课时2.3速度的测量-【帮课堂】2024-2025学年八年级物理上册同步学与练（ 沪科版五四制2024）

第二章 机械运动（原卷版） 课时2.3速度的测量 课程标准 物理素养 能用速度描述物体运动的快慢，并能进行简单计算。会测量物体运动的速度。 物理素养 科学观念：知道匀速直线运动的特征，理解匀速直线运动速度的概念；知道变式运动中平均速度的概念和计算方法。 科学思维：会用速度公式进行有关的计算。 科学探究：通过实验测量物体运动的速度。 一：匀速直线运动 1. 现象探究： 结论：汽车沿直线运动，在相同时间内(10s)行驶的路程(200m)相等。 2. 匀速直线运动 （1）定义：在物理学中，一个物体沿着直线运动，在任意相同时间内，通过的路程始终相等，这样的运动叫作匀速直线运动(uniform rectilinear motion)。 （2）特点： ①运动路径是直线； ②运动方向和运动快慢不变； ③任意相等时间内通过的路程都相等。 （3）在匀速直线运动中，任何时刻物体的速度都相等，即不能认为速度与路程成正比，与时间成反比。 3. 匀速直线运动的图像 物体的运动图像分为路程—时间(s-t)图像和速度—时间(v-t)图像，分析相关问题时，首先要正确识别图像类型，即“认人先认脸，看图先看轴”。 【注意】在v-t图像图像中，图像越倾斜，物体运动的速度越大。 二：变速直线运动 1. 变速直线运动 （1）现象探究： 通过计算，得到，即该同学在运动过程中速度在发生变化。 （2）定义：物体沿直线运动时，在相同的时间内通过的路程不相等，这种运动叫做变速直线运动。 2. 平均速度 （1）为了粗略描述做变速直线运动的物体通过某段路程(或某段时间内)的平均快慢程度，我们引入“平均速度”这一概念。平均速度等于物体运动的路程除以通过这段路程所用的时间。 （2）平均速度公式：（s表示通过的路程、t表示通过这段路程所用的时间、表示物质在这段时间内的平均速度） （3）平均速度的理解 ①时间和路程要对应，总时间包括中间停留或休息的时间； ②由于变速运动的速度是变化的，所以在不同路程或某段时间对应的平均速度一般不同。 三、测量小车下落的平均速度的实验 1. 实验原理：v= 2. 小球在下落过程中做加速运动（相同的时间内通过的路程越来越大）。 3. 实验表格设计 特别提醒 1. 计算小球下落平均速度时，路程和时间要一一对应，求哪段路程用哪段时间。 2. 可以选取小球的上端、中点和下端中的任意一个位置，但位置一旦选定就不能改变，每一个参照点都要选取小球相同的位置。 3.误差来源：测量工具的精确程度的限制；测量者的反应速度和读数存在误差。 四、测量小车运动的平均速度 测量小车运动的平均速度实验 1. 实验原理：v= 2. 实验器材：停表、刻度尺、斜面、小车、金属片、木块 3. 实验表格设计： 4.实验结论：小车在斜面上做加速运动。 特别提醒 1. 误差来源：测量工具的精确程度的限制；测量者的反应速度和读数存在误差。 2. 减小误差的方法： 斜面的倾斜角度要适当减小。倾角过大会使小车运动过快，不容易计时，但倾角也不能太小，太小会导致小车不动； 起点和终点的距离适当增大； 测量时间时释放小车要与开始计时时尽量同步。 3. 使小车在斜面同一位置由静止释放，不要推动小车，会导致测量错误。 4. 全程选取小车同一位置作为参照点，否则会导致测量的距离错误。 5. 计算平均速度时路程和时间要一一对应，求哪段路程用哪段时间 测速设备是如何测算出车辆的平均速度的？ 公路上有许多速度监测设备，其中一种测速设备采用的是区间测速的方法（如图），即通过测算车辆在两个监测点之间的平均速度，判断车辆在该路段是否超速。这种测速设备是如何测算出车辆的平均速度的？ 从公式可知，测算平均速度一般需要测量路程和时间两个物理量。在公路一段固定距离的路段两端分别放置一个摄像头，当车辆经过这两个摄像头时都会被拍照。系统根据这两张照片的拍摄时刻就能算出车辆通过这段距离的时间，从而算出车辆的平均速度。这就是区间测速的原理。 请你想一想：应该怎样测量物体的速度？下面我们来实际测量一个沿斜面下滑的小车的平均速度。 【角度1】物体速度的测量 【典例1】频闪拍摄是研究物体运动的方式之一。物理创新小组用频闪拍摄的方法来测量小车运动的平均速度。如图所示，他们用相机每隔0.5s曝光一次，拍摄了小车在斜面上下滑时的频闪照片。请根据照片信息回答下列问题。 （1）图中AC段的路程=________cm，AC段的平均速度=________cm/s； （2）小车做的是________（选填“匀速”或“变速”）直线运动； （3）实验中保持斜面的坡度较________（选填“大”或“小”），可以减小测量的误差。 【角度2】超声波测距 【典例2】为了督促司机遵守限速规定，交管部门在公路上设置了固定测速仪。如图所示，汽车向放置在路中的测速仪匀速驶来，测速仪向汽车发出两次超声波信号，第一次发出信号到接收到反射回来的信号用时0.5s，第二次发出信号到接收到反射回来的信号用时0.4s。超声波的速度是340m/s，求： （1）汽车接收到第一次超声波信号时，汽车到测速仪的距离是多少？ （2）汽车接收到第二次超声波信号时，汽车到测速仪的距离是多少？汽车在两次接收到超声波信号时的位置相距为多少？ （3）汽车在第一次接收到超声波信号开始到接收到第二次信号结束所用的时间为0.85s，则在该测速区内，汽车的速度是多少？ （1）区间测速 “区间测速”目前在全国大部分高速路实行。原理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。 （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。其原理如下图所示，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。 【基础强化】 1．在如图所示的斜面上测量小车运动的平均速度，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。对上述实验，数据处理正确的是（　　） A．图中AB段的路程sAB＝50.0cm B．如果测得AC段的时间tAC＝2.5s，则AC段的平均速度vAC=32.0cm/s C．在测量小车到达B的时间时，如果小车过了B点才停止计时，测得AB段的平均速度vAB会偏大 D．为了测量小车在BC段的平均速度vBC，可以将小车从B点静止释放 2．一名运动员在百米赛跑中获得冠军。他在3s末的速度为8m/s，10s末到达终点的速度为10.8 m/s，则他在全程内的平均速度是：（　　） A．2 m/s B．8m/s C．9.5m/s D．10m/s 3．某汽车沿直线运动时，前半段路程用20m/s速度行驶，后半段路程用30m/s速度行驶，在整个路程中，汽车的平均速度（　　） A．25m/s B．24m/s C．22m/s D．28m/s 4．如图所示记录了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。下列说法中不正确的是（　　） A．甲车做匀速直线运动 B．在40s内乙车的平均速度大于甲车的平均速度 C．乙车做加速直线运动 D．乙车在10s~40s内的平均速度大于甲车的平均速度 5．某物体从地面上某一点出发沿直线运动，其s－t图像如图所示，对物体的运动情况进行分析，下列说法不正确的是（　　） A．物体在6s内运动的路程为15m B．物体在前2s内和最后2s内的速度相等 C．物体在2~4s内处于静止状态 D．物体在前4s内的平均速度为1.25m/s 6．下列说法中正确的是 A．液体在任何温度下都能蒸发 B．声音传播速度的大小仅与介质的种类无关 C．平均速度的大小不随路程和时间的变化而变化 D．爷爷看书时佩戴的老花镜是凹透镜 7．甲、乙两车做匀速直线运动的路程随时间变化的图线，由图可知（      ） A．甲车快 B．乙车快 C．甲走的路程比乙车大 D．甲走的路程比乙车小 8．我们常用“频闪照片”来研究物态的运动，如图所示，记录了甲、乙两个运动小球每隔0.001秒的不同位置．下列说法正确的是（  ） A．甲球的运动路程长 B．乙球的运动路程长 C．甲球的速度越来越快 D．乙球的速度越来越快 9．下列数据最接近实际的是（　　） A．物理课本的长度约为26cm B．正常人脉搏跳动的次数约为每秒钟70次 C．人正常步行的平均速度为10km/h D．标准乒乓球案子宽大约2m 【素养提升】 10．某同学在体育中考中，跑完用了的时间，她的运动速度为（  ） A．0.16m/s B．6.25km/h C．400m/s D．6.25m/s 11．一短跑运动员沿直线跑了5s，前2s内通过15m的路程，后3s通过了30m的路程，这个运动员在5s内的平均速度是（　　） A．8.75m/s B．10m/s C．32.4km/h D．45km/h 【能力培优】 12．如图所示，小华在“测量物体运动的平均速度”的实验中，使小车从斜面A点静止下滑，经过B点到达C点，图中已标出小车经过A、B、C三点对应时刻．下列说法中正确的是（　　） A．斜面应保持较大的坡度，以便于测量时间 B．段平均速度为 C．测量段平均速度时，为了简便，可以让小车从B点静止下滑 D．若小车过A点后才开始计时，测出段平均速度将偏大 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计算小球下落平均速度时，路程和时间要一一对应，求哪段路程用哪段时间。 2. 可以选取小球的上端、中点和下端中的任意一个位置，但位置一旦选定就不能改变，每一个参照点都要选取小球相同的位置。 3.误差来源：测量工具的精确程度的限制；测量者的反应速度和读数存在误差。 四、测量小车运动的平均速度 测量小车运动的平均速度实验 1. 实验原理：v= 2. 实验器材：停表、刻度尺、斜面、小车、金属片、木块 3. 实验表格设计： 4.实验结论：小车在斜面上做加速运动。 特别提醒 1. 误差来源：测量工具的精确程度的限制；测量者的反应速度和读数存在误差。 2. 减小误差的方法： 斜面的倾斜角度要适当减小。倾角过大会使小车运动过快，不容易计时，但倾角也不能太小，太小会导致小车不动； 起点和终点的距离适当增大； 测量时间时释放小车要与开始计时时尽量同步。 3. 使小车在斜面同一位置由静止释放，不要推动小车，会导致测量错误。 4. 全程选取小车同一位置作为参照点，否则会导致测量的距离错误。 5. 计算平均速度时路程和时间要一一对应，求哪段路程用哪段时间 测速设备是如何测算出车辆的平均速度的？ 公路上有许多速度监测设备，其中一种测速设备采用的是区间测速的方法（如图），即通过测算车辆在两个监测点之间的平均速度，判断车辆在该路段是否超速。这种测速设备是如何测算出车辆的平均速度的？ 从公式可知，测算平均速度一般需要测量路程和时间两个物理量。在公路一段固定距离的路段两端分别放置一个摄像头，当车辆经过这两个摄像头时都会被拍照。系统根据这两张照片的拍摄时刻就能算出车辆通过这段距离的时间，从而算出车辆的平均速度。这就是区间测速的原理。 请你想一想：应该怎样测量物体的速度？下面我们来实际测量一个沿斜面下滑的小车的平均速度。 【角度1】物体速度的测量 【典例1】频闪拍摄是研究物体运动的方式之一。物理创新小组用频闪拍摄的方法来测量小车运动的平均速度。如图所示，他们用相机每隔0.5s曝光一次，拍摄了小车在斜面上下滑时的频闪照片。请根据照片信息回答下列问题。 （1）图中AC段的路程=________cm，AC段的平均速度=________cm/s； （2）小车做的是________（选填“匀速”或“变速”）直线运动； （3）实验中保持斜面的坡度较________（选填“大”或“小”），可以减小测量的误差。 【答案】 40.0 40.0 变速 小 【解析】 （1）[1][2]图示刻度尺10cm又分为10个小刻度，故分度值为1cm，相机每隔0.5s曝光一次，由图知道，小车从A点运动到C点所用时间，小车从A点到C点的路程，则小车在AC段的平均速度 （2）[3]由图知道，相同时间内小车通过路程BC段、CD段越来越长，所以速度越来越大，因此小车做的是变速运动。 （3）[4]此实验中，为了便于计时，减小测量时间的误差，故应保持斜面的坡度较小。 【角度2】超声波测距 【典例2】为了督促司机遵守限速规定，交管部门在公路上设置了固定测速仪。如图所示，汽车向放置在路中的测速仪匀速驶来，测速仪向汽车发出两次超声波信号，第一次发出信号到接收到反射回来的信号用时0.5s，第二次发出信号到接收到反射回来的信号用时0.4s。超声波的速度是340m/s，求： （1）汽车接收到第一次超声波信号时，汽车到测速仪的距离是多少？ （2）汽车接收到第二次超声波信号时，汽车到测速仪的距离是多少？汽车在两次接收到超声波信号时的位置相距为多少？ （3）汽车在第一次接收到超声波信号开始到接收到第二次信号结束所用的时间为0.85s，则在该测速区内，汽车的速度是多少？ 【答案】（1）85m；（2）85m，17m；（3）20m/s 【解析】解：（1）第一次发出信号到测速仪接收到信号用时0.5s，所以第一次信号到达汽车的时间为0.25s，由可得汽车接收到第一次信号时，汽车距测速仪： （2）第二次发出信号到测速仪接收到信号用时0.4s，所以第二次信号到达汽车的时间为0.2s，汽车接收到第二次信号时，汽车距测速仪： 汽车两次接收到信号时位置相距： （3）汽车的车速为： 答：（1）汽车接收到第一次超声波信号时，汽车到测速仪的距离是85m； （2）汽车接收到第二次超声波信号时，汽车到测速仪的距离是85m，汽车在两次接收到超声波信号时的位置相距17m； （3）汽车的速度是多少20m/s。 【角度3】行程计算 【典例3】（2022·广东汕头·八年级期末）如表是D412次列车组运行时刻表的一部分。 时间 上海 苏州 常州 南京 到站时间 09∶51 10∶33 11∶45 发车时间 09∶15 09∶53 10∶35 11∶50 里程/km 0 84 300 （1）D412次列车由上海驶往南京的平均速度为多少？ （2）若D412次列车长200m，以144km/h的速度匀速通过一个隧道，用时50s，求此隧道的长？ 【答案】（1）120km/h；（2）1800m 【解析】 解：（1）由列车运行时刻表可知，列车从上海到南京的路程为 列车从上海到南京的时间为 则列车由上海驶往南京的平均速度为 （2）D412次列车的速度是 时间内列车运动的距离是 隧道的长是 答：（1）列车由上海驶往南京的平均速度为120km/h； （2）此隧道的长为1800m。 （1）区间测速 “区间测速”目前在全国大部分高速路实行。原理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。 （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。其原理如下图所示，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。 【基础强化】 1．在如图所示的斜面上测量小车运动的平均速度，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。对上述实验，数据处理正确的是（　　） A．图中AB段的路程sAB＝50.0cm B．如果测得AC段的时间tAC＝2.5s，则AC段的平均速度vAC=32.0cm/s C．在测量小车到达B的时间时，如果小车过了B点才停止计时，测得AB段的平均速度vAB会偏大 D．为了测量小车在BC段的平均速度vBC，可以将小车从B点静止释放 【答案】B 【详解】A．由图可知，刻度尺的分度值是1cm，所以图中AB段的路程为40.0cm，故A错误； B．AC段的平均速度为 故B正确； C．在测量小车到达B的时间时，如果小车过了B点才停止计时，测得时间偏大，根据公式 得到速度偏小，故C错误； D．将小车从B点静止释放小车在B点瞬时速度为零，但小车从A点开始运动时到达B点具有一定初速度，所以为了测量小车在BC段的平均速度vBC，不能将小车从B点静止释放，故D错误。 故选B。 2．一名运动员在百米赛跑中获得冠军。他在3s末的速度为8m/s，10s末到达终点的速度为10.8 m/s，则他在全程内的平均速度是：（　　） A．2 m/s B．8m/s C．9.5m/s D．10m/s 【答案】D 【详解】他在全程内的平均速度 v= =10m/s 故选D。 3．某汽车沿直线运动时，前半段路程用20m/s速度行驶，后半段路程用30m/s速度行驶，在整个路程中，汽车的平均速度（　　） A．25m/s B．24m/s C．22m/s D．28m/s 【答案】B 【分析】由平均速度的变形公式 求出该同学的运动时间，然后再由平均速度公式求出该汽车的平均速度.用总路程除以总时间得，全程的平均速度为 【详解】设全程路成为2s，由题意得； ； 用总路程除以总时间得，全程的平均速度为 故选B。 【点睛】重点是速度公式及其应用，关键是明白全程的平均速度必须用路程除以时间进行计算，千万不可用两个速度求平均数，是不正确的。 4．如图所示记录了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。下列说法中不正确的是（　　） A．甲车做匀速直线运动 B．在40s内乙车的平均速度大于甲车的平均速度 C．乙车做加速直线运动 D．乙车在10s~40s内的平均速度大于甲车的平均速度 【答案】B 【详解】AC．由图示知道，甲车每个10s内的路程都为300m，所以，甲车做匀速直线运动；乙车在每个10s内的路程分别是：200m、250m、300m、450m由此可知，在相等时间内，乙车的路程越来越大，所以，乙车的运动是加速直线运动，故AC正确，不符合题意； B．由图示知道，在0～40s内，甲车和乙车通过的路程均为1200m，平均速度相等，故B错误，符合题意； 在10s~40s内，甲车的平均速度 乙车的平均速度 故D正确，不符合题意。 故选B。 5．某物体从地面上某一点出发沿直线运动，其s－t图像如图所示，对物体的运动情况进行分析，下列说法不正确的是（　　） A．物体在6s内运动的路程为15m B．物体在前2s内和最后2s内的速度相等 C．物体在2~4s内处于静止状态 D．物体在前4s内的平均速度为1.25m/s 【答案】B 【详解】A．由图可知，当时间为6s时，对应的路程为15m，故A正确，不符合题意； B．物体在前2s内，做匀速直线运动，可求速度 时间为后2s时，同样做匀速直线运动，可求速度 故B错误，符合题意； C．时间为2~4s内，路程为0，则物体处于静止状态，故C正确，不符合题意； D．物体在前4s内的平均速度 故D正确，不符合题意。 故选B。 6．下列说法中正确的是 A．液体在任何温度下都能蒸发 B．声音传播速度的大小仅与介质的种类无关 C．平均速度的大小不随路程和时间的变化而变化 D．爷爷看书时佩戴的老花镜是凹透镜 【答案】A 【详解】A. 蒸发在任何温度下都能进行，故A正确；B. 声音传播速度的大小不仅与介质的种类有关，还与介质的温度有关，故B错误；C. 平均速度等于总路程与总时间的比值，其大小随路程和时间的变化而变化，故C错误；D. 爷爷看书时佩戴的老花镜是凸透镜，凸透镜可以纠正远视眼，故D错误．故选A. 【点睛】（1）蒸发是在液体表面进行的，缓慢的汽化，在任何温度下都能进行；（2）在不同的介质中，声音的传播速度不同；（3）平均速度等于总路程与总时间的比值，其大小是变化的；（4）老花镜是凸透镜，可用于矫正远视眼． 7．甲、乙两车做匀速直线运动的路程随时间变化的图线，由图可知（ ） A．甲车快 B．乙车快 C．甲走的路程比乙车大 D．甲走的路程比乙车小 【答案】A 【详解】由s-t图像可知，在时间相同时，甲通过的路程比乙通过的路程大，所以甲的速度大，故A正确，B错误；由于时间不定，所以它们通过的路程无法进行比较，故CD错误． 8．我们常用“频闪照片”来研究物态的运动，如图所示，记录了甲、乙两个运动小球每隔0.001秒的不同位置．下列说法正确的是（ ） A．甲球的运动路程长 B．乙球的运动路程长 C．甲球的速度越来越快 D．乙球的速度越来越快 【答案】D 【详解】解答：由题意可知图中每相邻两点之间的时间间隔是0.001秒．那么在甲图中，包括了5个时间间隔，即甲运动了0.005秒；乙图只有3个时间间隔，即乙运动的时间为0.003秒．由于随着时间的推移，由图可知甲乙运动时间虽然不同，但运动路程相等，故A. B错误； C. 由甲图所示的相邻两点之间的长度可知，在相同的时间内甲通过的路程相等，甲球做的是匀速直线运动，速度不变，故C错误； D. 由乙图所示的相邻两点之间的长度可知，在相同的时间内乙通过的路程越来越长，乙球做的是变速直线运动，乙球速度越来越快，故D正确． 故【答案】D 9．下列数据最接近实际的是（　　） A．物理课本的长度约为26cm B．正常人脉搏跳动的次数约为每秒钟70次 C．人正常步行的平均速度为10km/h D．标准乒乓球案子宽大约2m 【答案】A 【详解】A．成年人的一拃大约18cm，八年级物理课本的长度比一拃长，在26cm左右，故A符合题意； B．正常人的脉搏每分钟大约跳动70次，每秒钟大约跳动1次，故B不符合题意； C．正常人步行时，每秒约步行2步，每步长约0.5m，所以步行的速度约为1m/s，即3.6km/h，故C不符合题意； D．中学生身高约1.6m，标准乒乓球案子宽略小于中学生身高，约为1.5m，故D不符合题意。 故选A。 【素养提升】 10．某同学在体育中考中，跑完 用了 的时间，她的运动速度为（ ） A．0.16m/s B．6.25km/h C．400m/s D．6.25m/s 【答案】D 【分析】已知路程与运动时间，由是公式可以求出该同学的速度。 【详解】运动速度 故D正确。 故选D。 11．一短跑运动员沿直线跑了5s，前2s内通过15m的路程，后3s通过了30m的路程，这个运动员在5s内的平均速度是（　　） A．8.75m/s B．10m/s C．32.4km/h D．45km/h 【答案】C 【详解】由题意可知，运动员通过的总的路程 运动员的运动时间为5s，由 可知，运动员的平均速度 故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 【能力培优】 12．如图所示，小华在“测量物体运动的平均速度”的实验中，使小车从斜面A点静止下滑，经过B点到达C点，图中已标出小车经过A、B、C三点对应时刻．下列说法中正确的是（　　） A．斜面应保持较大的坡度，以便于测量时间 B． 段平均速度为 C．测量 段平均速度时，为了简便，可以让小车从B点静止下滑 D．若小车过A点后才开始计时，测出 段平均速度将偏大 【答案】D 【详解】A．斜面应保持较小的坡度，小车运动较慢，时间较长，以便于测量时间，故A错误； B． 段路程为 sAB =10.00dm+6.00dm=4.00dm=40.0cm 时间 tAB =15:35:22-15:35:20=2s 平均速度为 故B错误； C．测量 段平均速度时，不可以让小车从B点静止下滑，因为小车从B点静止下滑到C点的时间与小车A点静止下滑后半程的时间不同，故C错误； D．若小车过A点后才开始计时，时间记少，由 得，测出 段平均速度将偏大，故D正确。 故选D。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$