在本节中,承接上一节的速度这一概念,在速度概念的基础之上,进行实际操作。化理论为实际,所以这节的教学目标:1 了解电磁打点计时器,电火花计时器的基本结构,理解其工作原理。2.经历使用打点计时器的过程,使用打点计时器。3.会根据纸带上的点迹计算物体的平均速度。4.能描绘v-t图像,并能根据画的图像描绘物体运动速度的变化特点。
1.了解打点计时器在实验中的应用。
2.要知道如何计算纸带上各点的速度。
3.会在v-t坐标系中描点,拟合曲线,并描述物体运动的规律。
教学自我理解
打点计时器原理
打点计时器可以让两个同学去模拟这个打点的过程,一个同学用笔均匀的打点,另一个同学可以拉着一个纸条去运动,两个同学相互配合,去思考两个事件的关联,一个均匀打点可以和时间相对应,均匀的过程对应均匀的时间,那么就可以当成是单位时间,只不过这个单位时间不是一秒,或者是一分钟,但是每次打点的时间是相同的。一个同学拉着纸带运动,那么手和纸带连接在一起,那么它们的运动是一样的,我们可以研究纸带的运动进而可以去研究手的运动。那么通过两个同学的配合,知道打点,一个拉纸带运动,这是同时进行的两个事件。那么纸带运动的时间可以通过打点的时间去说明,如果知道了打点的时间,也就知道了纸带上留下点之间的运动时间。这也就打点计时器的基本原理。
电磁打点计时器和电火花计时器就是在这个原理之上的。只不过由于结构不同,原理不同,电磁打点计时器是根据电磁感应原理,线圈通过交变电流,把中间的振片磁化,那么在磁铁的吸引下,就会不断的吸引排斥,带动振片的振动,振片上的振针就会上下打点了,所以振动一次就打一个点,这个振动就靠电流的变化来完成的,我国的交变电流的周期是50赫兹,所以一秒钟打50个点,打一个点就0.02秒。电火花计时器也是靠交流脉冲尖端放电可以把墨粉蒸发,可以把墨粉蒸发使它吸附在纸带上,留下痕迹。电火花计时器交流电也是频率50赫兹,所以每一个点迹也是0.02秒。
了解了打点计时器的原理,使用打点计时器很简单,由老师先演示。并说明在不同的情况下,可能出现的问题。
处理纸带的过程
因为在这个过程中是先振动打点,然后再让纸带运动,所以要先选取点迹清晰,去掉前面点迹模糊的纸带。留在纸带上的点可以记录时间,也可以记录纸带在某段时间运动的距离。所以计算平均速度,可以量出距离,然后根据两点间的时间去计算。这这个过程中涉及测量误差的问题,尽量减小偶然误差和系统误差,需要注意测量过程中,要以清晰的刻度对准某个点,然后保持刻度尺不变。然后依次去读数,不要一段一段的去读,以免造成误差的累积。那么瞬时速度,本来就在极短时间内的平均速度,在实际中,在精度的要求范围内就可以了,而打点计时器的精度是0.02秒,实际上很短了,那么要找某点的瞬时速度,总误差的角度来说,包含该点在内的一段较短时间内的平均速度是误差较小的。
建立v-t坐标系,
首先要确定某点的速度及对应的时间,时间的零时刻是自己选取的,那么以后点的时间就能确定,对应的速度也就有了,学生不容易搞清这一点,有 了时刻和速度的对应,那么描点绘图就相对容易了,但是连线是个问题,我们是根据运动中 有限的几个点去拟合整个运动的过程,时间相对来说较短的话,运动的变化一般不是很大,所以我们连线不能用折线,而是用平滑的曲线去连接。根据曲线反应出来的,去表示规律,每个点对应的时刻和速度,所以我们根据图像,就能判断出物体的速度是怎么变化的,根据变化去分析纸带上两点距离的变化,去对应的去比较,可能更能说明问题。