趣话高中物理（人教版） 必修1 第1章第4节

第4节 实验——用打点计时器测速度

这是我们要进行的第1个实验，由于种种原因，很多老师都不愿意给学生做实验，这是因为，准备一节实验课远比一节普通课费力得多，上课时不易管理，上不上实验课对学生成绩作用不明显，甚至起反作用，在高考至上的今天，这么做也无可非议。但是作为学生，我奉劝你们要重视实验课，重视写实验报告。物理学是一门实验科学，它的所有理论均来源于实验或由实验验证，只有经得起实验验证的理论才会被人们认可，没有经过实验证明的理论只能称为“假说”，如果被实验证明错误的理论自然会被淘汰。

我们学习的目的除了参加高考以外，还要学会做事，实验是一种最基本的做事练习，通过实验，会遇到许多课堂上想象不到的问题，通过解决这些问题，会提高你的做事能力，知道如何发现和解决问题。目前的条件，我们只能做一些符合性验证实验，也就是说，这些实验前人已经做过，我们只需要验证一下它的正确性，而高考会考一些创新性的实验或实验设计。而高考的实验是写在纸上的，不用动手操作。这也是一些学校和教师对实验不够重视的原因之一。作为学生，学习一些动手能力，为今后的工作打一些基础是必要的。

这个实验不是高考大纲规定的实验，因为它是今后实验的基础，后面有4个实验 要用到这个实验的东西，所以还是要做好这个实验。速度的测量最简单的方法就是用速度表，现在一般的车辆上都有这种东西，但是，速度表是根据车轮转速带动推算速度的方式测量，不会很准确，实验室也无法装速度表，所以我们从速度的定义间接测量速度。速度有位移和时间的比值来定义，我们的测量就从时间和位移入手，位移的测量比较容易，我们就先说时间的测量吧。

速度表

电磁大胆计时器 电火花计时器

时间的测量是自古至今人们研究的一大课题，古代有日晷、水漏、沙漏等，后来欧洲人发明了摆钟，机械表的时代刚刚过去，电子计时器已经普及，不论电脑，手机，没有时钟都不好意思出厂，一些高规格的体育比赛，早已不用人工计时，

实现了光电自动计时。也有人 1

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说，精确计时装置是上个世纪人类最愚蠢的发明，因为从此人的所有行动全部由它控制，人类失去了原来的清闲和自由，人类是作茧自缚。我想同学们深有体会，早晨，正在甜蜜梦乡的我们被起床铃惊醒，慌乱的穿衣洗脸去早读。好不容易下课了，抓紧时间去“轮蹲”“丢炸弹”，刚刚轮到一个蹲位，上课铃响了，顾不上处理臀部急匆匆回到教室，还得打报告，看老师脸色。没办法，继续学习吧。我们今天先学习一种实验室常用计时仪器——打点计时器。

现在中学实验室配备的打点计时器有两种，电磁打点计时器和电火花计时器，如图。它们都是利用电力部门的交流电的固定频率进行计时的。我国电力部门的交流电频率规定为50赫兹，周期为0.02秒，这个数值很准确。

电磁打点计时器的工作原理是一个低压线圈，在交流电的作用下发出交变磁场，带动钢质振片振动，振片前面有一个振针，振针打在复写纸上，将复写纸上的颜色印在纸带上。当纸带运动时，会在纸带上留下一系列的点，每个相邻点子之间的时间间隔是0.02秒。一般问题会问，电磁打点计时器用什么样的电源，注意回答是低压交流电源即可。有些题目会问交流电压，这个问题就很无聊了，因为电压的大小是由仪器生产厂家的工程师设计的，不能作为知识考试，可是教育界纸上谈兵的人很多，学生是无法指责他们的，只能按照要求答题，否则不给分。以前的课本上说是4～6伏，新课本说是6伏以下，就回答6伏以下吧。其实我们学校购买的一批仪器都是9伏的，找谁说理去。而且买了很多，却从来没有打出一个点来，劣质货物啊！另外，使用时还必须带一个学生电源和两根导线，为其提供低压交流电源。

电火花计时器是后来出现的一种新型实验教学仪器，价格比前者高一些，但不用配备学生电源，摩擦力小，点迹清晰，所以我们做实验全部用它。电火花计时器是将电力部门提供的220伏交流电通过升压变压器提高到30千伏，利用放电针的尖端火花放电，是墨盘上的墨粉释放到纸带上的计时装置，使用时，将墨盘装好，通过限位孔从下面穿入一条纸带，为保证墨盘的旋转，最好再从上面穿入一条纸带，这样能保证墨盘的转动，不是放电针总在同一墨盘位置放电，保证点子清晰，所用电源是220伏交流电，直接找个插座就可以使用，使用时，先接通电源，再让纸带运动。注意，这句话是考试重点，经常会有这样的考题，必须这样回答。

打完点以后就是测量了，时间不用测量，每个点0.02秒，要测量位移，也就是两点之间的距离。这时要用到米尺或毫米刻度尺，称为米尺，是指量程；毫米刻度尺是指最小分度值，作为一个长度测量器具，主要指标就是这两个，前者代表测量范围，后者代表测量精度，一般用学生用尺子就可以，量程不到1米，说是米尺也为所谓，说是刻度尺也行。测量方法也是考点，目光要直视，测量点的中心位置。测量读数时要估读一位，也就是说用目光把1毫米分成10等份，如果测量结果是整毫米的，要在最后加零，现在高考掌握的评分原则是，估读可以有误差，精度必须正确。如21.4毫米，你可以读成21.3或21.5毫米，而21毫米，必须写成21.0毫米，位数不能错，必须读到0.1毫米这位。

本实验要求测量瞬时速度，平均速度好测，瞬时速度无法测量，根据定义，瞬时速度是平均速度的极限，如果测量某一点的速度，可以用其相邻两点间的平均速度近似表示，以后的实验全部如此，测量相邻两点间的距离，除以0.04秒就可以作为这点的瞬时速度了。多选几个点测量，记录下来数据，计算出速度即可。在高考中，不可能靠打点和测量，但是计算是经常考到的，要注意这个问题。做完实验整理仪器是一种美德，要养成这个习惯。

下面该写实验报告了，很多同学不喜欢这个环节，在老师的逼迫下，不得不写，往往敷衍了事。其实，这个环节很重要，这时你实验成果的体现，将来参加工作以后，你完成了一个项目的研究，怎样体现成果呢，要写论文，如果项目中有实验证据的话，要有实验报告，实验报告是实验的总结，是成果的体现。

实验报告一般包括如下内容：

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实验名称，你做什么实验，老师会告诉你的。

实验目的，一般课本上有，老师安排实验时也会说的。

实验仪器，根据实验中所真正用到的仪器写，不要照抄资料或课本，因为你用的仪器可能和书上不同。

实验步骤，根据实际的仪器和过程书写，仪器可能不同，过程也可能不同，不要抄袭。 实验结果，这是显示你实验成果的地方，要根据你实验的数据计算，最好设计一个表格将数据列出，包括直接测量的数据和计算得出的数据，如本实验可以将测量的各段的位移和计算得出的速度列表。如果需要，还可以画一个坐标来表示，如本实验根据前面的表格，按照时间顺序将各点的速度用速度——时间图像表示出来，可以体现纸带运动过程中速度变化的情况。如果实验结果和预期的一样，表明实验成功，如果与预期相差较多，可以分析一下原因，一个失败的实验报告也是一个合格的报告。

另外，速度的测量还可以用连接光电门的电子计时器，在气垫导轨的滑块上装上一个挡光条，测量挡光条通过光电门的时间，用挡光条的宽带除以时间，也可以测量速度，因为挡光条的宽带很小，通过光电门的时间很短，更接近瞬时速度。高考中也经常会有这方面的题目。

课本最后的材料可以读一下，增长一些知识。

本文图片均来源与人民教育出版社的电子课本，属于公开的资料。

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第二篇：高中物理 第一章第四节《打点计时器》教学设计 新人教版必修1

实验：用打点计时器测速度

一、概述

《用打点计时器测速度》是普通高中课程标准试验教科书物理必修1中第一章第四节。本课是高中阶段的第一堂涉及实验的课程，讲解了两种打点计时器的构造、工作原理和使用方法。本次试验的学习能够使学生养成良好的实验习惯和实验态度，培养学生多想、多看、多动手的能力。

二、教学目标

1、知识与技能：

（1）掌握打点计时器的工作原理及其使用方法。

（2）理解纸带中包含的物体运动的信息(时间、位移)，掌握对纸带上记录的原始数据进行处理的能力。

（3）明确速度一时间图象的物理意义，描点法画图象的方法，并画出该实验中的速度一时间图象，能从图象中获取有用的信息。

（4）能测定平均速度，画出v-t图象，通过图象来分析物体的运动情况。

2、过程与方法：

（1）能分析、处理实验过程中出现的问题。

（2）能通过画v-t图象处理数据即学会运用数学方法处理物理问题。

（3）掌握建立图像的一般规律，了解用图象研究物理问题的方法。

（4）掌握在极短的时间内物体的瞬时速度近似等于这段时间内的平均速度这一近似方法。

3、情感、态度和价值观：

（1）感受打点计时器的巧妙设计思路，体会物理原理在解决实际问题中的指导作用，增强将物理知识应用于生活实际的意识。

（2）经历实验过程，体验科学实验过程的艰辛与喜悦，并乐于探索自然界的奥妙。

（3）体验用图象的方法描述物理现象的乐趣，培养用数学方法处理物理问题的意识及敢于创新和实事求是的科学态度和科学精神。

 (4）培养合作与交流的精神，有将自己的见解与他人交流的愿望，养成在合作中既坚持原则又尊重他人的习惯。

三、学习者特征分析：

1、学生是刚进入高一的青少年，思维活跃，有一定的独立思考处理问题的能力。

2、学生在初中阶段通过物理基本知识的学习，对物理已经有了初步的了解与认识。

3、本节课为高中第一节实验课，经过本次课堂的学习学生对于物理世界会有了一个新的认识和渴望发现。

4、学生在将理论与实践相结合的方面仍有所欠缺，需在教学过程中得到加强。

四、教学重点、难点及其策略：

1、教学重点及其教学策略：

重点：打点计时器的使用方法。

策略：通过实验探索、观察思考和实际演练来加深理解。

2、教学难点及其教学策略：

难点：对纸带上记录的原始数据进行处理。

测定瞬时速度，画出v-t图象，并通过图象来分析物体的运动情况。

策略：采用边讲边做的方式，遇到问题让学生多思考，激发他们探究的热情，并引导学生试着解决这些问题。教师加强示范作用，学生规范训练。

五、教学资源

多媒体课件、电磁打点计时器、电火花计时器、学生电源、导线、纸带、刻度尺、坐标纸．

六、教学设计

七、教学总结

 正如设计思路中所谈到的一样，本课是高中阶段的第一堂涉及实验的课程，而且一个是既重要又较难的实验，上好本堂课是很不容易的，请注意以下几个关键点：

1、打点计时器的原理及数据处理。

2、教师要能熟练处理实验过程中出现的各种问题。（如：打不出点或点迹颜色过淡等）

3、如何作好v-t图象？及作图的一般步骤。

附表：