从开始计数的点到最后的点间的距离盘..注意事项⑴打点前，应使物体停在靠近(填“靠近”或“远离”)打点计时器的位置.(2)打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再拉动纸带.(3)打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源.(4)对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是一次测量完毕(可先统一测量出各个计时点到起始点O之间的距离).读数时应估读到毫米的下一位.□实验：测量沿斜面运动小车的瞬时速度：(1)如图所示，把打点计时器固定在斜面的顶端，将一辆系有纸带的小车放置在斜面上。接通打点计时器的电源，让打点计时器开始打点，然后放手让小车带动纸带运动，在纸带上打出一系列的点，记录下小车的运动信息.(2)在纸带上选取点迹清晰的一段，将某个能看清的点标为0,以后每隔0.1s标一个计数点，相邻计数点间的位移为s「s,s3,s4,s5(如图所示).用刻度尺测量相邻计数点间的位移，将测量结果填入表1-4-2中.

(3)计算包含某个计数点在内的一段位移Ax，同时记录对应的时间At(电源的频率f=50HZ),_Ax利用vA计算该计数点的瞬时速度，将结果填入表1-4-2中I-4-6小车运动的I-4-6小车运动的图像根据表中的数据，在图1-4-6中作出v-t图像(以0计数点作为计时起点)，并根据图像说明小车的运动情况。【典型例题】(1)电磁打点计时器是一种利用电源的计时仪器，它的工作电压是V，当电源频率是50Hz时，它每隔s打一次点.(2)使用电磁打点计时器时，纸带应穿过，复写纸应套在上，并要放在纸带的面；应把电源用导线接在上；打点时应先,再让纸带运动.(3)(多选)打点计时器在纸带上的点迹，直接记录了()A.物体运动的时间B.物体在不同时刻的位置C.物体在不同时间内的位移D.物体在不同时刻的速度【解析】电磁打点计时器是一种利用交流电源的计时仪器，工作电压为6V,工作频率为50Hz,周期为0.02s.电火花打点计时器和电磁打点计时器都是每隔0.02s在纸带上打一次点，因此打在纸带上的点迹可直接反映物体的运动时间，故A正确.因为纸带跟运动物体连在一起，打点计时器固定，所以纸带上的点迹就相应地记录了物体在不同时刻的位置，故B正确.用刻度尺量出各点迹间的间隔，可知道物体在不同时间内的位移，再根据速度公式可算出物体在某段时间内的速度，但这些量不是纸带上的点迹直接记录的，故C、D错误.【答案】（1）交流60.02（2）限位孔定位轴上低压交流接线柱接通电源⑶AB三、数字计时器数字计时器是一个可以将采集信息的时间显示出来的仪器如图1-4-7所示的是由数字计时器和光电门组成的计时测量装置。光电门的外形像门，其一边安装发光装置，另一边安装光线接收装置，并都与数字计时器连接。当宽度一定的物体通过光电门时，光线被遮挡，数字计时器开始计时；当物体离开光电门时，数字计时器停止计时.这样就可以记录物体遮挡一个光电门光线的短暂时间.数字计时器还可以记录物体经过两个光电门之间的时间以及测量物体运动的瞬时速度和平均速度计时溺时装背【典型例题】［先填空］.结构：由和组成..原理：光电门一边安装发光装置，另一边安装 装置，当宽度一定的物体通过光电门时，光线,数字计时器开始计时，当物体时停止计时，这样就可以记录物体 的短暂时间.数字计时器还可以记录物体经过 之间的时间.［再判断］.数字计时器可以记录一个光电门的光束被遮挡的时间.（）.数字计时器不能记录物体前后两次挡光的时间间隔.（）.数字计时器能够测量出小到1ms或0.1ms的时间间隔.（）［后思考］怎样利用数字计时器测量物体经过两个光电门的时间？答案：1.数字计时器、光电门2.光线接收、被遮挡、离开光线、遮挡一个光电门光线、两个光电门17 2.x 3.N如图设置两个光电门G］、G2,当条形挡光片的前沿a对G1