2.4 科学测量：做直线运动物体的瞬时速度 （教学设计）（表格式）高一上学期物理鲁科版（2019）必修第一册

§1.4 科学测量：做直线运动物体的瞬时速度
教材分析 本节课是比较重要的基础实验之一，通过上一节课学习使学生了解了瞬时速度的求解方法，当运动的时间极短，就可以近似认为物体做匀速直线运动，这一段时间的平均速度就是瞬时速度。并能通过V-T图像来判定物体是否是做匀速直线运动。并会通过直线的斜率求解加速度。
教学目标和核心素养 物理观念： 1.测量小车的瞬时速度。 2.会用v-t图像来判断沿斜面下滑的小车是否做匀变速直线运动。 3.学习使用打点计时器。
科学思维：通过瞬时速度的测量和数据的处理，把理论和实践通过实验相结合，有科学论证，质疑创新的思维方法。
科学探究：能发现并提出物理问题，能根据实验方案，使用打点计时器等器材收集数据，会妥善保存原始信息，能分析纸带记录信息。形成初步结论，能分析实验误差。能参考教材内容撰写简单的实验报告。注意提升实验操作能力和数据分析能力
科学态度与责任：通过小组合作，利于培养学生的交流合作能力，以及严谨细致的科学态度，通过探究实验，培养学生动手能力和分析推理能力，培养学生实事求是的科学态度和勇于探究的科学精神。
教学重点和难点 重点：会打点计时器的使用，能获取数据以及对数据进行分析处理得出结论 难点：能正确使用打点计时器，误差分析。
器材 电火花打点计时器，纸带，电源，带滑轮的长木板，小车
导学（教学）过程 教学设计
引入课题： 实验室中小车的运动是物理学中最简单的物体运动。我们如何测量小车各时刻的瞬时速度呢 可直接用直尺和秒表测量位移和时间，但误差较大，用什么方法可减小测量误差呢？ 一、运动时间和位移的记录 两种常见打点计时器 1、电磁打点计时器 电磁打点计时器 （1）原理 （2）构造 （3）工作电压：4-6v 2、电火花打点计时器 电火花打点计时器 （1）构造：如下图 （2）原理：脉冲电流经放电针、墨粉纸盘放电 （3）工作电压：220V 打点计时器是一种计时仪器，并且能记录物体的相对位置。 使用的共同特点：必须使用交流电 我国民用交流电频率为50Hz，所以所打的两个点间的时间间隔为0.02s 还可用频闪照相技术来记录物体运动的时间和位移 利用频闪灯每隔相等时间闪光一次的特点，可得物体运动间隔相等时间的频闪照片，这些照片能反映出该物体每隔相等时间所到达的位置信息。 羽毛球的运动 运动员的运动 利用频闪照相法。 ①频闪照相法：利用照相技术，每隔一定时间曝光一次，从而形成间隔相同时间的频闪照片的方法 。 ②频闪灯：每隔_________时间闪光一次，如每隔0.1 s闪光一次，即每秒闪光10次。 ③频闪照片：利用频闪灯照明，照相机可以拍摄出运动物体每隔相等_________所到达的位置，通过这种方法拍摄的照片称为频闪照片。 ④记录信息：物体运动的时间和_________。 二、【实验目的】 1.测量小车的瞬时速度。 2.判断沿斜面下滑的小车是否做匀变速直线运动。 3.学习使用打点计时器。 三、【实验器材】 电火花打点计时器、220 V交流电源、纸带、长木板(或者轨道)、U形夹、小车、毫米刻度尺。 四、【实验原理与设计】 1.实验原理： (1)电火花打点计时器的测量原理：纸带穿过打点计时器在物体带动下运动时，在纸带上留下清晰的点迹。相邻两点对应的时间为0.02s。 (2)可测物理量：相邻两点之间的距离可以刻度尺测量，这样打点计时器既记录了时间，又记录了对应的位移。由此可获知物体运动的速度等。 (3)瞬时速度的求法及匀变速直线运动的判断。 ①利用平均速度v= ，当Δt很短时，可以近似认为平均速度等于t时刻的瞬时速度，利用速度和时间关系判断物体是否做匀变速直线运动。 ②v -t图像描述物体的速度:以速度v为纵轴,时间t为横轴建立直角坐标系. 根据v -t图像，也可得到小车的加速度。 五、【实验步骤】 1.将打点计时器固定在长木板的一端，并用垫片垫高此端，使木板倾斜。 2.连接好打点计时器的电路(注意此过程中要断开开关)。 3.将纸带穿过打点计时器，连接在小车后面，并使小车靠近打点计时器。 4.闭合电路开关，稍后（打点稳定后）释放小车，打完纸带后立即关闭电源 。 5.更换纸带，重复操作三次。 六、数据分析 (1)根据测量结果，再利用极短时间的平均数据就是瞬时速度的求解方法，即瞬时速度可以用这段时间内的平均速度来求解，也就是vn= ，可求出打第n个 计数点时纸带的瞬时速度，并将瞬时速度的值填入表中。 (2)用横坐标表示时间T、纵坐标表示瞬时速度v，在坐标平面上标出(T，v1)、(2T，v2)、…各点，把这些点连接起来可画出一条直线，它就是物体运动的速度图像，从此直线的斜率就可求得物体的加速度。 计数点 1234时间t/s 速度v/m·s-1
【误差分析】 误差产生原因减少方法系统误差①小车、纸带运动过程中有摩擦 ②电源的不稳定性 ①使用电火花打点计时器 ②使用稳压电源 偶然误差①纸带上计数点间隔距离的测量 ②v-t图线作出的并非一条直线 ①多次测量求平均值 ②大多数点在线上，不在线上的点尽可能分布在线的两侧
【讨论】 　(1)如何减小由于位移Δx的选取而带来的系统误差 (科学思维) 提示:可以选择以计数点为中心的较小位移Δx来求平均速度。 (2)如何减小由于位移的测量而带来的偶然误差 (科学思维) 提示:①减小测量误差的方法是一次测量完成,即一次测出各计数点到起始计数点0的距离,再分别计算出各计数点间的位移。 ②减小坐标单位选取的误差,是应选取合适的坐标单位,利用坐标纸作图。 对两种打点计时器的介绍，让学生对打点计时器工作原理进行了解，并知道为什么打点计时器可以用来记录时间和位移的仪器。为接下来时间和位移的正确测量打下基础 介绍频闪照相，知道频闪照相的工作原理，知道这个仪器也可以用来记录时间和位移的仪器，而且从精确度来考虑，频闪照相的误差应该是这三个仪器中最小的。 展示频闪照片，让学生对频闪照相有直观的认识，并懂得用先进的仪器用于我们的生活的学习的实践中来 学生通过已有的实验方案来进行实验，懂得采集数据，并保留原始数据，并会处理数据，形成初步的结论，并会对实验误差来源进行分析，并能提出对应的解决方案。
教学反思：