一. 教學(xué)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度

二. 教學(xué)重點(diǎn) ：

1. 了解誤差有關(guān)常識(shí)和有效數(shù)字運(yùn)算相關(guān)．

2. 學(xué)會(huì)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。

3. 能根據(jù)紙帶計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度。

4. 會(huì)用描點(diǎn)法描繪物體的速度?D?D時(shí)間圖象，并從中獲取信息 高中英語(yǔ)。

三. 教學(xué)難點(diǎn)：

處理紙帶的，用描點(diǎn)法畫(huà)圖象的。

四. 重點(diǎn)、難點(diǎn)解析：

（一）誤差和有效數(shù)字

1. 誤差

測(cè)量值與真實(shí)值的差異叫做誤差。誤差可分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差兩種。

（1）系統(tǒng)誤差的特點(diǎn)是在多次重復(fù)同一實(shí)驗(yàn)時(shí)，誤差總是同樣地偏大或偏小。系統(tǒng)誤差具有確定的方向性，因此找出其產(chǎn)生的原因后，可采取適當(dāng)?shù)拇胧�減小或消除它。

（2）偶然誤差總是有時(shí)偏大，有時(shí)偏小，并且偏大和偏小的機(jī)會(huì)相同。減小偶然誤差的方法，可以多進(jìn)行幾次測(cè)量，求出幾次測(cè)量的數(shù)值的平均值。這個(gè)平均值比某一次測(cè)得的數(shù)值更接近于真實(shí)值。

2. 有效數(shù)字

帶有一位不可靠數(shù)字的近似數(shù)字，叫做有效數(shù)字。

（1）有效數(shù)字是指近似數(shù)字而言。

（2）只能帶有一位不可靠數(shù)字，不是位數(shù)越多越好。

凡是用測(cè)量?jī)x器直接測(cè)量的結(jié)果，讀數(shù)一般要求在讀出儀器最小刻度所在位的數(shù)值（可靠數(shù)字）后，再向下估讀一位（不可靠數(shù)字），這里不受有效數(shù)字位數(shù)的限制。

間接測(cè)量的有效數(shù)字運(yùn)算不作特別要求，運(yùn)算結(jié)果一般可用2~3位有效數(shù)字表示。

從儀器上讀出來(lái)的數(shù)值，經(jīng)常有一位數(shù)是估計(jì)出來(lái)的，或多或少存在著誤差。例如米尺的最小刻度是mm（0.001m），那么用米尺測(cè)量長(zhǎng)度可讀到十分之一毫米（0.0001m）。0.001m這一位可以從米尺上讀出來(lái)，是可靠的，0.001m位前面的數(shù)都是可靠數(shù)，0.0001m這一位是測(cè)量者估讀出來(lái)的，估讀的數(shù)字因人而異，因此是有疑問(wèn)的，稱為存疑數(shù)。由于0.0001m位已存疑，在它以后各位數(shù)的估讀已無(wú)必要。我們把可靠數(shù)加上最后一位存疑數(shù)，一起記錄下來(lái)，統(tǒng)稱為有效數(shù)字。

（二）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器原理及使用

1. 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

布置對(duì)照儀器看說(shuō)明書(shū)，引導(dǎo)注意其重點(diǎn)：觀察打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并閱讀其使用說(shuō)明書(shū)，明確電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的結(jié)構(gòu)、各部分的名稱、原理及使用方法。

電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用交流電源的計(jì)時(shí)儀器，如圖1所示。工作電壓為4V～6V。當(dāng)電源的頻率是50Hz時(shí)，它每隔0.02s打一次點(diǎn)。通電以前，把紙帶穿過(guò)限位孔，再把套在軸上的復(fù)寫(xiě)紙片壓在紙帶的上面。當(dāng)接通電源時(shí)，線圈產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)使振動(dòng)片（由彈簧鋼制成）磁化，振動(dòng)片的一端位于永久磁鐵的磁場(chǎng)中。由于振動(dòng)片的磁極隨著電流方向的改變而不斷變化，在永久磁鐵的磁場(chǎng)作用下，振動(dòng)片將上下振動(dòng)，其振動(dòng)周期與線圈中的電流變化周期一致，即為 0.02s。位于振片一端的振針就跟著上下振動(dòng)起來(lái)。這時(shí)，如果紙帶運(yùn)動(dòng)，振針就在紙帶上打出一系列小點(diǎn)。

圖1電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用低壓交流電源工作，大家想一想能不能使用直流電源，為什么？

圖2

使用時(shí)電源插頭直接插在交流220 V插座內(nèi)，將裁成圓片（直徑約38 mm）的墨粉紙盤的中心孔套在紙盤軸上，將剪切整齊的兩條普通有光白紙帶（20 mm×700 mm）從彈性卡和紙盤軸之間的限位槽中穿過(guò)，并且要讓墨粉紙盤夾在兩條紙帶之間。這樣當(dāng)兩條紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)，也能帶動(dòng)墨粉紙盤運(yùn)動(dòng)，當(dāng)按下脈沖輸出開(kāi)關(guān)時(shí)，放電火花不至于始終在墨粉紙盤的同一位置而影響到點(diǎn)跡的清晰度。也可以用上述尺寸的白紙帶和墨粉紙帶（位于下面）做實(shí)驗(yàn)，還可以用兩條白紙帶夾著一條墨粉紙帶做實(shí)驗(yàn)；墨粉紙可以使用比較長(zhǎng)的時(shí)間，一條白紙帶也可以重復(fù)使用，應(yīng)注意降低實(shí)驗(yàn)成本。

從原理上考慮，電火花計(jì)時(shí)器跟電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器相比，哪個(gè)更好些，誤差可能會(huì)更��？

小結(jié)：電火花計(jì)時(shí)器使用中運(yùn)動(dòng)阻力極小，這種極小阻力來(lái)自于紙帶運(yùn)動(dòng)的本身，而不是打點(diǎn)產(chǎn)生的，因而系統(tǒng)誤差小，計(jì)時(shí)精度與交流電源頻率的穩(wěn)定程度一致（脈沖周期誤差不大于50 s，這一方面也遠(yuǎn)優(yōu)于電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器），同時(shí)它的操作簡(jiǎn)易，使用安全可靠（脈沖放電電流平均值不大于5 A）。

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器能記錄哪些信息？

答案：B

答：將復(fù)寫(xiě)紙?zhí)自趶?fù)寫(xiě)紙定位銷上，推動(dòng)調(diào)節(jié)片，可調(diào)節(jié)復(fù)寫(xiě)紙位置。將紙帶從復(fù)寫(xiě)紙圓片下穿過(guò)。

問(wèn)題2：振針打的點(diǎn)不清晰或打不出點(diǎn)可能是哪些原因?怎樣調(diào)整？

答：因打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是按間歇工作設(shè)計(jì)的，故長(zhǎng)期工作可能會(huì)因線圈發(fā)熱而損壞。

電火花計(jì)時(shí)器的紙帶安裝方法：

使用電火花計(jì)時(shí)器在紙帶上打點(diǎn)，安裝紙帶的方法有兩種：一種是用一條紙帶從墨粉盤下穿過(guò)，打點(diǎn)時(shí)墨粉盤不隨紙帶轉(zhuǎn)動(dòng)，電火花只將墨粉盤上某一位置的墨粉蒸發(fā)到紙帶上，打出的點(diǎn)跡顏色較淡，打過(guò)一條紙帶后要將墨粉盤轉(zhuǎn)一角度再打另一條紙帶。學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)可采用這一方法。另一種是用兩條紙帶，將墨粉盤夾在中間，拖動(dòng)紙帶時(shí)由于兩條紙帶的摩擦作用，墨粉盤會(huì)隨紙帶轉(zhuǎn)動(dòng)，電火花將墨粉盤上不同位置的墨粉蒸發(fā)到紙帶上，所以打出的點(diǎn)跡顏色較重。墨粉盤上面的一條紙帶沒(méi)有點(diǎn)跡，可重復(fù)使用。用一條紙帶打點(diǎn)時(shí)，紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間的摩擦阻力較小，用兩條紙帶打點(diǎn)時(shí)摩擦阻力較大。不管用哪種方法，打完紙帶后應(yīng)立即切斷電源。

問(wèn)題4：處理紙帶時(shí)，從能夠看清的某個(gè)點(diǎn)開(kāi)始，往后數(shù)出若干個(gè)點(diǎn)。如果數(shù)出n個(gè)點(diǎn)，這些點(diǎn)劃分出來(lái)的時(shí)間間隔數(shù)是多少？

，T為相鄰兩個(gè)字母之間的時(shí)間間隔。用這個(gè)平均速度代表紙帶經(jīng)過(guò)E點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度vE =vDF。

可以大致表示E點(diǎn)的瞬時(shí)速度，D、F兩點(diǎn)離E點(diǎn)越近，算出的平均速度越接近E點(diǎn)的瞬時(shí)速度。然而D、F兩點(diǎn)距離過(guò)小則測(cè)量誤差增大，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選取這兩個(gè)點(diǎn)。

根據(jù)粗略表示某點(diǎn)瞬時(shí)速度的方法，選擇合適的計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)量包含這個(gè)點(diǎn)的一段時(shí)間內(nèi)的位移Δx，同時(shí)記錄對(duì)應(yīng)的時(shí)間Δt，填入教材第23頁(yè)中設(shè)計(jì)好的表1中。

算出剛填完的表1中各點(diǎn)附近的平均速度，把它當(dāng)作計(jì)時(shí)器打下這些點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度，抄入教材表2中。從該表中能粗略看出手拉紙帶運(yùn)動(dòng)的速度變化情況。

5. 用圖象表示速度

問(wèn)題：剛才我們從表2中的數(shù)據(jù)可以粗略看出我們自己手拉紙帶運(yùn)動(dòng)的速度變化情況，圖象是表示變化規(guī)律的好方法，我們可以用圖象來(lái)描述物體的速度變化情況，那么怎樣用圖象來(lái)表示物體運(yùn)動(dòng)的速度呢？請(qǐng)同學(xué)們先看課文并回答。

圖4

（1）計(jì)算在BC段的平均速度，量得 s2=23.52cm

表1

點(diǎn)子數(shù)（n）個(gè)

點(diǎn)子間隔數(shù)n－1（個(gè)）

運(yùn)動(dòng)時(shí)間t/s

物體的位移s/m

6

5

0.1

0.2352

平均速度（m/s）

相鄰點(diǎn)間的距離

A?DB

S1/m

B?DC

S2/m

C?DD

S3/m

D?DE

S4/m

E?DF

S5/m

F?DG

S6/m

G?DH

S7/m

H?DI

S8/m

I?DJ

S9/m

J?DK

S10/m

1.4

1.9

2.38cm

2.88cm

3.39cm

3.87cm

4.36cm

4.87cm

5.38cm

5.87cm

表3

依據(jù)表3數(shù)據(jù)，取A點(diǎn)為起點(diǎn)在坐標(biāo)系中找到各點(diǎn)速度值的坐標(biāo)點(diǎn)，用曲線連接各個(gè)速度值坐標(biāo)點(diǎn)得到速度?D?D時(shí)間圖像。

圖5

小結(jié)：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器都是記錄運(yùn)動(dòng)物體在一定時(shí)間間隔內(nèi)位移的儀器。v－t圖象：表示做直線運(yùn)動(dòng)物體的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。某段時(shí)間圖線與時(shí)間軸圍成的面積值表示該段時(shí)間內(nèi)物體通過(guò)的位移大小。形狀一樣的圖線，在不同圖象中所表示的物理規(guī)律不同。

【模擬

1. 運(yùn)動(dòng)的物體帶動(dòng)紙帶被打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打上一系列的點(diǎn)，這些點(diǎn)的距離不一定相等，但這些點(diǎn)能說(shuō)明（ ）

A. 運(yùn)動(dòng)物體在一段時(shí)間內(nèi)的位移 B. 運(yùn)動(dòng)物體在一段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)快慢

C. 運(yùn)動(dòng)物體在某時(shí)刻的位置 D. 運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)

2. 通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到的一條打點(diǎn)紙帶上的點(diǎn)子不均勻，下列判斷正確的是（ ）

A. 點(diǎn)子密集的地方物體運(yùn)動(dòng)的速度比較大

B. 點(diǎn)子密集的地方物體運(yùn)動(dòng)的速度比較小

C. 點(diǎn)子不均勻說(shuō)明物體做變速運(yùn)動(dòng)

D. 點(diǎn)子不均勻說(shuō)明打點(diǎn)計(jì)時(shí)器有故障

3. 在你練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，小車拖動(dòng)紙帶并在上面打下了一系列的小點(diǎn)。根據(jù)你所打出點(diǎn)的紙帶，在判斷紙帶表示的運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)還是變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)（ ）

A. 應(yīng)通過(guò)測(cè)量紙帶表示的運(yùn)動(dòng)的全程來(lái)判斷

B. 必須通過(guò)計(jì)算任意兩點(diǎn)間的平均速度來(lái)判斷

C. 必須通過(guò)計(jì)算全程的平均速度來(lái)判斷

D. 可以通過(guò)測(cè)量每相鄰兩點(diǎn)間的距離，看其是否都相等來(lái)判斷

4. 如圖1所示是一個(gè)物體運(yùn)動(dòng)的速度?D?D時(shí)間（v－t）圖象，從以下三個(gè)方面說(shuō)明它的速度是怎樣變化的：

圖1

（1）物體是從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)還是具有一定的初速度？

（2）運(yùn)動(dòng)的方向是否變化？

（3）速度的大小是否變化？怎樣變化？

【試題答案】

1. ABCD 2. BC 3. D

4.（1）有初速度（2）運(yùn)動(dòng)方向不變化（3）是；速度先變大后不變?cè)僮冃　?/p>

參考：

1. 我國(guó)古代的計(jì)時(shí)器

在遙遠(yuǎn)的過(guò)去，人們根據(jù)日月星辰的出沒(méi)估計(jì)時(shí)間。他們觀察到陽(yáng)光下樹(shù)影、房影的移動(dòng)，進(jìn)而用“立竿見(jiàn)影”的方法創(chuàng)造了最初的“表”，時(shí)間不停地前進(jìn)著，“表”的影子從早到晚不停地移動(dòng)著，由此人們可以了解時(shí)間。

土圭是最古老的計(jì)時(shí)儀器，是一種構(gòu)造簡(jiǎn)單、直立在地上的桿子，用以觀察太陽(yáng)光投射的桿影，通過(guò)桿影移動(dòng)規(guī)律、影的長(zhǎng)短，以定冬至、夏至日。

由于土圭的構(gòu)造簡(jiǎn)單，不易掌握，所以逐漸發(fā)展為圭表。古代圭表用來(lái)判斷方向，測(cè)定季節(jié)，四季劃分和推算歷法，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展起到重要作用。

日晷又稱晷儀，也是觀測(cè)日影計(jì)時(shí)的儀器，它與圭表的區(qū)別是：圭表是根據(jù)日影的長(zhǎng)短判別方向，測(cè)定季節(jié)、全年日數(shù)和冬至、夏至，推算歷法等；日晷的應(yīng)用，主要是根據(jù)日影的位置，以指定當(dāng)時(shí)的時(shí)辰或刻數(shù)，是我國(guó)古代使用較為普遍的計(jì)時(shí)儀器。

古人創(chuàng)造的“圭表”、“日晷”等儀器只能在白天有太陽(yáng)的時(shí)候工作，那么夜間、陰天又怎么辦呢？人們又發(fā)明了漏壺，漏壺又叫“滴漏”“刻漏”，傳說(shuō)黃帝時(shí)即已出現(xiàn)。

根據(jù)等時(shí)性原理，漏壺滴水計(jì)時(shí)有兩種方法，一種是利用特殊容器記錄把水漏完的時(shí)間（泄水型），另一種是底部不開(kāi)口的容器，記錄它用多少時(shí)間把水裝滿（受水型）。最早的漏壺是在壺中插入一標(biāo)桿，稱為箭。箭下用一只舟承托，浮在水面上。水流出壺時(shí)，箭下沉，指示時(shí)刻，稱“泄水型漏壺”或“沉箭漏”；另一種為水流入壺中，箭上升，指示時(shí)刻，稱“受水型漏壺”或“浮箭漏”。泄水壺多為一只貯水壺，即單壺。西漢末，已發(fā)展到疊加漏水壺，用上面流出的水來(lái)補(bǔ)充下面壺的水以提高流水穩(wěn)定度。東漢張衡的漏水轉(zhuǎn)渾天儀里已經(jīng)使用二級(jí)漏壺。晉代時(shí)又出現(xiàn)三級(jí)漏壺。到唐初，已經(jīng)設(shè)計(jì)出四只一套漏壺。

當(dāng)水溫和水質(zhì)直接影響了水鐘的使用和準(zhǔn)確性時(shí)，人們不得不另辟蹊徑，13世紀(jì)詹希元制五輪沙漏，是一種更高級(jí)的以沙為動(dòng)力的機(jī)械時(shí)鐘。“五輪沙漏”通過(guò)流沙從漏斗形的沙池流到初輪邊上的沙斗里，以此來(lái)驅(qū)動(dòng)初輪，從而帶動(dòng)各級(jí)機(jī)械齒輪的依次旋轉(zhuǎn)。最后一級(jí)齒輪帶動(dòng)在水平面上旋轉(zhuǎn)的中輪，中輪的軸心上有一根指針，指針則在一個(gè)有刻線的儀器圓盤上轉(zhuǎn)動(dòng)，以此來(lái)顯示時(shí)刻，這種古老的顯示方法幾乎與現(xiàn)代時(shí)鐘的結(jié)構(gòu)完全相同。

香篆鐘是一種比滴漏更為準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)方法，于12世紀(jì)中葉在我國(guó)流行。唐宮計(jì)時(shí)用的香篆鐘為梅花形黃銅盤，盤子內(nèi)梅花五瓣，各繚繞著一圈盤香，用以計(jì)時(shí)焚薰，稱為“五孕祥云”。這樣利用點(diǎn)燃的香，人們分出了“一炷香”、“兩炷香”等時(shí)間間距。

我國(guó)對(duì)刻漏十分重視，并發(fā)展成為一種文化，達(dá)到登峰造極的地步，為機(jī)械鐘表的誕生作了科學(xué)和技術(shù)上的準(zhǔn)備，充分體現(xiàn)了我國(guó)古代人民的才智和富于創(chuàng)造的精神。

2. 伽利略發(fā)現(xiàn)擺的等時(shí)性

伽利略（Galileo Galilei，1564～1642）注重實(shí)驗(yàn)，勤于思考，善于從人們熟視無(wú)睹的平凡事件中挖掘出不平凡的道理。

據(jù)說(shuō)，有一次伽利略在教堂做禮拜的時(shí)候，注意到教堂屋頂懸掛著的一盞吊燈搖擺不定。這本是一個(gè)平凡的事件，但他在觀察一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)，燈的擺動(dòng)幅度不一樣，有時(shí)大、有時(shí)小，但如果以脈搏跳動(dòng)的次數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)測(cè)量吊燈的擺動(dòng)，吊燈每擺動(dòng)一次所用的時(shí)間都差不多。這一發(fā)現(xiàn)引起伽利略的思考：是不是其他物體的擺動(dòng)也跟吊燈一樣有規(guī)律可循?

帶著這一問(wèn)題，伽利略開(kāi)始動(dòng)手研究擺動(dòng)的規(guī)律，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。他在實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，物體擺動(dòng)一次所用的時(shí)間，跟擺動(dòng)幅度的大小、物體的輕重沒(méi)關(guān)系，只與擺繩的長(zhǎng)度有關(guān)。這一擺動(dòng)規(guī)律稱為擺的等時(shí)性。后來(lái)，荷蘭科學(xué)家惠更斯根據(jù)這個(gè)原理，制成了上第一座自擺鐘。從此，時(shí)間的誤差可以減少到用秒來(lái)計(jì)算。

本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://m.portlandfoamroofing.com/gaozhong/45817.html

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