在本節中,承接上一節的速度這一概念,在速度概念的基礎之上,進行實際操作。化理論為實際,所以這節的教學目标:1 了解電磁打點計時器,電火花計時器的基本結構,理解其工作原理。2.經曆使用打點計時器的過程,使用打點計時器。3.會根據紙帶上的點迹計算物體的平均速度。4.能描繪v-t圖像,并能根據畫的圖像描繪物體運動速度的變化特點。
本節的重點1.了解打點計時器在實驗中的應用。
2.要知道如何計算紙帶上各點的速度。
3.會在v-t坐标系中描點,拟合曲線,并描述物體運動的規律。
教學自我理解打點計時器原理
打點計時器可以讓兩個同學去模拟這個打點的過程,一個同學用筆均勻的打點,另一個同學可以拉着一個紙條去運動,兩個同學相互配合,去思考兩個事件的關聯,一個均勻打點可以和時間相對應,均勻的過程對應均勻的時間,那麼就可以當成是單位時間,隻不過這個單位時間不是一秒,或者是一分鐘,但是每次打點的時間是相同的。一個同學拉着紙帶運動,那麼手和紙帶連接在一起,那麼它們的運動是一樣的,我們可以研究紙帶的運動進而可以去研究手的運動。那麼通過兩個同學的配合,知道打點,一個拉紙帶運動,這是同時進行的兩個事件。那麼紙帶運動的時間可以通過打點的時間去說明,如果知道了打點的時間,也就知道了紙帶上留下點之間的運動時間。這也就打點計時器的基本原理。
電磁打點計時器和電火花計時器就是在這個原理之上的。隻不過由于結構不同,原理不同,電磁打點計時器是根據電磁感應原理,線圈通過交變電流,把中間的振片磁化,那麼在磁鐵的吸引下,就會不斷的吸引排斥,帶動振片的振動,振片上的振針就會上下打點了,所以振動一次就打一個點,這個振動就靠電流的變化來完成的,我國的交變電流的周期是50赫茲,所以一秒鐘打50個點,打一個點就0.02秒。電火花計時器也是靠交流脈沖尖端放電可以把墨粉蒸發,可以把墨粉蒸發使它吸附在紙帶上,留下痕迹。電火花計時器交流電也是頻率50赫茲,所以每一個點迹也是0.02秒。
了解了打點計時器的原理,使用打點計時器很簡單,由老師先演示。并說明在不同的情況下,可能出現的問題。
處理紙帶的過程因為在這個過程中是先振動打點,然後再讓紙帶運動,所以要先選取點迹清晰,去掉前面點迹模糊的紙帶。留在紙帶上的點可以記錄時間,也可以記錄紙帶在某段時間運動的距離。所以計算平均速度,可以量出距離,然後根據兩點間的時間去計算。這這個過程中涉及測量誤差的問題,盡量減小偶然誤差和系統誤差,需要注意測量過程中,要以清晰的刻度對準某個點,然後保持刻度尺不變。然後依次去讀數,不要一段一段的去讀,以免造成誤差的累積。那麼瞬時速度,本來就在極短時間内的平均速度,在實際中,在精度的要求範圍内就可以了,而打點計時器的精度是0.02秒,實際上很短了,那麼要找某點的瞬時速度,總誤差的角度來說,包含該點在内的一段較短時間内的平均速度是誤差較小的。
建立v-t坐标系,
首先要确定某點的速度及對應的時間,時間的零時刻是自己選取的,那麼以後點的時間就能确定,對應的速度也就有了,學生不容易搞清這一點,有 了時刻和速度的對應,那麼描點繪圖就相對容易了,但是連線是個問題,我們是根據運動中 有限的幾個點去拟合整個運動的過程,時間相對來說較短的話,運動的變化一般不是很大,所以我們連線不能用折線,而是用平滑的曲線去連接。根據曲線反應出來的,去表示規律,每個點對應的時刻和速度,所以我們根據圖像,就能判斷出物體的速度是怎麼變化的,根據變化去分析紙帶上兩點距離的變化,去對應的去比較,可能更能說明問題。
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