秦岭中学新课程高中物理导学案
班级姓名小组上课时间:年月日
课题§2.0练习使用打点计时器测速度和加速度(用2课时)
学前
预习
目标
提示学习
目标1、了解两种打点计时器的构造、原理和使用方法。知道两种计时器打点的时间间隔都是由电源的频率决定的。如果电源的频率为50Hz,则每隔0.02s打一个点。、会利用打上点的纸带研究物体的运动情况,掌握一些处理数据的基本方法。
2、通过小组探究实验,体验实验中科学操作方法的重要性,认识理性思维在实验分析中的重要性。
3、经历实验过程,体验科学实验过程的艰辛,享受成功的喜悦。
重点本节课重点是学会使用打点计时器,会简单处理纸带上的数据并计算物体运动的平均速度。
难点本节难点是根据纸带数据求某点的瞬时速度和该匀变速直线运动的加速度
教法小组自主探究实验为主,教师讲解为辅
学法学生自主学习,小组实验探究;老师归纳总结。
学生自主学习的补充材料
课本
补充知识
预习1、打点计时器是高中一个重要的计时仪器,计时的同时还能记录物体的运动情况.
2、电磁打点计时器是一种使用低压交流的计时仪器,其结构如图所示。它的工作电压是4~6V。电源频率是50Hz时,它每隔O.02s打一个点。
3、电火花计时器是利用火花放电时在纸带上打出小孔而显示出点迹的计时仪器,其结构如图所示。使用时,墨粉纸盘套在纸盘轴上,并夹在两条纸带之间。当接通220V交流电源,按下脉冲输出开关时,计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴产生火花放电。于是在运动的纸带上就打出一列点迹。当电源频率是50Hz时,它每隔O.02s打一次点。
如果把纸带跟运动的物体连接在一起,打点计时器便在纸带上打下一系列的点,这些
学生自主学习的补充材料
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补充知识
预习点既记录了运动物体在不同时刻的位置,也记录了相应的时间。通过对纸带上点子之间距离的研究,可以了解物体运动的情况。
4、实验注意事项:
①打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点,如遇到打出的是短横线,应调整一下振针距复写纸片的高度使之增大一点。
②使用计时器打点时,应先接通电源,待打点计时器稳定后,再释放纸带。
③释放物体前,应使物体停在靠近打点计时器的位置。
④使用电火花计时器时,应注意把两条白纸带正确穿好,墨粉纸盘夹在两纸带之间,使用电磁打点计时器时,应让纸带通过限位孔,压在复写纸下面。
小组
课堂
探究
学习【实验探究任务】
①把电磁打点计时器固定在铁架台上面,对照使用说明书,了解其构造
②)用手拉住正确穿过打点计时器的纸带上端,纸带下端连接重物,然后在接通6V以下交流电源后,释放纸带,在纸带上就打出一行小点,立即关闭电源。
③取下纸带,从能够看清的某个点开始,往后数出若干个点,如果数出n个点,点之间的间隔数为(n-1)个,用Δt=0.02(n-1)s,计算出纸带从第一个点到第n点的运动时间。
④用刻度尺测量出从第一个点到第n个点的距离Δχ。利用公式Δυ=Δχ/Δt计算出纸带在这段时间内的平均速度,把测量和计算的结果填入表1中。
表1:纸带在某段时间内的平均速度
点子数n点子间隔数n-1运动时间Δt
/s位移Δχ
/m平均速度υ
/(ms)
⑤在纸带上找出连续的六个点,分别标上记号A、B、C、D、E、F,用刻度尺量出相邻的两点间的距离Δχ1,Δχ2,Δχ3,Δχ4,Δχ5,把数据填入表2,根据这些数据,判断纸带的这段运动是匀速运动还是变速运动,是加速运动还是减速运动,该运动能看作是匀加速运动吗?并写明理由。表2:纸带的运动情况
A和B的距离Δχ1/mB和C的距离Δχ2/mC和D的距离Δχ3/mD和E的距离Δχ4/mE和F的距离Δχ5/m
判断结果和理由:相邻间距不断增加,且增加值几乎相等,说明可看作匀加速运动。
⑥在纸带上选取能看清的一段,将某个能看清的点标为0,以后每隔4个点标一个计数点,从0开始测量每相邻计数点间的位移分别记为s1、s2、s3、…sn,并记录在表3中,如果纸带运动是匀加速运动,且电源频率是50Hz。则运用vn=(sn+sn+1)/2T算出纸带对应计数点1、2、3、4、的瞬时速度υn填入表3中。再用描图法或逐差法(T为相邻两计数点间的时间间隔)计算出该纸带运动的加速度大约是9.6m/s2。(逐差法)
小组
课堂
探究
学习表3:纸带在对应计数点间的位移和对应计数点的速度速度
位置012345
Sn/m
Δt/s
υ/(m/s)
课
后
针
对
练
习
1.关于打点计时器的使用,下列说法中正确的是(CD)
A.打点计时器应用低压交流电源,交流电频率为50Hz;
B.纸带必须穿过限位孔,并注意把纸带压在复写纸的上面;
C.要先通电,后释放纸带,纸带通过后立即切断电源;
D.为减小摩擦,每次测量应先将纸带理顺。
2.运动物体拉动穿过打点计时器的纸带,纸带上打下一系列小点,打点计时器打下的点直接记录了(AD)
A.物体运动的时间;B.物体在不同时刻的位置;
C.物体在不同时刻的速度;D.物体在不同时间内的位移。
3.手拖动纸带经过打点计时器后,在纸带上留下的点中有6个连续清晰的点,测出这6个点的第1点到第6点的距离为18cm,则(C)
A.手运动的平均速度为0.03m/sB.手运动的平均速度为1.5m/s
C.手运动的平均速度为1.8m/sD.手运动的平均速度为180m/s
4.在使用电磁打点计时器时,有时发现计时器的打点周期不稳定,其原因可能是(B)
A.交流电源的电压不稳定B.交流电源的频率不稳定
C.永久磁铁的磁性太弱D.振片的固有频率与交流电源的频率有偏差
5.根据打点计时器打好的纸带,可以从纸带上直接得到的物理量是(ABCD)
A.时刻B.时间C位置D.位移E.平均速度
6.某同学用电磁打点计时器做实验时,在纸带上留下的不是圆点,而是一列短线,这可能是因为(C)
A.打点计时器错接在直流电源上;B.电源频率不稳定;
C.打点的振针压得过紧;D.打点的振针压得过松。
7.本实验中,关于计数点间时间间隔的下列说法中正确的有(A)
A.每隔四个点取一个计数点,则计数点间的时间间隔为0.10秒。
B.每隔四个点取一个计数点,则计数点间的时间间隔是0.08秒。
C.每五个点取一个计数点,则计数点间的时间间隔为0.08秒。
D.每隔五个点取一个计数点,则计数点间的时间间隔为0.10秒。
8.使用打点计时器时,下列问题对实验的影响是什么?
(1)错接在直流电源上,影响是不能打点
(2)电源频率不稳,影响是打点间隔时间会变化,有时不等于0.02秒
(3)打点针压得太紧,影响是针与纸带接触时间过长,使“点”变成为“线”
(4)电源电压不稳,影响是不影响打点的时间间隔,影响打点的清晰程度
(5)振针过长,影响是对纸带的影响和振针压得太紧相似,是间断的直线。
课
后
针
对
练
习9.用打点计时器可测纸带运动的时间和位移.下面是没有按操作顺序写的不完整的实验步骤,按照你对实验的理解,在各步骤空白处填上适当的内容,然后按实际操作的合理步骤,将各步骤的字母代号顺序写在空白处.
A.在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线,导线的另一端分别接在低压电源的两个接线柱上。
B.把电磁打点计时器固定在桌子上,让纸带穿过限位孔,并压在复写纸下面。
C.用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离。
D.切断电源,取下纸带,如果纸带上共有n个清晰的点,则这段纸带上记录的时间
(n-1)0.02s。
E.打开电源开关,再用手水平地拉动纸带,纸带上打下一系列小点。
F.利用公式计算纸带运动的平均速度。
实验步骤的合理顺序是BAEDCF。
10.电火花打点计时器使用交流220V电源工作,它是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示点迹的计时仪器.工作电源频率是50Hz,如果用它测量时,实验者不知工作电压的频率变为60Hz,仍按50Hz的频率计算,这样算出的速度值与物体速度的真实值相比是偏小(填“偏大”或“偏小”)。
11.如图1所示,是某人练习使用打点计时器得到的纸带,纸带的右端后通过打点计时器.从点痕的分布情况可以断定纸带的运动情况是减速运动。若所用电源频率为50Hz,从打下A点到打下D点,共13点,历时0.24s,位移为m(用尺子直接测量),这段时间内纸带运动的平均速度是m/s.BD段的平均速度是m/s。若该纸带的运动可看作是匀变速直线运动,则打下B点时纸带的速度是m/s,该纸带运动的加速度约是m/s2。
12.某组学生研究小车从斜面上滑下实验,得到如图2所示的纸带,从O点开始每打五个点取一个计数点,纸带上的计数点用O、A、B、C、D、E表示.根据图上数据,可判断小车做匀加速直线运动,小车经过B点时的速度是__50.4__cm/s,小车经过D点时的速度是_124___cm/s,小车做匀变速运动的加速度是__3.68__m/s2。
我的
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小组
评价老师
评价
五、速度改变快慢的描述加速度
一、教学目标
1、理解加速度的概念,1理解加速度是表示速度矢量变化快慢的物理量;2明确加速度的定义、公式、符号和单位.
2、明确加速度是矢量,加速度的方向始终跟速度改变量的方向一致.
3、明确加速度跟速度、速度改变量的区别.
二、重点难点
加速度概念既是重点,又是难点,要弄清加速度与速度、速度改变量之间的区别,理解加速度是如何描述速度矢量改变快慢的.
三、教学方法
比较、分析、归纳
四、教学过程
(一)概念引入
实例:某铅球运动员在投出铅球时,可在0.2s内使铅球的速度由零增加到17m/s,而迫击炮射击时,炮弹在炮筒中的速度在0.005s内由零增加到250m/s,在这两种运动中,速度改变量各为多少?哪一个速度变化得快?
解析:用v0表示物体开始时刻的速度(初速度),用vt表示末了时刻的速度(末速度),t表示完成速度改变所经历的时间,那么Δv=vt-vo表示物体速度的改变.为了描述速度改变的快慢,应该比较速度对时间的变化率,即速度的改变跟发生这一改变所用时间的比值.
速度m/s
速度改变m/s
vt-v0
速度变化率m/s2
(vt-v0)/t
初速度v0
末速度vt
铅球
0
17
17-0=17
(17-0)/0.02=85
炮弹
0
250
250-0=250
(250-0)/0.005=5×104从上面的计算可以看出,速度改变量vt-v0能够描述物体在时间t内速度改变了多少,但不能描述速度改变的快慢,而比值(vt-v0)/t能够描述物体速度改变的快慢,为此,引入加速度的概念.
(二)加速度
1、定义:加速度等于速度的改变跟发生这一改变所用时间的比值,即
a=(vt-v0)/t
式中vt、v0分别表示质点的末速度和初速度,t是质点的速度从vo变化到vt所需的时间,a表示质点的加速度.
2、物理意义:加速度是表示速度矢量改变快慢的物理量,其大小在数值上等于单位时间内速度的改变.
3、单位:在国际单位制中,加速度的单位是米每二次方秒,符号是m/s2.
4、加速度不但有大小,而且有方向,是矢量,加速度的方向与速度改变量Δv的方向相同.
在变速直线运动中,速度的方向始终在一条直线上,取初速度v0的方向为正方向.
(1)若vtv0,速度增大,a为正值,表示a的方向与v0的方向相同;
(2)若vtv0,速度减少,a为负值,表示a的方向与v0的方向相反.
(三)匀变速直线运动中的加速度
在匀变速直线运动中,速度是均匀变化的,比值(vt-v0)/t是恒定的,即加速度a的大小、方向不改变.因此,匀变速直线运动是加速度不变的运动.
(四)在v-t图象中认识加速度
加速度在大小上等于速度对时间的变化率,因此在匀变速直线运动中,v-t图象的斜率等于质点的加速度,如图中甲图象的加速度a1=2m/s2,方向与初速度方向相同;乙图象的加速度a2=-2m/s2,负号表示其方向与初速度方向相反.
1、教材第30页练习五:(1)、(2)、(3)、(5)
2、以下对于加速度的认识中,哪些是对是?
A、物体的加速度很大,速度可以很小
B、物体的速度为零,加速度可以不为零
C、加速度表示增加的速度
D、加速度为零时,速度必然为零
解:以图示匀加速直线运动为例,质点加速度不随时间而变,而速度与时刻对应,且均匀增加,在t=0时刻,v0=0,而加速度不等于零,其大小等于图象的斜率,可见A对,B对,而C错,当物体作匀速直线运动时,其加速度为零而速度不为零.D项错误.
正确选项为A、B
(七)课堂小结
定义:a=(vt-v0)/t
物理意义:描述速度改变的快慢
加速度a方向:与Δv方向一致
单位:m/s2
在v-t图象中的几何意义:图象的斜率
(八)课外作业
教材练习五:(4)
教学目标
知识目标
1、知道加速度是描述速度变化快慢的物理量,是矢量.
2,理解加速度的定义,会用公式解决有关问题,能区分,知道加速度的国际单位制单位是米每二次方秒().
3、知道匀加速直线运动的加速度a与速度v方向相同;匀减速直线运动的加速度a与初速度方向相反.
能力目标
培养学生理论联系实际的思想和能力.
教学建议
教材分析
加速度是物理学中非常重要的概念,也是高一学生最难搞懂的概念之一,教材为了减小难度,对加速度概念的要求比较低,没有区分平均加速度和瞬时加速度,而是在前几节学过匀变速直线运动、速度等问题后学生知道了物体的运动通常情况下,速度在改变,很自然的引出速度变化也有快慢之分,进而引入加速度概念;加速度的矢量性,教材的处理也比较通俗易懂,最后又给出一些物体运动的加速度图表,给学生一些直观、生动的印象.节后又对速度、加速度做了一对比,有助于学生理解这些概念,对变化率的分析与解析也恰到好处.
教法建议
通过生动形象的实例或课件,让学生逐步体会,做变速运动的物体,速度在变,速度的变化需要时间,速度的变化有快慢之区别,且速度变化的快慢是了解物体运动情况的重要指标,为引入加速度做好铺垫.这里是高中物理第二次用比值定义物理量,可以让学生回顾引入速度概念的过程.加速度的单位要让学生按规定的读法读,即读成米每二次方秒;加速度的方向是个很重要的内容,但是由于学生刚刚接触加速度这一比较难理解的概念,加之学生对矢量的运算又不熟悉,所以只对匀变速直线运动加以解释,由于匀变速直线运动加速度只有两个方向,与速度同向,或与速度反向,因此当规定速度方向为正方向时,加速度的方向就可以有正负号反映,注意正负号仅仅反映的是加速度的方向.
教学设计示例
教学重点:加速度的概念
教学难点:加速度概念的引入及加速度的方向
主要设计:
一、复习讨论:
1、什么叫匀变速直线运动?请举两个实例(提问)
2、匀变速直线运动的特点?(提问)
二、展示课件,深入讨论
1、展示课件:两物体(如汽车)同时匀加速起动情况.
第一个:5秒内速度由0增到10m/s,后匀速.
第二个:2s内速度由0增到6m/s后匀速.
2、提问讨论:
(1)两物体最终速度哪个大?
(2)一秒末时哪个速度大?
(3)第1s内,第2s内,两物体速度变化各多大?
(4)两物体,哪个启动性能更好?哪个速度改变得快?
(5)怎样能描述出速度改变的快慢?
3、看书29页第一自然段,及第二自然段,讨论:
(1)加速度是描述什么的物理量?
(2)加速度的定义式如何?公式中各个量的含义是什么?如:
的含义?
(3)计算一下课件中所给两物体的加速度大小(练习)
4、看书29页第三、四、五自然段,讨论:
(1)加速度的单位是什么?
(2)在变速直线运动中,加速度的方向一定与速度方向相同吗?请举例说明(引导学生各举一匀加速和匀减速的实例)
(3)比的加速度小,对吗?
(4)如何从图像中求物体的加速度?
5、阅读30页上部分内容讨论:
(1)速度越大,加速度越大对吗?举例说明(如课件1情况)
(2)速度变化越大,加速度越大,对吗?举例说明.
(3)速度变化越快,加速度越大,对吗?
(4)速度变化率越大,加速度越大,对吗?
(5)有没有速度很大,而加速度很小的情况?
(展示课件:飞机水平匀速飞行)
(6)有没有速度很小,而加速度很大的情况?
(展示火箭发射升空过程的资料)
探究活动
在十字路口,当绿灯亮时,大卡车和骑自行车的人同时起动,经常发现,前几米自行车在前,大卡车在后,经过一段时间,大卡车将超过自行车,请实地观察并解释所见到的现象。
文章来源:http://m.jab88.com/j/6790.html
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