第四课 速度的测量
——实验教学研究与探讨
徐锐
南京市金陵中学 (210005
【教学目标】
()知识与技能
(1) 了解打点计时器与光电门的原理
(2) 会使用打点计时器与光电门测量物体的瞬时速度
(3) 学会用电子表格处理实验数据,并用绘图功能绘出位移-时与速度-时间图像
()过程与方法
(1) 通过实验,掌握打点计时器与光电门的使用方法。
(2) 过实验得出物体的运动信息,培养学生获取信息的能力,体会处理问题的方法
领悟如何间接测量速度的方法。
(3) 培养用电子表格处理数据的能力。
()情感态度与价值观
(1) 感受将所学知识解决实际问题的乐趣。
(2) 体验现代科学技术在科学探究中的作用。
(3) 培养学生在学习中合作与交流的精神。
【教学重点】
(1) 学会使用打点计时器与光电门
(2) 通过采集的数据,求瞬时速度
(3) 学习用电子表格进行处理与分析实验数据
【教学难点】
(1) 打点计时器的原理
(2) 电子表格处理与分析实验数据
【教学准备】
多媒体课件(PPT 幻灯片)电磁打点计时器、光电门、电脑、纸带、学生电源、
线。
【教学过程】
一. 引入课题:
物体量的定分为直测量与间接测,直接测量的:质量、、温度、时间
移。间接测量的如:密度、压强、电阻等,它们是由几个直接测量物理量根据一定的关系
组合测定的。速度是由位移与时间组合而成,所以只能间接测量。
1(:将车放斜的道上由下)定小下滑中的
平均速度?
该问题的目的是用实验的方法测定物体运动的平均速 (学生进行实际测)并引
出下面的问题。
问题 2:能否测定小车在下滑过程中某一点的瞬时速度?
也许有同学认为可以,则在 A 点附近取一段很小的位移,再测定通过小位移的时间
从而求得平均速度。如果有同学这样思考,可以请他进行操作。其实是做不到的,因为时
间太短。
(后记:确实有位同学认为可以,但在实际测量中发现时间太短,无法测定。后又想
一个,在 A 取一测小开始别到 AB 两点间,两点
间差,结果测得 OA 时间比 OB 时间还要短。此同学体会理论想象与实际操作有距离,由于
时间太短,已大于了人的反应时间)
问题 3:无法测量的量是什么?有何办法解决?
难测定的是时间,因为时间太短。学生可能很难想出解决的办法,但可以组同学
论,是解决不了,也发学生的求知欲望
二. 用光电门测小车的瞬时速度
光电原理电门线发器与红外组成次遮挡红线是
光电时器发出计时的信息,计时器开始计时,停止遮挡时,光电门计时
器发计时这样计时器能精确记通过光电门的时间。只能知道
,根据的时可求得在过光电门的平均速度,由于时间很短,
以认为是瞬时速度。(演示)
学生实验:用光电门测定小车在斜面下滑过程中某点的瞬时速度。
三. 用打点计时器测小车的运动速度
打电计时器的原理:点计时器的原理打点计时器(如图 1-3)怎么
1.4-3线 50 线使
成)片的位于永久的磁。由于片的极随流方改变
而不断变,在永久的磁用下动片将上下,其周期线中的电流
变化周期片的打点带从通过时。便打上一系
相邻两个点的时间为 0.02s,这是打点计时器的原理。
介绍打点计时器的结(。如图 1.4-4)
学生实验:用打点计时器测定小车的瞬时速度。
实验数据分析:
出问题,由学生讨论解决。
问题 1在打出的纸带上相邻两点的时间为多(0.02s)
问题 2如何研究某一点的瞬时速度?
如研究 D 点,用 CD 的距离与时间的比值可以近认为是 D 点的瞬时速度,用 DE 的距
离与时间的比值也可以认为是 D 点的瞬时速度。
问题 3 CD 距离求出的速度比 D 点的实际速度是大还是小?
因为是越来越快的运动,所以是小。(由学生讨论得出)
问题 4 DE 距离求出的速度比 D 点的实际速度是大还是小?
同样原理可以判断大。(由学生讨论得出)
问题 5为了差,有什么方法?
CF 段的平均速度,会更加接近 D 点的瞬时速度。(由学生讨论得出)
数据处理:
1 测出点的(要求中间 5 点)瞬时速度
2 取纸带的某一点(在开始附近比较清点开始),分别量出点到该点的
象)
3 根据测得的速度,作出速度时间图象。
1 如图 1.4-6 示是某实验打出的纸带,在纸带上 6 个点,分别标
012345,用测量出两点间距离 x
1
x
2
x
3
x
4
x
5
,并
格中.根据这数据:(所用打点计时器的打点周期 0.02s)
(1)运用所学过的知识判断纸带的这段运动情况;
(2)点的瞬时速度,并出速度-时间图象。
解析:(1)对各点瞬时速度的,由于时间为 0.02s,所以可以认为 x
1
x
2
的平均速度
1 点的瞬时速度,这样求定是在的。用 0 1 1 2 可以出,这段时间物体
的速度是增加,所以用 x
1
的求得的平均速度应该小于 1 点的瞬时速度,而 x
2
的平均速
度应该大于 1 点的平均速度,所以用 x
1
+x
2
段的平均速度作 1 点的瞬时速度会
用这方法分别求得 1234 点的瞬时速度,如表 1.4-1 所示。
1.4-1
x / cm
x
1
x
2
x
3
x
4
x
5
0.80 1.00 0.90 1.00 0.60
v
n
/cms
-1
45.0 47.0 47.0 40.0
(2) t ×0.02s t
1234 1 0.02s v
47.0cm/s 40.0m/s的原点从 40 10 5m/s,这样的目的是
能比精确是点,并分运用了标的大间。
四. 小结
本节用两物体速度定,点是
测定短的时间。不的是,光门是定小位移还打点计器是点的
一定,为流电周期门只能测运动物体在某点的瞬时速度而打点计
器能测定物体运动过程中所有点的速度,可以研究物体的运动过程。
种仪以测时速还可其它测定的瞬度,
位移感器等。同学们课查阅解其测量原理有可
成实际测量。