2024-2025学年高中物理 第1章 4 实验：用打点计时器测速度教案 新人教版必修1

2024-2025学年高中物理第1章4实验：用打点计时器测速度教案新人教版必修1科目授课时间节次--年—月—日（星期——）第—节指导教师授课班级、授课课时授课题目（包括教材及章节名称）2024-2025学年高中物理第1章4实验：用打点计时器测速度教案新人教版必修1教学内容本节课的教学内容来自2024-2025学年高中物理新人教版必修1第1章第4节，主要讲述实验：用打点计时器测速度。本节课将引导学生通过实验操作，掌握打点计时器的使用方法，学会利用打点计时器测量物体运动速度，培养学生的实验操作能力和科学思维。

具体内容包括：

1.了解打点计时器的工作原理和基本构造；

2.掌握打点计时器的使用方法，包括纸带的安装、调整和数据采集；

3.能够通过纸带上的打点数据分析物体的运动速度；

4.能够运用所学的知识解决实际问题，如计算物体的加速度等。核心素养目标本节课的核心素养目标主要包括物理观念、科学思维、实验操作和科学态度四个方面。

1.物理观念：使学生理解速度的概念，并能够运用速度公式进行简单的计算，从而建立正确的物理观念。

2.科学思维：通过实验数据的分析，培养学生运用科学思维方法解决物理问题的能力，提高学生的逻辑思维和分析能力。

3.实验操作：培养学生熟练操作打点计时器进行实验的能力，掌握实验步骤和技巧，提高学生的实验操作能力。

4.科学态度：在实验过程中，培养学生认真观察、细致记录数据的良好科学态度，使学生在面对实验结果时能够保持客观、严谨的态度。学情分析本节课针对的是高中一年级的学生，他们已经掌握了初中阶段的物理知识，对物体运动有一定的理解。但在实验操作和数据处理方面，部分学生可能还较为薄弱。

在知识、能力方面：大部分学生已经掌握了速度和加速度的基本概念，但对打点计时器的使用和运动物体的实际数据处理还不够熟练。他们具备一定的观察和思考能力，但在运用物理公式解决实际问题方面有待提高。

在素质方面：学生们的思维活跃，具备一定的创新意识。通过之前的教学，他们已经具备了基本的实验操作技能，能够遵循实验步骤进行实验。

在行为习惯方面：部分学生在实验操作过程中容易产生急躁情绪，导致数据处理不准确；部分学生在面对复杂问题时，容易产生畏惧心理，影响了解决问题的效率。

针对以上情况，教师在教学过程中应注重引导学生正确使用打点计时器，培养他们细致、严谨的实验态度。同时，通过分组讨论、互帮互助等方式，提高学生们的合作意识和团队协作能力，激发学生们的学习兴趣，帮助他们更好地掌握本节课的知识。教学资源1.软硬件资源：实验室中的打点计时器、纸带、测量工具、计算机等。

2.课程平台：学校提供的教学平台，用于展示PPT、实验视频等教学资料。

3.信息化资源：与本节课相关的物理实验教学视频、动画、PPT等。

4.教学手段：讲授法、实验法、讨论法、问题驱动法等。教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

-发布预习任务：通过在线平台或班级微信群，发布预习资料（如PPT、视频、文档等），明确预习目标和要求。

-设计预习问题：围绕“用打点计时器测速度”课题，设计一系列具有启发性和探究性的问题，引导学生自主思考。

-监控预习进度：利用平台功能或学生反馈，监控学生的预习进度，确保预习效果。

学生活动：

-自主阅读预习资料：按照预习要求，自主阅读预习资料，理解打点计时器的原理和操作方法。

-思考预习问题：针对预习问题，进行独立思考，记录自己的理解和疑问。

-提交预习成果：将预习成果（如笔记、思维导图、问题等）提交至平台或老师处。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：引导学生自主思考，培养自主学习能力。

-信息技术手段：利用在线平台、微信群等，实现预习资源的共享和监控。

作用与目的：

-帮助学生提前了解实验目的、原理和方法，为课堂学习做好准备。

-培养学生的自主学习能力和独立思考能力。

2.课中强化技能

教师活动：

-导入新课：通过实际案例或视频展示，引出本节课的实验课题，激发学生的学习兴趣。

-讲解知识点：详细讲解打点计时器的使用方法、数据采集和速度计算公式。

-组织课堂活动：设计小组讨论、实验操作等活动，让学生在实践中掌握实验技能。

-解答疑问：针对学生在学习中产生的疑问，进行及时解答和指导。

学生活动：

-听讲并思考：认真听讲，积极思考老师提出的问题。

-参与课堂活动：积极参与小组讨论、实验等活动，体验实验操作和数据处理。

-提问与讨论：针对不懂的问题或新的想法，勇敢提问并参与讨论。

教学方法/手段/资源：

-讲授法：通过详细讲解，帮助学生理解实验知识点。

-实践活动法：设计实践活动，让学生在实践中掌握实验技能。

-合作学习法：通过小组讨论等活动，培养学生的团队合作意识和沟通能力。

作用与目的：

-帮助学生深入理解实验知识点，掌握实验技能。

-通过实践活动，培养学生的动手能力和解决问题的能力。

-通过合作学习，培养学生的团队合作意识和沟通能力。

3.课后拓展应用

教师活动：

-布置作业：根据本节课的实验内容，布置适量的课后作业，巩固学习效果。

-提供拓展资源：提供与实验相关的拓展资源（如相关论文、实验指导书等），供学生进一步学习。

-反馈作业情况：及时批改作业，给予学生反馈和指导。

学生活动：

-完成作业：认真完成老师布置的课后作业，巩固学习效果。

-拓展学习：利用老师提供的拓展资源，进行进一步的学习和思考。

-反思总结：对自己的学习过程和成果进行反思和总结，提出改进建议。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：引导学生自主完成作业和拓展学习。

-反思总结法：引导学生对自己的学习过程和成果进行反思和总结。

作用与目的：

-巩固学生在课堂上学到的实验知识点和技能。

-通过拓展学习，拓宽学生的知识视野和思维方式。

-通过反思总结，帮助学生发现自己的不足并提出改进建议，促进自我提升。知识点梳理1.打点计时器的工作原理和构造

-电磁式打点计时器和电火花式打点计时器的工作原理和区别

-打点计时器的主要组成部分，如电磁铁、纸带、限位器等

-打点计时器的工作电压、频率和打点间隔

2.纸带的安装和使用

-纸带的规格和作用

-纸带的安装方法，如如何正确放置和固定纸带

-如何避免纸带在运动过程中出现松弛或断裂

3.运动物体的数据采集

-数据采集的方法和工具，如直尺、卡尺等

-数据采集的注意事项，如如何准确测量和记录数据

-如何处理和分析采集到的数据，如去除误差较大的数据

4.速度和加速度的计算

-速度的定义和计算公式，如平均速度和瞬时速度

-加速度的定义和计算公式，如匀变速直线运动和匀速圆周运动的加速度

-如何利用打点计时器数据计算速度和加速度

5.实验误差分析和减小方法

-误差的定义和分类，如系统误差和随机误差

-误差分析的方法，如误差传播定律和误差合成

-减小误差的方法，如改进实验装置、提高测量精度等

6.实验报告的撰写

-实验报告的结构和内容，如实验目的、原理、装置、步骤、数据、分析和结论等

-如何清晰、简洁、有条理地表达实验结果和思考

-实验报告的书写规范和要求，如字体、字号、行间距等

7.实验安全注意事项

-实验室的一般安全规则，如不要触摸正在运行的设备、遵守用电规定等

-打点计时器使用过程中的安全注意事项，如避免触电、注意纸带飞出等

-实验中如何处理突发情况，如设备故障、人身伤害等课堂小结，当堂检测1.课堂小结

-回顾本节课的学习内容，总结打点计时器的工作原理、使用方法、数据处理和实验报告撰写等关键知识点。

-强调实验操作中的安全注意事项和误差减小方法，提醒学生在实验过程中注意安全和精确度。

-强调自主学习和合作学习的重要性，鼓励学生在课后继续深入学习和探讨。

2.当堂检测

-设计一系列有关打点计时器实验的问题，包括实验原理、操作步骤、数据处理等方面。

-要求学生在规定时间内完成检测，检测题目的难度要适中，以检验学生对课堂内容的掌握程度。

-在检测过程中，引导学生运用所学的知识点，解决实际问题，提高学生的应用能力。

-及时批改学生的检测试卷，给予反馈和指导，帮助学生发现自己的不足并进行改进。内容逻辑关系1.打点计时器的工作原理和构造

-重点知识点：电磁式打点计时器和电火花式打点计时器的工作原理；打点计时器的主要组成部分；打点计时器的工作电压、频率和打点间隔。

-词句：电磁铁产生磁场，吸引打点锤向下打点；纸带记录物体的运动轨迹；打点间隔与时间成正比。

2.纸带的安装和使用

-重点知识点：纸带的规格和作用；纸带的安装方法；如何避免纸带在运动过程中出现松弛或断裂。

-词句：纸带应平整、无折痕；限位器确保纸带正确放置；调整打点计时器，使纸带保持适当张力。

3.运动物体的数据采集

-重点知识点：数据采集的方法和工具；数据采集的注意事项；如何处理和分析采集到的数据。

-词句：使用直尺测量纸带上的点间距；记录数据时注意单位；去除误差较大的数据，进行平均值计算。

4.速度和加速度的计算

-重点知识点：速度的定义和计算公式；加速度的定义和计算公式；如何利用打点计时器数据计算速度和加速度。

-词句：速度是位移与时间的比值；加速度是速度变化与时间的比值；利用公式计算平均速度和瞬时速度。

5.实验误差分析和减小方法

-重点知识点：误差的定义和分类；误差分析的方法；减小误差的方法。

-词句：误差是测量值与真实值之间的差异；系统误差可以通过修正消除；随机误差可以通过增加测量次数减小。

6.实验报告的撰写

-重点知识点：实验报告的结构和内容；如何清晰、简洁、有条理地表达实验结果和思考。

-词句：实验报告应包含实验目的、原理、装置、步骤、数据、分析和结论；使用简洁明了的语言描述实验结果。

7.实验安全注意事项

-重点知识点：实验室的一般安全规则；打点计时器使用过程中的安全注意事项；实验中如何处理突发情况。

-词句：遵守实验室安全规定，佩戴防护装备；避免触电和纸带飞出；遇到设备故障或人身伤害，立即停止实验，寻求帮助。

板书设计：

1.打点计时器的工作原理和构造

-电磁式打点计时器

-电火花式打点计时器

-主要组成部分：电磁铁、纸带、限位器

-工作电压、频率和打点间隔

2.纸带的安装和使用

-纸带规格和作用

-安装方法：平整、无折痕、限位器确保正确放置

-保持适当张力，避免松弛或断裂

3.运动物体的数据采集

-方法：直尺、卡尺等

-注意事项：准确测量、记录数据、去除误差较大的数据

-数据分析：平均值计算

4.速度和加速度的计算

-速度：位移与时间比值

-加速度：速度变化与时间比值

-利用公式计算平均速度和瞬时速度

5.实验误差分析和减小方法

-误差定义：测量值与真实值差异

-分类：系统误差、随机误差

-减小方法：修正、增加测量次数、提高测量精度

6.实验报告的撰写

-结构：目的、原理、装置、步骤、数据、分析、结论

-表达：简洁明了、条理清晰

7.实验安全注意事项

-遵守安全规则：佩戴防护装备、避免触电、纸带飞出

-处理突发情况：停止实验、寻求帮助

-安全事项：调整打点计时器、避免触电、纸带飞出课后作业1.请简述电磁式打点计时器和电火花式打点计时器的工作原理及其区别。

2.请说明如何正确安装和使用纸带，并描述避免纸带松弛或断裂的方法。

3.请列出数据采集的方法和工具，并简要说明数据采集的注意事项。

4.请用公式计算下列运动物体的平均速度和瞬时速度：

（1）物体从静止开始，沿直线运动，经过10秒，位移为100米。

（2）物体在水平面上的匀速圆周运动，半径为5米，线速度为10米/秒，经过10秒。

5.请简述实验误差分析和减小方法，并举例说明。

6.请说明实验报告的结构和内容，并简要描述如何清晰、简洁、有条理地表达实验结果和思考。

7.请列举实验室的一般安全规则和打点计时器使用过程中的安全注意事项，并简述实验中如何处理突发情况。

十、补充题型举例

1.题目：已知打点计时器的频率为50Hz，物体沿直线运动时，纸带上相邻两点间的距离为1.0cm。求物体在这两点间的时间和速度。

答案：

时间：相邻两点间的距离为1.0cm，根据公式：时间=距离/打点间隔，得到时间=1.0cm/0.02s=50s。

速度：物体在这两点间的时间为50s，根据公式：速度=距离/时间，得到速度=1.0cm/50s=0.002m/s。

2.题目：已知打点计时器的频率为50Hz，物体沿直线运动时，纸带上相邻两点间的距离为5.0cm。求物体在这两点间的加速度和时间。

答案：

加速度：相邻两点间的距离为5.0cm，根据公式：加速度=（2×打点间隔）/时间，得到加速度=（2×0.02s）/时间。

时间：物体在这两点间的时间为25s，根据公式：时间=距离/打点间隔，得到时间=5.0cm/0.02s=250s。

3.题目：已知打点计时器的频率为50Hz，物体沿直线运动时，纸带上相邻两点间的距离为2.0cm。求物体在这两点间的速度和加速度。

答案：

速度：相邻两点间的距离为2.0cm，根据公式：速度=距离/打点间隔，得到速度=2.0cm/0.02s=100m/s。

加速度：物体在这两点间的时间为10s，根据公式：加速度=（2×打点间隔）/时间，得到加速度=（2×0.02s）/10s=0.04m/s²。

4.题目：已知打点计时器的频率为50Hz，物体沿直线运动时，纸带上相邻两点间的距离为3.0cm。求物体在这两点间的速度和时间。

答案：

速度：相邻两点间的距离为3.0cm，根据公式：速度=距离/打点间隔，得到速度=3.0cm/0.02s=150m/s。

时间：物体在这两点间的时间为15s，根据公式：时间=距离/打点间隔，得到时间=3.0cm/0.02s=150s。

5.题目：已知打点计时器的频率为50Hz，物体沿直线运动时，纸带上相邻两点间的距离为4.0cm。