内容正文:
第四节 科学探究:速度的变化
素养目标
1. 利用速度的计算公式,学会测量物体的速度,描述不同物体的运动。(物理观念)
2. 学习采用将路程或时间分成若干段的方法来研究速度的变化。(科学思维)
3. 通过对不同物体、不同阶段速度的测量,熟悉科学探究的环节。(科学探究)
4. 养成科学探究的习惯,形成严谨的科学态度。(科学态度与责任)
1. 实验原理:利用公式 v= 计算。
2. 实验器材:斜面、木块、小车、 刻度尺 、 停表 、金属片等。
3. 实验方法:利用刻度尺测出物体通过的 路程 ,利用停表测出物体通过这段路程所用的 时间 ,再利用公式 v= 计算出物体的平均速度。
4. 如图所示是某实验小组做“测平均速度”的情景。
(1)测平均速度的原理是 v= 。
(2)小车从位置A开始沿直线运动到位置B,通过的距离是 3.50 cm。
(3)小车从位置A出发开始计时,到位置B时,所用时间如数字钟表所示,小车从A到B所用时间是 5 s。
(4)小车的平均速度是 0.007 m/s。
【填一填】
1. 钢球沿20 m长的斜面滚下后,又在水平地面上滚动25 m距离才停止。钢球在斜面和地面上滚动时间分别是5 s和10 s,则钢球在斜面上的平均速度是 4 m/s,在水平地面上的平均速度是 2.5 m/s,在整个路程上的平均速度是 3 m/s。
【选一选】
2. 用同一张底片对着小球运动的路径每隔0.1 s拍一次照,得到的照片如图所示,则小球在该过程中的平均速度是( C )
A. 0.250 m/s B. 0.20 m/s
C. 0.170 m/s D. 无法确定
3. 小明为了测自己步行的速度,他从400 m跑道的起点从8时10分0秒开始计时,沿着跑道走一圈到终点(即起点),表针指到8时18分20秒,则小明的平均速度是( D )
A. 1.25 m/s B. 0.73 m/s
C. 0.67 m/s D. 0.8 m/s
探究百米赛跑中速度的变化
学校召开秋季运动会,小明同学获得100米赛跑的冠军,同学们都很兴奋,有的说:小明跑的过程一直在加速,有的说小明跑的时候速度基本保持不变……
怎样判断出运动员在百米赛跑过程中速度的变化?
答案:可以把100 m分成四段,分别测量出运动员在每一段的平均速度然后进行比较。
如何测量出百米赛跑过程中的平均速度?
答案:用停表测量出运动员百米赛跑所用的时间,然后用公式v=计算出平均速度。
如图所示,记录了甲、乙两辆汽车在平直的公路上行驶时,在相同的时间内通过的路程。甲车在这段时间内做 匀速直线 运动,乙车在这段时间内速度越来越 大 。
探究速度的变化。
解析:由图甲知,在相同的时间内甲车通过的路程相等,由v=可知,各段时间内的速度相同,说明甲车在做匀速直线运动。由图乙知,在相同的时间内乙车通过的路程在变大,由v=可知,各段时间内的速度逐渐变大,说明乙车在做加速运动,速度越来越大。
1. 如图所示是频闪照相机每隔0.1 s拍摄所得到的小球和刻度尺的照片。小球在AB段运动的路程为 7.50 cm,平均速度为 15.0 cm/s。小球正在做 变速直线 (选填“变速直线”或“匀速直线”)运动。
解析:由图可知,小球在AB段运动的路程s=7.50 cm。因为频闪照相机每隔0.1 s拍摄一次,每两点间的时间为0.1 s,所以小球在AB段运动的时间t=0.1 s×5=0.5 s,小球在AB段的平均速度v===15.0 cm/s。由图可知,相邻两点间的时间为0.1 s,两点之间的路程逐渐变大,由v=可知,小球的速度越来越大,小球做变速直线运动。
测量平均速度
课堂上老师展示了小车沿斜面向下运动的实验,请积极进行思考,回答下列问题。
如何计算小车通过上半段路程的平均速度和下半段路程的平均速度?
答案:上半段路程的平均速度用上半段的路程除以通过上半段路程所用的时间,下半段路程的平均速度用下半段路程除以通过下半段路程所用的时间。
在实验中,测量小车在斜面上全程的平均速度时,能用斜面的长度作为小车全程的路程吗?如何计算小车全程的路程?
答案:不能,用小车车头的终点减去小车车头的始点作为小车的路程。
为什么实验中斜面的坡度不能太小也不能太大?
答案:斜面的坡度过小,小车启动不起来或到达不了底部;斜面的坡度过大,小车运动太快,记录时间不准确,导致实验误差过大。
实验中什么环节容易出现误差?
答案:时间记录与小车开始下滑可能不同步会存在误差;小车撞击挡板时,停止计时可能会存在误差。
如图所示是测量小车沿斜面下滑的平均速度的实验。让小车从斜面的A点由静止开始下滑,分别测出小车到达B点和C点的时间,即可测出不同阶段的平均速度。
(1)斜面的一端用木块垫起,使它保持较小的坡度,目的是使小车以 较小 (选填“较大”或“较