打点计时器测速度教案3公开课.docx
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1、第4节实验:用打点计时器测速度新课过程:作为同桌的两位同学合作,简易模拟打点计时器.1.同桌两位同学之间,一位同学手拿一枝彩色画笔,另一位同学牵动一条宽约1 cm的 长纸带,使纸带在你的笔下沿着直线缓慢向前移动.你按照一定的时间间隔点击纸带(比方 每秒1次,或每秒2次),比比看,看谁牵动纸带的速度变化最小.想一想,相邻两点的距离 跟牵动纸带的速度有什么关系?牵动纸带的快慢不均匀,对相邻两点所表示的时间有没有影 响?2两位同学竞走比赛,为了比拟他们的运动情况,现在让每位同学都提着底部穿孔、漏 沙比拟均匀的两个沙袋一起竞走,然后通过他们的漏沙情况来判断他们的匀速运动情况和加 速情况.以上两个探究活
2、动目的是让学生体验打点计时器通过打点到达计时目的的原理.学生做完后讨论.生:相邻两点间的距离随着牵动纸带的速度的增大而加大.纸带运动的快慢不均匀,点 子的间隔也不均匀,但对相邻两点间的时间间隔没有影响.生:参加竞走的两人假设运动快慢比拟稳定,那么漏沙比拟均匀,假设加速运动,会发现快的 时候漏沙少,慢的时候漏沙多.新课教学师:在以上的活动中,同学们认识到了打点和漏沙可以表达物体运动的快慢.今天我们 就来学习用打点计时器测定物体运动速度的方法,并用图象把这些速度形象地表示出来.一、电磁打点计时器教师布置学生对照仪器看说明书,引导学生注意其重点:观察打点计时器并阅读其使用 说明书,明确电磁打点计时器
3、的结构、各局部的名称、工作原理及使用方法.电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,如图14 1所示.工作电压为4 V6 V.当电源的频率是50 Hz时,它每隔0.02 s打一次点.通电以前,把纸带穿过限位孔,再把 套在轴上的复写纸片压在纸带的上面.当接通电源时,线圈产生的交变磁场使振动片(由弹 簧钢制成)磁化,振动片的一端位于永久磁铁的磁场中.由于振动片的磁极随着电流方向的 改变而不断变化,在永久磁铁的磁场作用下,振动片将上下振动,其振动周期与线圈中的电 流变化周期一致,即为0.02 s.位于振片一端的振针就跟着上下振动起来.这时,如果纸带 运动,振针就在纸带上打出一系列小点.图1 4 -
4、 1电磁打点计时器【交流与讨论】电磁打点计时器使用低压交流电源工作,大家想一想能不能使用直流电源,为什么?生:工作原理中是靠电流方向的改变来改变磁铁的磁场方向,从而促使振动片上下振动, 并且振动片的振动周期与电源的电流变化周期一致,假设使用50 Hz的交流电,打点的时间间 隔为0.02 s.这个值正好是电源频率的倒数.二、电火花计时器教师布置学生对照仪器看说明书,引导学生注意其重点:观察打点计时器并阅读说明书, 明确两种打点计时器的结构、各局部的名称、工作原理及使用方法.电火花计时器电火花计时器的外形如图14 2所示,它可以代替电磁打点计时器使 用,也可以与简易电火花描迹仪配套使用.正脉冲输入
5、插座负脉冲输入插座氏带图142使用时电源插头直接插在交流220 V插座内,将裁成圆片(直径约38 mm)的墨粉纸盘 的中心孔套在纸盘轴上,将剪切整齐的两条普通有光白纸带(20 mmX700 mm)从弹性卡和 纸盘轴之间的限位槽中穿过,并且要让墨粉纸盘夹在两条纸带之间.这样当两条纸带运动时, 也能带动墨粉纸盘运动,当按下脉冲输出开关时,放电火花不至于始终在墨粉纸盘的同一位 置而影响到点迹的清晰度.也可以用上述尺寸的白纸带和墨粉纸带(位于下面)做实验,还 可以用两条白纸带夹着一条墨粉纸带做实验;墨粉纸可以使用比拟长的时间,一条白纸带也 可以重复使用,应注意降低实验本钱.【交流与讨论】从原理上考虑,
6、电火花计时器跟电磁打点计时器相比,哪个更好些,误差可能会更小? 生:电火花计时器可能会更好些,因为电磁打点计时器中振针和纸带间的摩擦会更大些. 教师评论并系统总结.师:电火花计时器使用中运动阻力极小,这种极小阻力来自于纸带运动的本身,而不是 打点产生的,因而系统误差小,计时精度与交流电源频率的稳定程度一致(脉冲周期不大于 50 us,这一方面也远优于电磁打点计时器),同时它的操作简易,使用安全可靠(脉冲放 电电流平均值不大于5 nA).师:打点计时器能记录哪些信息?生:时间和位移.下面的时间交给学生自主探究.【课堂训练】出例如题:电磁打点计时器的打点周期取决于A.交流电压的高低B.交流电的频率
7、C.永久磁铁的磁性强弱D.振针与复写纸间的距离答案:B解析:电磁打点计时器的打点周期,即振针击打复写纸和纸带的周期,从它利用电磁感 应打点的原理可知,振针是由振片带动振动的,而振片上下振动的周期就是线圈中磁场变化 的周期,与所用交流电源的电流方向变化周期相对应.也就是交流电的周期,等于交流电的 频率的倒数,即假设使用电源的频率为50 Hz,那么交流电的周期为-L s=0. 02 s.我国使用的 50交流电的频率统一为50 IIz.三、练习使用打点计时器学生自主阅读教材中的实验步骤提示.指导学生动手练习使用打点计时器,并引导学生思考:纸带上的点与小车的位移和时间 是如何对应的,怎样将纸带上的点变
8、成相关的数据?【交流与讨论】针对问题,学生讨论实践后回答.问题1.电磁打点计时器中怎样安放复写纸和纸带的位置?生:将复写纸套在复写纸定位销上,推动调节片,可调节复写纸位置.将纸带从复写纸 圆片下穿过.问题2.振针打的点不清晰或打不出点可能是哪些原因?怎样调整?生1:可检查压纸框的位置是否升高,而阻碍了振动片,振针打不到纸带上,可将压纸 框向下压恢复其原来位置.生2:可能是复写纸该换新的了.生3:可能是振动片的振幅太小,可调整振动片的位置.生4:可能是振针的位置太高,调整振针的位置,直到打出点为止.生5:我选的电压在4 V和6 V的情况下,打点的清晰度有点差异,电压高的时候稍清 晰,所以可调高一
9、点电压.问题3.开启电源打点完毕后要及时关闭电源,这样做有什么好处?生:因打点计时器是按间歇工作设计的,故长期工作可能会因线圈发热而损坏.投影展示:电火花计时器的纸带安装方法(让学生阅读):使用电火花计时器在纸带上打点,安装纸带的方法有两种:一种是用一条纸带从墨粉盘 下穿过,打点时墨粉盘不随纸带转动,电火花只将墨粉盘上某一位置的墨粉蒸发到纸带上, 打出的点迹颜色较淡,打过一条纸带后要将墨粉盘转一角度再打另一条纸带.学生实验时可采用 这一方法.另一种是用两条纸带,将墨粉盘夹在中间,拖动纸带时由于两条纸带的摩擦作用,墨 粉盘会随纸带转动,电火花将墨粉盘上不同位置的墨粉蒸发到纸带上,所以打出的点迹颜
10、色较 重.墨粉盘上面的一条纸带没有点迹,可重复使用,用一条纸带打点时,纸带与打点计时器之间 的摩擦阻力较小,用两条纸带打点时摩擦阻力较大.不管用哪种方法,打完纸带后应立即切断电 源.师:处理纸带时,从能够看清的某个点开始,往后数出假设干个点.如果数出个点,这 些点划分出来的时间间隔数是多少?生:共(Z71)个.学生亲自手拉纸带练习使用打点计时器,自己设计表格,记录测量数据.【思考与讨论】师:怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度?生:测出两个点间的距离,数一下这两个点间共有多少个时间间隔,即有多少个0. 02 s,用这个总距离去除以所需用的时间.【课堂训练】出示题目:打在纸带上的点,记录了纸带
11、的运动时间.如果把纸带和运动的物体连接在一起,纸带 上的点就相应地表示出运动物体在不同时刻的位置.研究纸带上的点子之间的间隔,就可以 了解运动物体在不同时间内发生的位移,从而了解物体的运动情况.请你用简短的语言描述图1 -4-3所示每条纸带记录的物体的运动情况.Ii(b) | ;(c)| 】(d)图143参考答案:(a)、(b)的各点分布较为均匀,是匀速运动,但从点子的疏密程度来 看,(b)上的点子较稀疏,所反映的物体运动较快,速度较大.(c)表示物体运动得越来 越快,速度在增大;(d)表示物体运动得越来越慢,速度在减小.四、用打点计时器测量瞬时速度思想方法:用某段时间内的平均速度粗略代表这段
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