高中物理实验教案集 物理教案.docx
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高中物理实验教案集物理教案
高中物理实验教案集物理教案
（高中物理必修一）
实验一：
《用打点计时器测速度》教案
一、教材分析
打点计时器是高中一个重要的计时仪器，计时的同时还能记录物体的运动情况，这对高一新生来说是全新的。
通过对打点计时器的了解，掌握其使用方法。
平均速度和瞬时速度是本节的难点，教材用极限的思想，从平均速度过渡到瞬时速度。
加强对瞬时速度的理解，拉近物理与生活、模型与实际的距离，培养学生从不同角度看同一问题的素养和学生的发散思维。
用图像表示物理量的变化，在生活中是十分常见的方法，本书在这方面加强了很多。
在过去教材中“用平滑曲线把点连起来”改换为“根据所描点子”的分布和走向尝试用条曲线来“拟合”这些测量点，即将验证性实验换为探究性实验，思路不一样、逻辑线索不一样。
此外，让学生体会图象在反映两物理量关系时的优越性。
本节内容从知识到能力要求均很高，特别对刚入高中的新生来说有难度，更具有吸引力和挑战性。
二、教学目标
（一）知识与技能
1．了解两种打点计时器的结构和工作原理。
2．会安装并使用打点计时器。
3．理解根据纸带测量速度的原理并测量瞬时速度。
4．明确速度—时间图象的意义，描点法画图象的方法，并画出该实验中的速度—时间图象。
（二）过程与方法
1．通过学生自己看打点计时器的说明书，培养学生独立学习的能力。
2．通过对纸带的处理过程培养学生获取信息、处理信息的能力，体会处理问题的方法，领悟如何间接测一些不能直接测量的物理量的方法。
3．通过画速度—时间图象培养学生用图象法处理数据的能力，体验数学工具在物理发展中的作用。
4、体验实验中理性思维的重要，既要动手，更要动脑。
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（三）情感、态度与价值观
1．感觉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．培养学生敢于创新和实事求是的科学态度和科学精神。
三、教学重点
1．打点计时器的使用。
2．由纸带计算物体运动的瞬时速度。
3．画物体的速度—时间图象。
四、教学难点
1．对纸带数据的处理
2．画图象的方法。
五、教学方法
教师启发、引导，学生自主阅读、思考，亲自动手实验，并讨论、交流学习成果。
六、教学过程
（一）课前活动
教师活动：
课前布置学生预习本节实验。
学生活动：
学生看书明确实验的各项任务及实验仪器。
（二）进行新课
1、对“打点计时器的认识”的学习
教师活动：
教师布置学生对照仪器看说明书，引导学生注意其重点部分
学生活动：
观察打点计时器并阅读其使用说明书，明确两种打点计时器的结构、各
部分的名称、工作原理及使用方法。
教师活动：
指导学生动手练习使用打点计时器，并引导学生思考：
纸带上的点与小
车的位移和时间是如何对应的，怎样将纸带上的点变成相关的数据。
学生活动：
动手练习使用打点计时器，打出几条纸带，讨论怎样获取数据，并用列
表格的形式把数据列出。
教师活动：
聆听学生回答，进行点评和指导。
学生活动：
思考20页的思考与讨论：
怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度？
如果纸带上的点迹分布不均，那么，点迹密集的地方表示运动的速度较
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大还是较小？
教师活动：
聆听学生回答，进行点评。
2、用打点计时器测量瞬时速度
教师活动：
根据前面所学的瞬时速度的理论，引导学生怎样计算实际运动中物体的
瞬时速度。
教师巡回指导。
学生活动：
讨论怎样获取数据，怎样根据自己的纸带计算不同时刻的瞬时速度并采
用列表法有条理的列出。
3、用图象表示速度
教师活动：
引导学生思考怎样画出速度—时间图象，为什么要用平滑的曲线“拟合”。
学生活动：
根据前面计算的瞬时速度，画出速度—时间图象，同组各成员之间再次
比较运动的区别，感受不同的运动规律。
体会交流“拟合”的意义。
教师活动：
聆听学生回答，点评。
（三）课堂总结、点评
1、打点计时器的原理构造（如图）
实验原理：
（1）电磁打点计时器：
它是利用电磁感应原理打点计时的一种仪器，当通过4—6V低压交流电时，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便上下振动起来，位于振片一端的振针就跟着上下振动而打点，这时，如果纸带运动，振针就在纸带上打出一系列点，当交流电源频率为50Hz时，它每隔0.02s打一点，即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔为0.02s。
（2）电火花计时器：
它是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示点迹的计时仪器。
当接通220V交流电源，按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经接正极的放电
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针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴，产生火花放电，于是在运动纸带上就打出一系列点迹。
当电源频率为50Hz时，它也是每隔0.02s打一次点，即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔也是0.02s。
电火花计时器工作时，纸带运动时受到的阻力小，比电磁打点计时器实验误差小。
打在纸带上的点，记录了纸带运动的时间，如果把纸带跟物体连在一起，纸带上的点就相应地表示出运动物体在不同时刻的位置。
2、实验器材
电磁打点计时器（或电火花计时器）及纸带、刻度尺、电源、导线等。
3、纸带分析物体的运动情况并能计算平均速度。
（1）在纸带上相邻两点间的时间间隔均为0.02s（电源频率为50Hz），所以点迹密集的地方表示纸带运动的速度很小。
（2）根据v=△x/△t，求出在任意两点间的平均速度，这里△x可以用直尺测量出两点间的距离，△t为两点间的时间间隔数与0.02s的乘积。
这里必须明确所求的是哪两点之间的平均速度。
4、粗略计算瞬时速度。
某点E的瞬时速度可以粗略地由包含E点在内的两点间的平均速度来表示。
如图
1.4-1，
vE≈vDG，或vE=vDF。
说明：
在粗略计算E点的瞬时速度时，可利用公式v=△x/△t来求解，但须注意的是，如果取离E点越接近的两点来求平均速度，这个平均速度越接近E点的瞬时速度，但是距离太小会使测量误差增大，应该根据实际情况选取这两个点。
5、v-t图象与其画法
为了更直观地反映物体的运动情况，我们可以用v-t图象来表示速度随时间的变化规律。
以速度v为纵轴，时间t为横轴建立直角坐标系，根据计算出的不同时刻对应的瞬时速度值，在坐标系中描点，最后用平滑曲线把这些点连接起来就得到了一条能够描述速度v与时间t关系的图象。
6、注意事项
（1）电源电压要符合要求，电磁打点计时器应使用10V以下的交流电源；电火花4
计时器要使用220V交流电源。
（2）实验前要检查打点的稳定性和清晰程度，必要时要进行调节或更换器材。
（3）使用打点计时器应先接通电源，待打点计时器稳定后再用手拉纸带。
（4）手拉纸带时，速度应快一些，以防点迹太密集。
（四）实例探究
☆打点计时器及应用
［例1］一同学在使用打点计时器时，纸带上点不是圆点而是一些短线，这可能的原因是（）
A．接在直流电源上B．电源电压不稳
C．电源频率不稳D．打点针压得过紧
解析：
A．接在直流电源上不会打点。
A错。
B．打点与电压是否稳定无关，点痕重轻与电压有关。
B错。
C．频率不同打的点仍为圆点。
故C错。
D．打点针压得过紧。
针和纸接触时间长，打出一些短线。
D正确。
答案：
D
☆打点计时器直接测量的量
［例2］电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，根据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸带上直接得到的物理量是（）
A．时间间隔B．位移C．加速度D．平均速度
解析：
从打下的纸带上数一下点的个数就知道时间，因为两个点的时间间隔为0.02s.故A选项正确。
用刻度尺量一下任意两个点间的距离，就知道了物体的位移。
故B选项正确。
从纸带上不能直接得到加速度、平均速度，只可以间接计算。
故C、D选项错误。
答案：
AB
［例3］用接在50Hz交流电源上的打点计时器，测定小车速度，某次实验中得到一条纸带，如下图所示，从比较清晰的点起，每五个打印点取一个记数点，分别标明0、l、2、3、4?
?
，量得0与1两点间距离x1=30mm，3与4两点间的距离x2=48mm，则小车在0与1两点间平均速度为m／s。
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解析：
0～1两点间的平均速度v?
七、作业
1．完成实验报告。
2．思考P22“说一说”栏目中提出的问题，
3．完成P24“问题与练习”中的问题。
4．阅读教材P23“科学漫步”《气垫导轨和数字计数器》短文，思考并回答文后提出的问题。
八、教学反思
思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。
学生素质的培养就成了镜中花，水中月。
★资料袋：
x10.03?
?
0.3m/sT0.1
人们称摄影为瞬间艺术，但只有当高速摄影出现后，才有了真正意义上的瞬间摄影。
普通闪光灯持续发光时间可达到1／20000s，这对于拍摄体育运动等素材是够用了。
然而子弹飞行时的速度少说也有数百米每秒，要想抓拍子弹运动的瞬间，曝光时间要用百万分之一秒的数量级。
后来人们开始使用激光光源以达到在更短时间中发出更强烈的照明，才能清楚地将它的影像凝固在底片上。
高速摄影有广泛的用途。
例如，在汽车的快速碰撞试验的研究中，人们先把碰撞的6
过程拍摄成电影，然后以很慢的速度放映，以便观察在碰撞期间车身如何变形，从而发现薄弱的那位。
又如，某些昆虫具有令人惊叹的飞行技巧，如在急速飞行过程中急剧减速、悬空停住、以不超过其身长的半径转弯等。
借助高速摄影技术，可以对它们运动过程中的振翅情况进行研究。
高速摄影甚至在绘画艺术中也发挥了作用。
以前谁也没有清楚地见过奔马的四只蹄子到底是如何摆动的，以至于画家们一直凭借主观感觉去画奔马。
借助高速摄影技术，人们对此才有了正确的认识。
闪光频闪摄影是借助于电子闪光灯的连续闪光，在一张底片上记录运动物体的连续运动过程的摄影技术。
频闪摄影的关键器材是电子频闪灯。
当电子频闪灯充足电后，就可以像连发手枪一样，一次紧接一次地频繁闪光。
闪光频率越高，底片曝光次数越多，在照片上出现的影像也越多。
高频电子频闪灯的闪光频率（每秒钟的闪光次数）可达上百次。
用电子频闪灯拍摄频闪照片应选择一个黑色的背景，被摄者距离背景尽可能远些，以避免频闪光照亮背景，或在画面中出现影子，从而影响主体的效果。
如果主体距离背景比较近，最好使闪光灯与被摄物体形成侧光和侧逆光的照射角度，被摄物体也最好有明显的轮廓线条，从而防止影像与背景的色调混杂。
相机与被摄者的距离要近一些，这是因为设定频闪后，闪光指数会下降很多。
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（高中物理必修一）
实验二：
《探究小车速度随时间变化的规律》教案
一、教材分析
本节内容为探究实验，目的是让学生通过研究小车在重物牵引下运动的速度随时间变化的规律，经历科学探究的活动，学会实验数据的处理方法。
这节课的任务是测量小车的速度，做出小车运动的v—t图象，初步分析小车速度的变化规律。
要学生体验从实验研究中获取数据、做出图象、分析图象、寻找规律的科学思维方法。
使学生认识图象在研究物理问题中的作用；与数学公式相比，图象更显得直观、形象、生动，从而使学生感受到图象的直观的美。
二、三维目标
（一）知识与技能
1．会运用已学知识处理纸带，求各点瞬时速度。
2．会用表格法处理数据，并合理猜想。
3．巧用v-t图象处理数据，观察规律。
（二）过程与方法
1．初步学习根据实验要求设计实验，完成某种规律的探究方法。
2．初步学会根据实验数据进行猜测探究、发现规律的探究方法。
3．认识数学化繁为简的工具作用，直观地运用物理图象展现规律，验证规律。
（三）情感、态度与价值观
1．通过对纸带的处理实验数据的图象展现，培养学生实事求是的科学态度，能使学
生灵活地运用科学方法来研究问题、解决问题、提高创新意识。
2．在对实验数据的猜测过程中，提高学生合作探究能力。
3．通过经历实验探索过程，体验运动规律探索的方法。
三、教学重点
1．图象法研究速度随时间变化的规律。
2．对运动的速度随时间变化规律的探究。
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四、教学难点
1．各点瞬时速度的计算。
2．对实验数据的处理、规律的探究。
五、教学用具
学生电源、导线、打点计时器、小车、钩码、一端带有滑轮的长木板、带小钩的细线、纸带、刻度尺、坐标纸、电脑
六、教学方法
启发、引导，学生自主实验，讨论、交流学习成果。
七、课时安排
2课时。
八、教学过程
我们已经学习了用打点计时器测定物体运动的速度。
我们这节课再利用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律。
如何探究一个物体速度随时间变化的规律？
如何知道物体在不同时刻的速度？
用什么仪器测？
①让学生自己设计好实验，并口头阐述相关实验器材及步骤。
问题一：
打点计时器结构如何？
问题二：
用打点计时器测小车的速度所需哪些实验器材、实验步骤？
实验步骤：
1．把一端附有滑轮的长木板平放（一高一低可否？
）在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端，连接好电路。
2．把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，先接通电源，然后放开小车，让小车拖着纸带运动，打完一条后立即关闭电源。
问题三：
本实验特别要注意哪些事项？
1．固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央位置。
2．滑轮不能过高。
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3．应考虑复写纸与纸带的位置关系。
4．钩码数量不能过多，长木板两端高低相差不能太大。
5．小车应由紧靠打点计时器处开始释放，在撞击长木板末端前应让小车停止运动,防止小车从板上掉下来。
6．先接通电源，后让纸带运动。
7．打点结束后立即关闭电源。
②引导学生熟练地摆好器材，进行合理、准确地操作，得到一条点迹清晰的纸带。
注意：
引导学生“三思而后行”，注意实验逻辑性、合理性及其相关注意事项，而确保准确，并巡视全场，对出现的问题予以及时纠正。
③选择纸带，并选好计数点，计算各计数点的瞬时速度填入表格。
问题四：
怎样分析和选取纸带上的点？
开头过于密集的点舍掉，纸带的一段；若纸带上点与点之间的距离较小，可取多个间隔（可5）为一个计数间隔时间（间隔不再是0.02s）（但要看具体情况灵活选定）；原则上能取六、七个计数点为宜；给选取的点加标记。
问题五：
如何计算出所取点的速度？
用求平均速度的方法来代替（用计算较准确的平均速度来代替），如何代替？
（选择包括该点在内的一段位移（该点最好处在中间时刻位置）Δx，找出对应的时间Δt，用Δx／Δt作为该点的瞬时速度）；对于选取的两个端点的速度暂时不计算（误差较大）；测量各个计数点之间的距离应考虑估位、单位。
④数据处理，总结分析
问题六：
如何处理计算出来的数据？
１．列表法。
（注意列表要求）
数据表格猜想出小车运动速度随时间的变化规律：
速度与时间成正比。
鼓励学生大胆猜想，并一一列举学生的各种想法，了解学生猜想的原因，进行总结与点评，纠正盲目的瞎想。
学生在猜想中回答猜想原因，阐述猜想思路。
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２．图象法：
①根据所得数据，选择合适的标度建立坐标系（让图象尽量分布在坐标系平面的大部分面积）。
②描点：
观察和思考点的分布规律。
③拟合：
从点的分布可以有很大把握地说这些点应该在一条直线上，用直线拟合，让尽可能多的点处在直线上，不在直线上的点应对称地分布在直线两侧。
引导描点法一般原则，强调作图的精确性，培养严谨的科学态度。
步骤方法：
先确定标度，再准确描点，并用平滑的曲线进行连接。
总结介绍：
描点法是作图的一种最基本的方法，最重点的两点：
一是准确性（标度要合适）。
二是要用平滑曲线连接（要让尽可能多的点分布在线上，不在线上的点分布在两侧，离线较远的点删去）。
最后还要注意美观性（使图象分布在坐标纸中央）。
问题七：
如何根据速度—时间图象（v—t图象）求小车的加速度和初速度？
①取任意两组数据求出Δv和Δt，然后代入Δv／Δt求解。
②在v—t图象上取一段时间Δt（尽量取大一些），找出两个时刻对应的坐标值求出Δv，代入Δv／Δt求解。
问题八：
纸带上零时刻的速度和末速度如何求？
⑤【计算机绘制v-t图象】Excel软件演示作v-t图
将实验所得数据在电脑的Excel文件中输入表格，利用其“图表向导”拟合v-t图象。
这节课重点是对重物牵引下小车的运动进行探究，在探究过程中，涉及到了实验的设计、操作以及作图象的方法、原则，很好地提高了大家各方面的能力，同时又为后面学习这种匀变速运动打下了基础。
九、课堂小结
这节课重点是对重物牵引下小车的运动进行探究，在探究过程中，涉及到了实验的设计、操作以及作图象的方法、原则，很好地提高了大家各方面的能力，同时又为后面学习这种匀变速运动打下了基础。
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十、作业
1．完成实验报告。
2．书后习题1、2、3、4
3．思考如何进行数据处理？
十一、教学反思
1．本节课运用知识的迁移，探究新的知识，通过实验、数据的处理、画图象、讨论并得出结论，充分调动了学生的参与意识，使学生从被动接受知识向主动获取知识转化，培养了学生的科学探究能力和勇于探索的精神，增强了学生的成就感，激发了学生的求知欲，将
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