1.4 实验：用打点计时器测量小车的速度 教学设计-2023-2024学年高一上学期物理教科版（2019）必修第一册

4．实验：用打点计时器测量小车的速度
★学习目标
1．知道电磁打点计时器和电火花打点计时器的工作原理。
2．能正确、安全地使用打点计时器，会根据纸带上的点迹得到物体运动的时间和位移。
3．能计算物体运动的平均速度，理解用平均速度表示瞬时速度所采用的思想方法。
4．能运用实验数据描绘v-t图像，知道图像的物理意义，了解用图像研究物理问题的方法。
★重难点
重点：运用实验数据描绘v-t图像。
难点：理解用平均速度表示瞬时速度所采用的思想方法。
★教学过程
生活情景引入新课：两位同学一组，一位同学牵动长纸带使纸带沿直线向前移动；另一位同学手拿一支彩笔固定在纸带正上方，听口令每隔1s用彩笔在纸带上点一个点。用这样的方式可以测出拉纸带那位同学的手运动的速度吗？试一试。
打点计时器使用什么电源？纸带放置的正确位置在哪？
一、实验器材
小车、附有滑轮的长木板、电磁打点计时器（或电火花打点计时器）、纸带、细绳、复写纸片（或墨粉纸）、导线、低压交流电源（或220V交流电源）、刻度尺、坐标纸。
二、实验设计
打点计时器固定，让小车拉动纸带运动，打点计时器将间隔相同的时间在纸带上打出一系列点迹，这些点迹对应各时刻小车的位置。
三、实验装置
如图所示。
四、实验过程
1．安装实验器材：把打点计时器固定在长木板没有滑轮的一边，纸带穿过打点计时器，前端固定在小车后部，小车前端的细绳绕过定滑轮垂下。
2．使小车在木板上保持静止，开启打点计时器电源开关。打点计时器稳定工作后，用手拉动细绳，使小车沿木板做直线运动。待小车运动约一半距离时，松开手，使小车依靠惯性继续运动，直到遇到滑轮停了下来。
3．小组内各成员都亲自拉动小车运动，重复实验，获得多条纸带。
提醒学生实验中的注意事项：
（1）实验前要先检查打点计时器的稳定性。
（2）先接通电源，待打点稳定后再释放纸带。
（3）选择纸带时应选点迹清晰的，并适当舍弃前端较密集部分的点。
（4）使用电火花打点计时器时，应注意把两条纸带正确穿好，墨粉纸夹在两纸带之间；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。
五、处理数据
1．选择点迹比较清晰的纸带进行数据处理。首先选取纸带上一段点迹清晰且没有重叠的区间，把第一个点标记为O，而后依次标记为A、B、C、D……
2．用刻度尺（一般使刻度尺的零刻度线与O点对齐，即O点的位置记为0）测量各点的位置，并记录下来。
3．计算相邻计时点间的位移和各段的平均速度，并记录下来。
数据处理中的注意事项：
（1）测量各段位移时不要分段测量，要尽可能一次测量完毕，即一次性测量出各计数点到计数起点之间的距离。
（2）要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点。为了便于处理，可以在纸带上每隔4个点（或者说每5个点）取一个计数点（如下图所示），即时间间隔为T＝0.02×5s＝0.1s。
六、下发作图方格纸，绘制v-t图像
以横轴表示时间，纵轴表示速度，根据实际数据取单位长度，选定标度，描出数据点，用平滑曲线连接各点得到v-t图像。
提醒学生注意：
（1）建立直角坐标系。
（2）选取合适标度。
（3）正确清晰描点。
（4）科学规范作图。
七、讨论交流
1．为什么可以把相邻计时点间的平均速度当成起始点的瞬时速度
2．观察绘制的v-t图像，如何描述小车的运动？
八、问题情境
通过教科书“自我评价”的题目进行巩固提高。