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1、2022-2023学年教科版（2019）必修第一册L4实验：用打点计时器测量小车的速度【教学目标】1.知识与技能：（1）能熟练使用打点计时器。（2）会根据相关实验器材，设计实验并完成操作。（3）会处理纸带求各点瞬时速度。（4）会设计表格并用表格处理数据。（5）会用v-t图像处理数据，表示运动规律2 .过程与方法：（1）初步学习根据实验要求，设计实验，探究某种规律的研究方法。（2）经历实验过程，及时发现问题并做好调整。（3）初步学会根据实验数据发现规律的探究方法。3 .情感态度与价值观：（1）体会实验的设计思路，体会物理学的研究方法。（2）培养根据实验结果作出分析判断并得出结论。【教学重点】1
2、.图象法研究速度随时间变化的规律。2 .对运动的速度随时间变化规律的探究。【教学难点】对实验数据的处理。【教学过程】一、导入新课。教师提出问题：探究小车在重物牵引下的运动，研究小车速度随时间的变化规律。让学生猜想：小车的速度随时间变化有几种可能：变化先快后慢；先慢后快；均匀变化等。 可结合速度图象描述猜想。让学生进行实验设计：提示如何测量出不同时刻的物体运动速度；最后确定打点计时器测速度。二、讲授新课。（一）实验步骤及注意事项1 .教师提问：用打点计时器测小车的速度所需哪些实验器材？学生回答：有滑轮的长木板、小车、带小钩的细线、钩码若干、打点计时器、纸带、刻度 尺、导线、交流电源.2 .教师提
3、问：通过预习，同学们知道具体的实验步骤是什么吗？学生回答（抽取举手同学作答）教师诠释：把附有滑轮的长木板放在实验台上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上 没有滑轮的一端，连接好电路，如图所示。电源插头附有滑轮的长木板把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下面挂上合适的钩码。放手后，看小车能否 在木板上平衡地加速滑行，然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在车的后面。使小车停在打点计时器处，先接通电源，后释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时 器就在纸带上打下一列小点，再按同样的方法（不改变钩码个数）打出两条纸带。从这三条纸带 中选用一条最清晰的纸带。整理器材。3 .实验中的注意
4、事项（1）平行：纸带和细绳要和木板平行。（2） 一先一后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验后应先断开电源后取纸带。（3）防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，要防止钩码落地和小车与滑轮 相撞。4 .例题讲解：在探究小车速度随时间变化的规律的实验中。用打点计时器在纸带上打的点记录了小车的 运动情况。某同学做此实验时的步骤如下：A.拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，放开纸带，再接通电源；B.将打点计时器固定在长木板上，并接好电路；C.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂上适当的钩码；D.小车停止运动后，直接取下纸带；E,将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔；F.
5、换上新纸带，再重复操作两次，然后从各纸带中选取一条点迹清晰的进行数据处理。 其中错误或遗漏的步骤有：（1）;（2） o 将以上步骤完善后，其合理的顺序为 o答案：（1） A中应先接通电源，再放开纸带（2） D中取纸带前应先断开电源；BECADFo （二）数据处理1 .怎样分析和选取纸带上的点？舍掉开头过于密集的点；若纸带上点与点之间的距离较小，可取多个间隔为一个计数间隔 时间（间隔不再是0.02s）（但要看具体情况灵活选定）；原则上一条纸带能取六、七个计数点 为宜；然后给选取的点加标记比如“1、2、3”，O、A、B”。2 .采集数据的方法如图所示，不直接测量两个计数点间的距离，而是要先量出各个
6、计数点到计时零点的距离 %、/、9、匕然后再计算出相邻的两个计数点的距离。3 .根据纸带分析物体的运动情况并计算速度（1）根据纸带分析物体的运动情况并计算平均速度在纸带上相邻两点的时间间隔均为0.02s （电源频率为50Hz）,所以点迹密集的地方表 示纸带运动的速度小.根据包，求出任意两点间的平均速度，这里Ar可以用直尺测量出两点间的距离，X为两点间的时间间隔数与0.02 s的乘积.这里必须明确所求的是哪两点之间的平均速度。（2）粗略计算瞬时速度某点E的瞬时速度可以粗略地由包含E点在内的两点间的平均速度来表示，如图所示， 匕或也瓦齐匕3说明：在粗略计算E点的瞬时速度时，可利用人包公式来求解，但
7、需注意的是，如果取离E点越接近的两点来求平均速度，这个平均速度越接近E点的瞬时速度，但是距离过小会 使测量误差增大，应根据实际情况选取这两个点.各计数点的瞬时速度用平均速度来代替，即匕=+2 , 生山(加为相邻两 1 2Ar 22 加个计数点之间的时间间隔).例题讲解：如图是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带.H-S 090-L10H1. 4 Q P：X | I I I I | I I I I | I II I | I I I I | I I I I | I I I I | I I I I | I I I I | M I I | I I I I | I I _JOcm 12345(1
8、)已知打点计时器电源频率为50 Hz,则纸带上打相邻两点的时间间隔为 o(2) A、B、C、D是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出。从图 中读出A、B两点间距$= (点对应的速度是(计算结果保留三位有效数字)。 答案:(1) 0.02 s (2) 0.660.70cm； 0.100 m/s5 .如何处理计算出来的数据?(1)列表法将测量和计算的各组数据填入表格中，参考表格:计数点位置编号n0123456时间t/s00. 10.20.30.40.50.6相邻两计数点间的距离 s/m对应计数点的速度 /勿2.一)(2)图象法根据所得数据，选择合适的标度建立坐标系(让图象尽量分布在坐标系平面的大部分面 积)。描点：观察和思考点的分布规律。拟合：从点的分布来看这些点应该在一条直线上，用直线拟合，使同一次实验得到的各 点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点，应均匀分布在直线的两侧，如图所示。学生思考：为什么要用直线拟合？若某个点明显偏离直线，可能是什么原因及怎样处理？从图上可以看出小车的速度随时间怎样变化？6 .误差分析（1）木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀。（2）根据纸带测量的位移有误差，从而计算出的瞬时速度有误差。（3）作UT图象时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差。