4、實驗：用打點計時器測速一、課標要求1.了解電磁打點計時器和電火花打點計時器的基本構(gòu)成，曉得打點計時器的計時原理，并學會使用打點計時器。2.通過實例學會依照紙帶上的點剖析速率的變化情況，并學會測定平均速率。3.通過實例學會用打點計時器檢測瞬時速率。4.學會用圖像表示速率變化規(guī)律的方式，理解用平滑曲線“擬合”坐標系中描出的點來反映客觀規(guī)律的思想。二、教材剖析這節(jié)課有三個目的：1.學會是用打點計時器；2.用打點計時器測瞬時速率；3.用圖像表示速率隨時間的變化情況。由紙帶上某兩點間的位移x和相應(yīng)的t才能算出它們之間的平均速率。與過去的教學不同的是，教材由此又往前走了一步，說明在x（或t）很小時，這樣算出的平均速率可以看作瞬時速率，而不是絕對意義上的瞬時速率。對于這一點，老師們可能還不習慣。這是由于我們過去的數(shù)學教學過分理想化、絕對化，或說與實際問題的距離比較大。實際的檢測技術(shù)測得的瞬時速率都是某段時間內(nèi)的平均速率，而不是絕對意義上的瞬時速率。比如車輛上的速率計，無論是用離心測速的方式還是用發(fā)電機測速的方式，轉(zhuǎn)動部份都有一定的慣性，對速率變化的反應(yīng)都須要一段時間，因而，它們實際測得的速率都不是物理意義上的“極限”。
本節(jié)要求用很小時間間隔內(nèi)的平均速率作為瞬時速率，不僅有意強化瞬時速率的理解外，也是拉近化學課與實際、與技術(shù)的距離。用圖像表示數(shù)學量的變化，在生活中是常見的方式，本書在這方面加大了好多。這節(jié)實驗以后用圖像表示速率時，思路與過去有些不同：過去在描點以后常常說，“用一條直線（或曲線）聯(lián)接這種點??”，為何要用直線（或曲線）而不用別的曲線？由于在過去的實驗中我們都早已曉得，座標系中的兩個數(shù)學量之間的關(guān)系就是直線（比如勻變速直線運動的速率與時間的關(guān)系）。這是驗證性實驗的做法。這節(jié)中，測的是手拉紙帶的速率，事先并不曉得速率隨時間變化的規(guī)律，也就是說不曉得圖像是一條哪些曲線。這些情況下我們只能按照所描點子的分布和邁向，嘗試用某條曲線來“擬合”這些檢測點。這是探究性實驗中常用的技巧。這兩種情況下的畫圖，操作步驟相像，但思路不一樣，邏輯線索不一樣，教學中要注意抒發(fā)清楚。第24頁的“說一說”中即要求中學生學會用圖像表示速率與時間的關(guān)系，又要求中學生曉得優(yōu)秀運動員與沒有受過訓(xùn)練的中學生三人在百米賽時速率變化的不同點。這個欄目的目的是讓中學生感受到，解決實際問題要有比較寬的知識面做基礎(chǔ)，只有課本上的知識是不行的。
25頁“做一做”欄目的目的是把學科教學與信息技術(shù)結(jié)合上去。因為這項工作在我國剛才開始，各地條件不同，所用器材的差異很大，所以這兒只給出了原則性的指導(dǎo)，給出了思路。班主任應(yīng)當按照具體條件舉辦這方面的教學。三、教法建議1.電磁打點計時器與電火花計時器這兩種計時器因為計時原理相同，所以在實際應(yīng)用中不加分辨，按照中學的實際條件，用哪一種都行。對這部份的教學要注意：（1）突出計時原理，不過分追求工作原理。（2）要充分向中學生展示實物，以使中學生把握接入電源的方式和穿紙帶的方式。（3）明晰紙帶上的點是怎樣反映時間和物體運動情況的。（4）讓中學生曉得電火花計時器必電磁打點計時器偏差小的緣由。2.練習使用打點計時器練習使用打點計時器主要包括兩個方面用打點計時器測速度，一是打點計時器的安裝，非常是紙帶的安裝；二是用紙帶上的點研究物體的運動。因為是第一個中學生實驗，所以教學中要注意：（1）要讓中學生在班主任的指導(dǎo)下按步驟有序操作，培養(yǎng)中學生規(guī)范進行實驗操作的習慣。（2）把握由紙帶上的點確定物體運動位移與運動時間的方式與原理。（3）牽拉紙帶一定要讓中學生親自動手操作，之后與紙帶上的點跡分布相對應(yīng)，以體會運動速率變化情況。（4）要注意檢測點與打點的區(qū)別，并學會靈活選取檢測點。
3.用打點計時器檢測瞬時速率用打點計時器打出的紙帶估算平均速率絕大多數(shù)中學生都能把握，但用打點計時器檢測瞬時速率多數(shù)中學生可能會倍感困擾。教學中要突出：（1）平均速率與瞬時速率主要是描述的精確程度不同。（2）這兒采取的描述方式是：用包含該點在內(nèi)的一小段位移上的平均速率取代該點的瞬時速率。（3）要求每位0.1s測一次速率，這主要是為了處理實驗數(shù)據(jù)時估算便捷，在實際教學中按照紙帶上的點的分布情況靈活確定。（4）要嚴格按實際測出數(shù)據(jù)進行估算，不可主觀臆造，培養(yǎng)中學生嚴肅進行科學研究的學習品質(zhì)。4.用圖像表示速率用圖像表示速率，在這兒主要是作為一種處理實驗數(shù)據(jù)的方式，而不是作為一個重要知識點，這一點在實際教學中要充分注意。作為一種方式的教學，要按一定的思維程序進行：（1）構(gòu)建座標系，設(shè)定合適的刻度，標明單位。（2）嚴格按實驗數(shù)據(jù)描點，按照點的分布定剖析速率的變化特征。（3）描出的點是不連續(xù)的，之所以要用平滑曲線來“擬合”實驗中描出的點，是由于各個時刻都有速率，速率隨時間是連續(xù)變化的，而實驗中又不可能把所有時刻的速率都測出5.“說一說”與“做一做”“說一說”中要求中學生在曉得優(yōu)秀運動員與沒有受過訓(xùn)練的中學生三人在百米賽時速率變化的特性的基礎(chǔ)上，學會用圖像表示速率與時間的關(guān)系。
教學中要讓中學生主動思索，充分討論，將感性認識用理智的方式抒發(fā)下來，突出對中學生的能力培養(yǎng)。“做一做”欄目中用的實驗器材較先進，不同中學的條件差別很大，所以教學中班主任應(yīng)當按照具體條件舉辦這方面的教學，也可以師生進行互動參與。但不管采用深器材，要突出實驗原理和研究思路。關(guān)于“科學徜徉”這部份內(nèi)容，可以通過演示讓中學生明晰：一是數(shù)字計時器的使用；二是氣墊滑軌能增強實驗精度的誘因；三是測速度的基本數(shù)學思想。四、教學資源J0201－1型數(shù)字計時器使用方式(1)使用前的檢測與調(diào)整：第一步，先不插入光電門，把功能轉(zhuǎn)換開關(guān)K1撥向S1計時檔，打開電源開關(guān)，數(shù)碼管應(yīng)跳字。第二步，把兩個光電門分別插入輸入插頭“”、“”，數(shù)碼管應(yīng)停止跳字；倘若仍不斷跳字，表明光電門的發(fā)光管光線沒照準接受管，或則光電門的四芯插座沒插好，應(yīng)仔細加以調(diào)整，直到數(shù)碼管停止跳字為止。第三步，檢測清零性能，按一下“復(fù)位”鈕，數(shù)碼管應(yīng)全部清零；間隔2、3秒鐘連續(xù)接通電源，數(shù)碼管應(yīng)能手動全部清零。儀器接通電源后，要經(jīng)五分鐘預(yù)熱，使時基脈沖達到穩(wěn)定后，再開始使用。(2)S1檔計時：K1置“S1”檔，對任一光電門遮光，便開始計時，露光則停止計時。
數(shù)碼管顯示的數(shù)字為遮光的時間值。(3)S2檔計時：K1置“S2”檔，對任一光電門第一次遮光即開始計時，第二次遮光則停止計時。數(shù)碼管顯示的數(shù)字為兩次遮光間隔的時間值。S1和S2檔計時所得時間值的讀數(shù)，為數(shù)碼管顯示的數(shù)字與所取的時基訊號單位之積。如果顯示的數(shù)字為153，時基訊號為1微秒時，讀數(shù)為153納秒；時基訊號為10微秒時，續(xù)數(shù)則為1.53(4)光控計數(shù)：K1置“計數(shù)”，對任一光電門每遮光一次，數(shù)碼管就累加一個字，顯示出遮光的次數(shù)。(5)數(shù)碼管窗口玻璃絲有機玻璃，經(jīng)磨擦會形成靜電，因而感應(yīng)數(shù)碼管的亮段消失，要待一會才會恢復(fù)。為此，在使用過程中，禁忌用手或其它干燥物揩試窗口玻璃用打點計時器測速度，以免引起數(shù)碼管暫時不亮的現(xiàn)象。
