1.4 实验：用打点计时器测速度 基于STEM教育理念设计课程改革教案 -2023-2024学年高一上学期物理人教版必修1

1.4实验：用打点计时器测速度基于STEM教育理念设计课程改革教案-2023-2024学年高一上学期物理人教版必修1课题：科目：班级：课时：计划3课时教师：单位：一、教学内容分析本节课的主要教学内容来源于人教版高中物理必修1第1章第4节，即“实验：用打点计时器测速度”。这一部分内容主要介绍如何通过打点计时器来测量物体在直线运动中的速度，以及如何根据实验数据计算和分析物体的运动情况。

本节课的教学内容与学生已有知识的联系主要体现在以下几个方面：

1.学生已经掌握了匀速直线运动的定义和特点，因此能够理解打点计时器的工作原理和测量速度的方法。

2.学生已经学习了数据处理的基本方法，如列表、描点、作图等，这将有助于他们在实验中正确记录和分析数据。

3.学生已经具备了一定的实验操作技能，如使用打点计时器、测量长度等，这将有助于他们在实验中准确地完成测量任务。

4.学生已经学习了速度的概念和计算公式，这将有助于他们在实验中理解和应用速度的计算方法。二、核心素养目标本节课的核心素养目标主要包括以下几个方面：

1.科学素养：通过本节课的学习，学生能够理解打点计时器的工作原理，掌握用打点计时器测量速度的方法，并能够根据实验数据计算和分析物体的运动情况，从而培养学生的科学素养。

2.技术素养：学生将学习如何使用打点计时器进行实验操作，并能够正确地记录和分析实验数据，这将有助于提高学生的技术素养。

3.数学素养：在实验中，学生需要运用数学知识进行数据处理和分析，如列表、描点、作图等，这将有助于提高学生的数学素养。

4.创新素养：本节课鼓励学生进行实验设计和数据处理的创新，培养学生的创新思维和解决问题的能力。

5.合作素养：在实验过程中，学生需要与同学合作，共同完成实验任务，这将有助于培养学生的合作能力和团队精神。三、重点难点及解决办法1.重点：使用打点计时器进行实验操作，并能够正确地记录和分析实验数据。

解决方法：通过实验演示和分组实验，让学生亲自动手操作打点计时器，并在实验过程中给予指导和帮助，以确保学生能够正确地完成实验操作。

2.难点：根据实验数据计算和分析物体的运动情况，理解速度的概念和计算公式。

解决方法：通过实例讲解和分组讨论，让学生理解速度的概念和计算公式，并指导他们如何根据实验数据计算和分析物体的运动情况。同时，提供练习题和解答，帮助学生巩固理解和应用。四、教学资源准备1.教材：确保每位学生都有本节课所需的教材或学习资料，即人教版高中物理必修1第1章第4节“实验：用打点计时器测速度”的内容。教材将作为学生学习的主要参考资料，帮助他们理解实验原理、掌握实验方法和分析实验数据。

2.辅助材料：准备与教学内容相关的图片、图表、视频等多媒体资源，以辅助学生更好地理解和掌握实验操作和数据分析。例如，准备打点计时器的工作原理图、实验操作步骤图、速度-时间图等，以帮助学生形象地理解实验过程和数据处理方法。

3.实验器材：如果涉及实验，确保实验器材的完整性和安全性。实验器材包括打点计时器、纸带、小车、滑轮等。在实验前，检查每个实验器材的功能是否正常，确保学生能够顺利进行实验操作。同时，为避免实验过程中可能出现的安全问题，对实验器材进行安全检查，如检查电源线是否破损、滑轮是否松动等，确保实验过程中的安全。

4.教室布置：根据教学需要，布置教室环境，如分组讨论区、实验操作台等。在教室的一角设置分组讨论区，提供桌椅和白板，方便学生进行小组讨论和合作学习。在教室的另一角设置实验操作台，准备实验器材和实验用品，方便学生进行实验操作。此外，确保教室的照明和通风条件良好，为学生的学习提供舒适的环境。

5.学习软件：准备一些与教学内容相关的学习软件，如物理实验模拟软件、数据分析软件等，以辅助学生进行实验操作和数据分析。这些软件可以帮助学生更好地理解实验原理、掌握实验方法和分析实验数据。

6.学习资料：提供一些与教学内容相关的学习资料，如实验指导书、实验报告模板等，以帮助学生进行实验操作和完成实验报告。这些资料可以为学生提供实验操作的详细步骤和数据分析的方法，帮助他们顺利完成实验任务。

7.网络资源：利用互联网资源，为学生提供一些与教学内容相关的在线课程、教学视频等，以辅助学生进行学习。这些资源可以帮助学生更好地理解实验原理、掌握实验方法和分析实验数据。

8.教师指导：教师需要具备丰富的实验操作经验和数据分析能力，以指导学生进行实验操作和完成实验报告。教师需要提前熟悉实验器材的操作方法和数据分析方法，以确保学生在实验过程中能够得到有效的指导。五、教学流程1.导入新课（用时5分钟）

2.新课讲授（用时15分钟）

（1）讲解打点计时器的工作原理和测量速度的方法。通过图片、图表和视频等多媒体资源，帮助学生形象地理解打点计时器的工作原理，并介绍如何使用打点计时器测量速度。

（2）介绍实验操作步骤和注意事项。通过实例讲解和分组讨论，让学生了解实验操作的详细步骤，并强调实验中的安全注意事项。

（3）讲解速度的概念和计算公式。通过讲解速度的定义和计算公式，帮助学生理解速度的概念，并掌握如何根据实验数据计算速度。

3.实践活动（用时10分钟）

（1）分组实验操作。学生分组进行实验操作，使用打点计时器测量物体的速度。在实验过程中，教师给予指导和帮助，确保学生能够正确地完成实验操作。

（2）记录和分析实验数据。学生记录实验数据，并根据数据计算和分析物体的运动情况。教师提供练习题和解答，帮助学生巩固理解和应用。

（3）实验报告撰写。学生根据实验数据和分析结果，撰写实验报告，总结实验过程和结果。教师提供实验报告模板和指导，帮助学生完成报告撰写。

4.学生小组讨论（用时10分钟）

（1）讨论实验操作方法和注意事项。学生分组讨论实验操作的详细步骤和实验中的安全注意事项，分享自己的经验和看法。

（2）讨论实验数据处理和分析方法。学生分组讨论如何根据实验数据计算和分析物体的运动情况，分享自己的方法和技巧。

（3）讨论实验结果和实验报告撰写。学生分组讨论实验结果的意义和实验报告的撰写方法，分享自己的见解和建议。

5.总结回顾（用时5分钟）

总计：45分钟。六、知识点梳理1.打点计时器的工作原理：打点计时器通过电动机转动，带动纸带在滚轮上打点，从而记录物体在直线运动中的位置和时间。

2.打点计时器的使用方法：首先，将纸带穿过打点计时器，并固定在纸带上。然后，将纸带穿过滚轮，并固定在滑轮上。启动打点计时器，使纸带在滚轮上打点。最后，将纸带上的点与物体在运动过程中的位置对应起来，计算出物体在不同时间点的位置。

3.速度的计算方法：速度是物体在单位时间内移动的距离。在实验中，可以先计算物体在单位时间内的位移，再将位移除以时间，得到速度。

4.速度-时间图的绘制：速度-时间图是表示物体速度随时间变化的图形。在实验中，可以先计算不同时间点物体的速度，然后将这些速度值标记在坐标纸上，绘制出速度-时间图。

5.实验数据的处理方法：实验数据处理包括数据记录、数据计算和数据分析。在实验中，学生需要准确地记录数据，并根据数据计算出物体的速度。然后，学生需要分析数据，得出实验结果。

6.实验报告的撰写方法：实验报告应包括实验目的、实验原理、实验步骤、实验数据和实验结果等内容。学生需要在实验报告中准确地描述实验过程，并给出实验结果的分析。

7.实验安全注意事项：在实验过程中，学生需要注意安全，避免实验器材损坏或发生意外。例如，避免电源线破损、滑轮松动等问题，确保实验器材的完整性和安全性。

8.合作学习的方法：在实验过程中，学生需要与同学合作，共同完成实验任务。学生可以进行小组讨论，分享实验操作方法和数据处理技巧，提高实验效率和准确性。

9.创新思维的培养：在实验设计和数据处理过程中，学生可以尝试创新的方法和思路，培养自己的创新思维和解决问题的能力。

10.数学素养的培养：在实验数据处理和分析过程中，学生需要运用数学知识，如列表、描点、作图等，培养自己的数学素养。

11.科学素养的培养：通过实验操作和数据分析，学生可以培养自己的科学素养，如实验操作技能、数据处理能力和科学思维方式等。

12.技术素养的培养：学生可以通过使用打点计时器等实验器材，培养自己的技术素养，如仪器操作能力和数据处理技能等。

13.合作素养的培养：在实验过程中，学生需要与同学合作，共同完成实验任务，培养自己的合作能力和团队精神。

14.批判性思维的培养：在实验结果分析和讨论过程中，学生可以培养自己的批判性思维，如质疑实验结果、提出改进意见等。

15.沟通能力的培养：在实验报告撰写和小组讨论过程中，学生可以培养自己的沟通能力，如清晰地表达观点、倾听他人的意见等。七、教学评价与反馈1.课堂表现：通过观察学生在课堂上的参与程度、提问和回答问题的情况，以及实验操作的准确性和熟练程度，评价学生的课堂表现。

2.小组讨论成果展示：通过小组讨论的成果展示，评价学生对实验操作方法和数据处理技巧的掌握程度，以及学生之间的合作能力和团队精神。

3.随堂测试：通过随堂测试，评价学生对打点计时器的工作原理、速度的计算方法、速度-时间图的绘制等知识点的理解和掌握程度。

4.实验报告：通过检查学生的实验报告，评价学生对实验操作步骤的描述、实验数据的记录和分析、实验结果的总结等方面的能力和水平。

5.教师评价与反馈：针对学生在实验操作、数据处理、实验报告撰写等方面的表现，给予具体的评价和反馈。对于表现优秀的学生，给予表扬和鼓励；对于存在不足的学生，给予具体的指导和建议，帮助他们改进和提高。同时，教师需要关注学生的学习态度和努力程度，给予积极的鼓励和支持，激发学生的学习兴趣和动力。八、内容逻辑关系2.实验操作：详细讲解实验操作的步骤，包括打点计时器的安装、纸带的固定和调整、实验数据的记录和处理等。

3.数据分析：讲解如何根据实验数据计算和分析物体的运动情况，包括速度的计算方法、速度-时间图的绘制等。

4.实验报告：介绍实验报告的撰写方法和格式要求，包括实验目的、原理、步骤、数据和结果等内容。

5.安全注意事项：强调实验过程中的安全问题，提醒学生注意避免实验器材损坏或发生意外。

6.合作学习：强调小组合作的重要性，鼓励学生相互交流和分享实验操作方法和数据处理技巧。

7.创新思维：鼓励学生尝试创新的方法和思路，培养自己的创新思维和解决问题的能力。

8.数学素养：强调在实验数据处理和分析过程中，学生需要运用数学知识，如列表、描点、作图等。

9.科学素养：通过实验操作和数据分析，培养学生的科学素养，如实验操作技能、数据处理能力和科学思维方式等。

10.技术素养：通过使用打点计时器等实验器材，培养学生的技术素养，如仪器操作能力和数据处理技能等。

11.合作素养：在实验过程中，培养学生的合作能力和团队精神，鼓励学生相互合作完成实验任务。

12.批判性思维：在实验结果分析和讨论过程中，培养学生的批判性思维，如质疑实验结果、提出改进意见等。

13.沟通能力：在实验报告撰写和小组讨论过程中，培养学生的沟通能力，如清晰地表达观点、倾听他人的意见等。课后作业1.实验操作：请学生在家中自行设计一个简单的实验，使用打点计时器或其他工具来测量物体的速度，并记录实验数据。

2.数据分析：请学生根据实验数据，计算和分析物体的运动情况，并绘制速度-时间图。

3.实验报告：请学生根据实验操作和数据分析，撰写实验报告，包括实验目的、原理、步骤、数据和结果等内容。

4.安全注意事项：请学生总结实验过程中的安全注意事项，并思考如何避免实验器材损坏或发生意外。

5.合作学习：请学生思考小组合作的重要性，并分享自己在实验操作和数据处理过程中的合作经验。反思改进措施（1）引入多媒体资源：通过使用图片、图表、视频等多媒体资源，使抽象的理论知识更加直观和形象，提高学生的学习兴趣和理解能力。

（2）开展分组实验：鼓励学生分组进行实验操作，培养学生的合作能力和团队精神，同时提高实验效率和准确性。

（3）注重实验安全：在实验前进行安全培训，强调实验过程中的安全注意事项，确保实验过程中的安全。

2.存在主要问题

（1）实验操作不够规范：部分学生在实验操作中存在不规范的行为，如操作不熟练、数据记录不准确等，导致实验结果不准确。

（2）实验数据分析能力不足：部分学生对实验数据的处理和分析能力较弱，不能准确地计算和分析物体的运动情况。

（3）实验报告撰写不规范：部分学生在撰写实验报告时，对实验目的、原理、步