2.3 速度的测量（教学课件）-【上好课】八年级物理上册同步高效课堂（沪科版·五四学制·2024）

第二章 机械运动 八年级上册 •沪教版 图示为“复兴号”动车组在高铁线路上迅速驶过桥梁的场景。运动是宇宙中的普遍现象，大到星系、小到原子，宇宙万物都在运动。本章我们将学习最基本的运动形式——机械运动，并用物理学的语言和方法来描述机械运动。 通过本章内容的学习，你将了解机械运动、速度和匀速直线运动等基本概念，知道运动有相对性；体验建立物理模型的过程；学会测量速度。在描述运动、研究运动的过程中初步建立运动观念。 导入新课 第3节 速度的测量 如图所示，上海洋山深水港的超大型自动化集装箱码头现场空无一人。一个个集装箱被平稳地吊起，由无人驾驶的导引车井然有序地自动“派送”。 集装箱上升的速度有多大？ 速度的测量 01 s-t 图像 02 课堂总结 03 提升练习 04 第3节 速度的测量 速度的测量 01 第3节 速度的测量 一 速度的测量 1. 学生实验——测量物体运动的速度 【实验原理与方案】 要测量钩码上升的速度，需要测量钩码通过的路程s和通过这段路程所用的时间t，再利用公式 v= s/t 即可计算出钩码速度v的大小。 【实验装置与方法】 本实验要用到刻度尺、电子秒表、电动机、细线、钩码和铁架台等。搭建如图所示的实验装置。电动机稳定运行时，能够通过细线带动钩码缓慢平稳地竖直上升。 一 速度的测量 【实验操作和数据收集】 （1）刻度尺紧靠立柱，平行于细线放置。在刻度尺上每隔10cm贴一条标记线。 （2）打开电动机，当钩码经过标记线O处开始计时，此后钩码每经过一个标记线记录一次时间。 过程 路程s/cm 时间t/s 速度v/（m·s-1） O→A 10 A→B 10 B→C 10 C→D 10 D→E 10 数据记录表 一 速度的测量 【数据处理】将相关测量数据填入表中，并求出钩码上升的速度。 【交流讨论】 （1）根据所得数据，描述钩码的运动情况。 （2） 在实验中，如果一接通电动机电源就开始计时，会对实验造成什么影响？ （1）根据所得数据可知，钩码近似做匀速直线运动。 （2） 在实验中，如果一接通电动机电源就开始计时，会使测量的速度值偏小。因为刚接通电动机电源时，电动机的速度从小变大，若进行计时，会使测量时间变大，使测量的速度偏小。 一 速度的测量 2. 雷达测速 （1）区间测速 “区间测速”，就是在两监测点安装监控和测速探头，测出一辆车通过两个监测点的时间，再根据两点间的距离算出该车在这一区间路段的平均车速，如果这个平均车速超过了该路段的最高限速，即被判为超速。 一 速度的测量 （2）测速仪（定点测速） 如图所示是在高速公路上常见的测速装置，其主要部分是一个测速仪。其原理如图所示，汽车向测速仪的方向匀速驶来，测速仪向汽车发出两次短促的（超声波）信号，超声波信号遇见汽车前面板，反射回测速仪。 测速仪根据汽车在两次遇到信号之间所通过的路程及所用的时间，由速度公式v=s/t可得出汽车的平均速度。 测速仪 一 速度的测量 动画讲解——《超声波测速》 一 速度的测量 【例题1】某位同学做了测量钩码运动速度的实验，表记录了钩码到达部分标记线所用的时间。求钩码在BC段的速度是多大？ 过程 时间t/s O→A 3.25 O→B 6.46 O→C 9.60 BC段的路程为s=10cm，所用的时间为 t=9.60s-6.46s=3.14s 钩码在BC段的速度为 v 一 速度的测量 【例题2】高速公路实现“区间测速”全覆盖。就是测算出汽车在某一区间行驶的平均速度，如果超过了该路段的最高限速，即被判为超速。若监测点A、B相距15km，全程限速，一辆轿车通过两个监测点的时间如图所示。求： （1）通过计算说明，采用“区间测速”，这辆轿车在该路段会不会被判超速？ （2）若要确保通过AB路段区间测速不会被判超速，则通过AB路段时间最短用时多少s？ 一 速度的测量 （1）通过计算说明，采用“区间测速”，这辆轿车在该路段会不会被判超速？ （2）若要确保通过AB路段区间测速不会被判超速，则通过AB路段时间最短用时多少s？ = 90km/h＜120km/h （2）确保通过AB路段区间测速不会被判超速，此时最大速度v′=120km/h，则通过AB路段时间最短时间 = 0.125h=450s （1）轿车通过两个监测点所用的时间为 t=10h41min-10h31min=10min=h/6 速度为 所以这辆轿车在该路段不会被判超速。 【例题3】用如图甲玻璃管及刻度尺来“探究气泡的运动”，记录气泡不同时刻在刻度尺上的位置s，用测量的数据绘出s-t图像如图乙，由实验装置及图像的信息可以得出的结论是：气泡做__________运动；气泡的速度为______ m/s。 由图像可知路程与时间成正比，所以小气泡做匀速直线运动。 气泡的速度为 0.075 匀速直线 一 速度的测量 s-t 图像 02 第3节 速度的测量 二 s-t 图像 在物理学中除了文字、表达式以外，还可以用图像来描述运动。 以时间t为横轴、路程s为纵轴建立平面直角坐标系，将实验数据以点的形式标记到坐标系中，再用光滑的线将这些点连起来，就得到了s-t图像。s-t图像能反映物体运动的路程随时间变化的规律。 二 s-t 图像 1. 匀速直线运动的s-t图像 某位同学做了测量钩码运动速度的实验，表记录了钩码到达各标记线所用的时间。 （1）根据表中的数据，在s-t图中标出遗漏的数据点 。 （2）观察数据点的分布特征，将它们用光滑的线连起来。 二 s-t 图像 观察数据点的分布特征，将它们用光滑的线连起来。发现图线为一条倾斜的直线，说明物体通过的路程与时间成正比，物体做匀速直线运动。 如图甲所示，匀速直线运动的图像是一条过原点O的倾斜直线。实验中记录的数据点个数是有限的，而通过数据点得到的图线由无数个点组成。我们可从图像上的任意一点知道物体通过的路程和对应的运动时间，从而得到物体运动的速度。 乙图线为平行于时间轴的直线，说明物体静止。 二 s-t 图像 2. 匀速直线运动的 v-t 图像 如图所示，横坐标表示时间，纵坐标表示速度，甲图线为平行于时间轴的直线，随着时间的增加速度不变，说明物体做匀速直线运动。 乙图线为过坐标原点的倾斜直线，随时间的增加，速度增大，表明物体做加速运动。在v-t图像中，0~ t0时间内物体通过的距离对应着图线与t轴构成的阴影面积。 二 s-t 图像 在速度—时间（v-t）图象中，同一坐标系，截距越大，速度越大。如图所示，随时间的增加速度不变，表示物体做匀速直线运动，且v。 二 s-t 图像 3. s-t 或 v-t 图像的应用 ①读出任一时间内物体通过的路程或通过一段路程所用的时间 根据如图所示的图像，物体甲在5s内通过的路程为____m. 20 ②求出做匀速直线运动物体的速度，比较运动的快慢情况 v＝4m/s v＝1m/s v 二 s-t 图像 ③在同一坐标系中比较运动的快慢 时间相同 t=t2时，比较路程： 因为s2＞s1，所以A物体运动的快。 路程相同s=s1时，比较时间： 因为t1＜t2，所以A物体运动的快。 ④在不同坐标系中比较运动的快慢 v＝0.4m/s v＝0.1m/s 因为v所以甲运动的快. 二 s-t 图像 视频讲解——《匀速直线运动的s-t图像》 二 s-t 图像 【例题4】甲、乙两辆小车运动的s-t图像如图所示。由此可判断： ①甲做____________运动，乙做____________运动. ②甲的速度为v甲= _____m／s，乙的速度 v乙=_____m／s. ③在10min内甲、乙运动的路程分别为________、 _____ 。 匀速直线 匀速直线 5 2 3000m 1200m 在坐标系中，时间的单位是min，计算时要变为s. v＝5m/s v＝2m/s 二 s-t 图像 【例题5】甲、乙两小车在笔直公路上同向行驶，如图所示，图甲是小车甲位置s与时间t的关系的s-t图像，图乙是小车乙运动速度v与时间t的关系的v-t图像，由图像可知（　　） A．甲由静止开始运动，乙一直做匀速直线运动 B．甲、乙两车相对静止 C．甲、乙两车运动5s所通过的路程不同 D．甲车的速度越来越快，乙车的速度不变 如图甲所示，甲的通过的路程与时间的图像为一条过原点的直线， 为正比例关系，即甲车做匀速直线运动，速度为 如图乙所示，时间改变时，乙车的速度为2m/s保持不变，为匀速直线运动。故两车速度相同，相同时间通过路程相同，如果甲、乙两小车在笔直公路上同向行驶，则两车相对位置保持不变，为静止状态。故ACD不符合题意，B符合题意。 B 故选B. 课 堂 总 结 03 第3节 速度的测量 课堂总结 速度的测量 【实验原理与方案】v= s/t 【实验装置与方法】刻度尺、电子秒表、电动机、 细线、钩码和铁架台等. 【实验操作和数据收集】 【数据处理】 【交流讨论】 ①s-t图像：是一条过原点O的倾斜直线， 说明物体做匀速直线运动. ②v-t 图像：为平行于时间轴的直线， 说明物体的速度是变化的. s-t图像 测量运动 的速度 27 提 升 训 练 04 第3节 速度的测量 提升训练 1. 小明用手机导航查询从A地去B地的步行路线，查询结果显示：435m，7min。试通过估算判断手机导航给出的步行时间是否合理。 时间t=7min=420s 人步行的速度大约v=1m/s 在这段时间内行走的路程约为 s=vt=1m/s×420s=420m 所以手机导航给出的步行时间是否合理。 提升训练 2. 如图所示是小球下落的频闪照片，如果闪光灯每秒钟闪亮100次，球从位置A到位置B经过的时间是（ ） A．0.06秒 B．0.07秒 C．6秒 D．7秒 闪光灯每秒钟闪亮100次，即闪光灯每闪一次时间间隔是0.01s，球从位置A到位置B经过的闪光次数为6次，故经过的时间是0.06s，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 A 提升训练 3. 如图所示，是甲、乙两车做匀速直线运动的s-t图像．由图可知，甲车运动的速度为____米/秒，其物理意义是_______ ；乙车运动8秒钟通过的路程为_____米；若甲、乙两车同时从同一地点出发，沿同一直线运动4秒钟，则它们的距离为_______米。 由图像可知，甲车运动8s时，通过的路程为20m，所以甲车的速度为 v=s/t=20m/8s=2.5m/s 甲车速度为2.5m/s，其物理意义是甲车1s内运动的路程为2.5m。 由图像可知，乙车运动8s通过的路程为10m。 由图像可知，甲车运动4s时，通过的路程为10m；乙车运动4s时，通过的路程为5m。若甲、乙两车向同一方向运动，则4s后它们的距离为10m-5m=5m；若甲、乙两车向相反方向运动，则4s后它们的距离为10m+5m=15m。 2.5 见解析 10 5或15 提升训练 4. 物体的运动可以用s-t、v-t图像来反映。以下四个图像，能正确反映物体做匀速直线运动的是（　　） A．（1）和（2） B．（3）和（4） C．（1）和（3） D．（2）和（4） C （1）表示随着时间的增大，路程也在变大，路程与时间成正比，物体做匀速直线运动； （2）表示随着时间的增加，路程不变，说明物体保持静止； （3）表示随着时间的增大，速度保持不变，物体做匀速直线运动； （4）表示随着时间的增大，速度越来越大，物体做加速运动。 所以能正确反映物体做匀速直线运动的是（1）和（3），C符合题意，ABD不符题意。 故选C。 提升训练 5. 如图是一位摄影爱好者用频闪摄影技术拍的一张照片，清晰地记录了网球被击出后某一段的运动轨迹，已知此次摄影的相邻两次曝光的时间间隔为0.01s，网球的实际直径约为6cm，网球从A位置运动到B位置所用的时间是____ s，网球在AB段运动的实际平均速度约为______m/s。 根据题意可得，相邻两次曝光的时间间隔为0.01s，网球从A位置运动到B位置一共5个间隔，所用的时间t＝0.05s。 0.05 20 由图知，刻度尺的分度值为1mm，即照片中网球的直径为0.30cm，照片中网球从A位置运动到B位置通过的路程为5.00cm，已知网球的实际直径约为6cm，设网球实际通过的路程为s，由比例关系可得 s＝100.00cm＝1m 则网球在AB段运动的平均速度 提升训练 6. 取长70cm的细玻璃管注满水，管上标有均匀刻度，管中留5mm 高的小气泡，将玻璃管反转，观察气泡运动，如图甲所示。 （1）该实验用到的测量工具有________ ；为了便于测量时间，应设法使管内气泡运动得______（选填“慢”或“快”）一些； （2）根据实验数据和图像可知气泡在0~50cm的过程中运动的平均速度为_____cm/s（小数点后保留两位有效数字），由图像可知，气泡做_________运动。 慢 秒表 5.56 匀速直线 距离 s/cm 0 10 20 30 40 50 时间t/s 0 1.8 3.6 5.4 7.2 9 提升训练 （1）实验中需要测量距离及时间，通过v=s/t来求速度，玻璃管上标有刻度，可直接测量距离，所以还需要测量时间的工具秒表。 为了便于测量时间，应让水泡在在玻璃管中运动时间较长，则运动较慢些。 （2）由图像及表格知，气泡在9s内，通过50cm的距离，平均速度 v=s/t=50cm/9s≈5.56cm/s 由图像知，s-t图线是一过原点的倾斜直线，s与t成正比，所以气泡做匀速直线运动。 Lavf58.45.100 Lavf59.27.100 $$