第四节 测量物体运动的速度（举一反三讲义）物理沪科版2024八年级全一册

第四节 测量：物体运动的速度 目录 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：测量原理 2 知识点2：实验器材 2 知识点3实验步骤 3 知识点4注意事项 3 知识点5 其他测量速度的方法 4 【方法技巧】 9 测量速度的注意事项和两个要点： 9 【巩固训练】 10 【学习目标】 1.学会测量物体运动所经历的时间或路程，计算物体的运动速度。 2.通过实验会测量数据，会正确记录数据。 3.在探究实验过程中，知道在收集证据、测量数据过程中应操作规范，实事求是， 要有严谨客观的科学态度。 ． 教学重点： 能完成“测量物体运动的速度”的实验，能正确使用刻度尺、秒表获取实验数据。 教学难点： .能利用获取的实验数据计算出物体的速度 【思维导图】 【知识梳理】 知识点一、测量原理 1.根据速度的计算公式，要测量物体运动的速度，就需要测量出物体运动的路程以及通过这段路程所用的时间，然后将路程除以时间即可得到速度。 知识点二、实验器材 1.通常会用到以下器材： （1）刻度尺：用于测量物体运动的路程。例如在测量小车在斜面上运动的路程时，用刻度尺准确测量出斜面的长度或小车在某段时间内通过的具体路段长度。 （2）停表：用来记录物体运动所经过的时间。比如当小车从斜面顶端开始下滑的瞬间启动停表计时，到小车到达斜面底端时停止停表，停表所显示的时间就是小车在斜面上运动的时间。 （3）斜面：为物体（如小车）提供一个可以做直线运动的坡面，便于控制物体运动的初始条件（如让小车从斜面顶端由静止开始下滑），同时也能通过改变斜面的坡度来改变物体运动的快慢情况，以进行不同条件下的实验测量。 （4）小车（或其他可做直线运动的物体）：作为研究对象，其在斜面上或其他设定的直线轨道上运动，以便测量其速度。 知识点三、实验步骤 1.组装器材：将斜面一端垫高，形成一个合适坡度的斜面，确保小车能在斜面上自由下滑且运动过程较为稳定，便于观察和测量。把刻度尺沿着斜面放置好，以便准确测量路程；准备好停表，使其处于可随时启动计时的状态。 2.测量路程：用刻度尺仔细测量出斜面的长度，这个长度可作为小车运动的总路程（也可根据实验需求在斜面上选取不同的路段，比如只测量斜面中间某一段的长度作为研究的路程部分，此时需准确标记出所选路段的起止点并用刻度尺测量其长度）。 3.测量时间：让小车从斜面顶端由静止开始下滑，在小车开始下滑的同时，迅速按下停表开始计时；当小车到达斜面底端时，立即按下停表停止计时，记录下小车运动的总时间。 4.计算速度：根据速度公式，将测量得到的路程和时间的值代入公式中，即可计算出小车在斜面上运动的速度。 知识点四、注意事项 1.测量的准确性： （1）在使用刻度尺测量路程时，要确保刻度尺的零刻度线与测量起点对齐，刻度要紧贴所测物体（如斜面）表面，读数时视线要与刻度尺刻度垂直，以保证测量出的路程数据准确无误。 （2）使用停表计时，要做到启动和停止及时准确，尽量减小人为操作带来的时间测量误差。比如在让小车下滑的同时要迅速按下停表开始计时，小车刚到达斜面底端的瞬间就要按下停表停止计时。 2.实验的重复性：为了减小误差，提高实验结果的可靠性，通常需要进行多次测量。可以通过改变斜面的坡度、小车在斜面上的起始位置等因素，重复上述实验步骤，然后对多次测量得到的速度值进行分析（如求平均值等处理）。 3.物体运动状态的近似性：在实际实验中，即使是在斜面上运动的小车，其运动也很难完全符合理想的匀速直线运动或简单的变速直线运动模型。比如小车可能会在斜面上出现轻微的颠簸、滑动不均匀等情况，但我们可以在一定程度上近似认为它是做某种特定类型的直线运动（如在较短时间内近似看作匀速直线运动或根据平均速度概念来处理其变速运动情况），以便于进行速度的测量和相关分析。 知识点五、其他测量速度的方法（拓展了解） 1.光电门测速：利用光电门装置，当物体通过光电门时，光电门会检测到物体遮挡光线的时间间隔，结合已知的物体遮光部分的长度（可事先测量确定），根据速度公式计算出物体通过光电门瞬间的速度。这种方法常用于实验室中对物体做直线运动的瞬时速度的较为精确的测量。 2.超声波测速：在一些交通场景等实际应用中，常使用超声波测速仪。其原理是通过发射超声波，超声波遇到运动物体后反射回来，根据超声波往返的时间以及超声波传播速度（已知），再结合相关几何关系（比如测量发射点到反射点的距离等），可以计算出物体的运动速度。这种方法可以实现对车辆等运动物体速度的非接触式测量，应用较为广泛。 例题讲解 【角度1】实验步骤 例1在“测量小车运动的平均速度”的实验中，斜面AC的长度为120cm，B点是斜面AC的中点。实验时，松手后，小车依次通过A（停表每格为1s）如图所示。在小车下滑过程中，下列说法正确的是（　　） A．如果过了B点才停止计时，则BC段的速度测量将偏小 B．小车通过全程的平均速度等于15cm/s C．为了便于计时，应将木块向A端移动 D．小车在AC段的平均速度大于在BC段的平均速度 【答案】B 【详解】A．如果过了B点才停止计时，导致测量BC段的时间偏小，则速度测量将偏大，故A错误； B．小车通过全程的平均速度为 故B正确； C．为了便于计时，应使斜面的坡度变小，延长小车在斜面上运动额时间，故C错误； D．小车在斜面上已一直做加速运动，因此在AC段的平均速度小于在BC段的平均速度，故D错误。 故选B。 测量物体平均速度的实验器材和实验步骤、测量物体平均速度的数据处理和误差分析 变式1-1在“测量小车的平均速度”的实验中，斜面AC长120cm，B点是斜面AC的中点。实验时，松手后，小车依次通过A、B、C三点的时间（停表每格为1s），以下说法错误的是（　　） A．金属片的作用是便于测量时间 B．为了便于计时，应将木块向斜面右端移动 C．如果小车过了B点才停止计时，会使AB段测得的平均速度偏小 D．为了测量小车在BC段的平均速度，可以将小车从B点静止释放 【答案】D 【详解】A．金属片的作用便于让小车停止，准确的测量时间，故A正确，不符合题意； B．斜面坡度越大，在斜面上的运动时间越短，因此为了便于计时，即应将木块向斜面右端移动，故B正确，不符合题意； C．让小车过了B点才停止计时，测量的时间会偏大，测量的距离不变，根据公式可知，会使AB段测得的平均速度偏小，故C正确，不符合题意； D．测量小车在BC段的平均速度，需要测量小车在BC段的路程和时间，将小车从B点由静止释放，那么小车在B点的速度为0，测得BC段的时间不正确，故无法计算出小车在BC段的平均速度，故D错误，符合题意。 故选D。 变式1-2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．如果测得AC段的时间tAC=2.5s，则AC段的平均速度vAC=32.0cm/s B．测量小车在BC段的平均速度vBC时，目测小车到达B点时开始计时，到达C点时计时停止 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】A 【详解】A．AC段的时间tAC=2.5s，AC段的路程sAC=80.0cm，AC段的平均速度 故A正确； B．用目测小车到达B点的方法计时，误差较大，故B错误； C．如果让小车过了B点才停止计时，会导致时间的测量结果偏大，由公式知，平均速度会偏小，故C错误； D．物体在斜面上是加速运动，将小车从B点静止释放，小车的初速度为0，而从A到C过程中，在BC段的初速度不为0，因而不可以将小车从B点静止释放，故D错误。 故选A。 例2在“测量平均速度”的实验中，让小球从斜面A点由静止开始滚下，频闪照相机记录了小球在相同时间内通过的路程，照片如左图所示。要使右边的函数图像能大致描述这个小球的运动，该函数图像纵坐标的物理量是（　　） A．路程 B．速度 C．路程、速度均可 D．无法确定 【答案】B 【详解】由左图可知，在相等的时间内小球通过的路程越来越大，说明小球运动越来越快，即速度越来越大。由右图可知，横轴代表时间，若纵轴代表路程，路程-时间图像是一条过原点的倾斜直线，说明物体做匀速直线运动，不符合题意；若纵轴代表速度，速度-时间图像是一条过原点的倾斜直线，说明物体做加速运动，符合题意。所以，该函数图像纵坐标的物理量是速度。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 测量物体平均速度的数据处理和误差分析 变式2-1如图所示是测量物块“平均速度”实验，小物块每次均从斜面上端由静止释放，沿斜面向下运动，如图所示。利用秒表和刻度尺测出其运动时间和通过的路程。下列说法正确的是（　　） A．实验中为便于测量时间，应保持斜面较高的坡度 B．用算出的平均速度，可以精确表示小车在斜面的运动情况 C．小车在前半程的平均速度小于后半程的平均速度 D．为了减小误差，应使用不同的小车多做几次实验，将结果取平均值 【答案】C 【详解】A．测平均速度实验中，为便于测量时间，应保持斜面较小的坡度，让小车在斜面上运动的时间长一些，故A错误； B．平均速度只能粗略反映物体的运动情况，精确表示小车在斜面上的运动情况，需要知小车在某时刻的速度，故B错误； C．小车沿斜面向下运动时速度越来越快，则小车在上半程所用的时间要大于下半程所用的时间，路程相同，时间越大，由公式可知，速度越小，故小车在前半程的平均速度小于后半程的平均速度，故C正确； D．在该实验中，为了减小实验误差，应使用相同的小车进行多次实验，获取多组实验数据，将结果取平均值，故D错误。 故选C。 变式2-2如图所示是“测量小车运动的平均速度”的实验情景。实验时让小车从斜面上90cm刻线处的A点由静止开始下滑到C点。小车到达50cm刻线处的B点、0cm刻线处的C点所用时间分别为1.6s、2.4s。下列说法正确的是（　　） A．小车在AB段的平均速度为0.625m/s B．小车在BC段的平均速度为0.25m/s C．为了方便测量时间，斜面倾角应小一些 D．小车在AB段的平均速度大于在AC段的平均速度 【答案】C 【详解】AB．由图可知，AB段的路程为 sAB=90.0cm-50.0cm=40.0cm=0.4mAB段的时间为：tAB=1.6s，BC段的路程为 sBC=50.0cm=0.5mBC段的时间为 tBC=2.4s-1.6s=0.8sAB段的平均速度 BC段的平均速度 故AB错误； C．斜面坡度越大，小车沿斜面向下加速运动越快，过某段路程的时间会越短，计时会越困难，误差越大，所以为使计时方便提高测量的准确度，斜面坡度应较小，故C正确； D．由图可知，AC段的路程为 sAC=90.0cm=0.9mAC段的时间为：tAC=2.4s，AC段的平均速度 则小车在AB段的平均速度小于在AC段的平均速度，故D错误。 故选C。 【方法技巧】 方法技巧 测量速度的注意事项和两个要点 1．注意事项 （1）实验装置安装：安装时，斜面倾角要小一点，但不能过小，过小则小车不动，过大就会使小车运动得过快，计时不准确；实验的起、止点间的距离应适当大一点，这样计时和测量路程都更准确一些。 （2）小车释放时：把小车放到斜面顶端，小车应从斜面顶端由静止自由释放。 （3）路程s的测量：小车通过的路程应是从开始时“车头”到结束时“车头”的距离，而不是开始时“车尾”到金属片的距离或者斜面的长度。刻度尺读数时要规范准确。 （4）时间t的测量：测时间时，计时开始与小车释放应是同时的，小车与金属挡板发生碰撞时要马上停止计时，且释放小车和计时由同一人同时完成。停表读数时要规范准确。 （5）计算平均速度：注意平均速度与路程和时间的对应关系。如计算全程的平均速度时，用总路程除以整个过程所用的时间。 2．两个要点 （1）实验时，斜面倾角要小，其原因：斜面倾角应该小些，斜面长度应该长些。斜面倾角越大、长度越短，计时就越短，越不容易，误差越大。所以，为了减小误差，斜面倾角应该小些，斜面长度长些。 （2）金属片的作用：①防止小车滑落；②便于测量和控制小车通过的路程；③便于测量时间。 【温馨提示】 （1）斜面的长度要足够长、坡度要小（注意：坡度也不能过小，否则测出的平均速度大小会过于接近），且测量过程中不能改变斜面的坡度； （2）要测量哪一段路程的平均速度，就测量其对应的路程及通过这段路程所用时间。 【巩固训练】 ．1.小六看到小朋友们在滑梯上开心地玩耍如图1，他想“测量小车沿斜面下滑的平均速度”，他设计了如图2所示的实验，小车从斜面A 处由静止下滑并计时，到达 B、C两处时手机所测的时间如图3 所示，则： (1)该实验的原理是 。 (2)测量平均速度的误差主要来源于时间的测量，为了能较方便、准确测量出小车运动的时间，在图2实验装置中安装了 。 (3)小车在 AC段的平均速度 （填“大于”“小于”或“等于”）小车在 AB段的平均速度。 (4)小六在测量下半程的平均速度时，将小车从B 点开始下滑，他的做法是 。 (5)如果不小心让小车过了 A 点才开始计时，则所测AB段的平均速度会 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 (6)下列能正确反映小车在斜面上运动情况的是图 。 A． B． C． 【答案】(1) (2)金属片 (3)大于 (4)错误的 (5)偏大 (6)C 【详解】（1）本实验测出物体运动的路程和所用的时间，运用平均速度公式求出物体运动的平均速度，故原理为。 （2）在斜面的某一位置放置金属片，听到小车撞击金属片的声音便于准确定位、计时。 （3）由图3可知，小车通过全程所用时间为1min55s，通过前半程所用时间为1min13s，前半程所用时间超过全程所用时间的一半，根据可知，小车在AB段的平均速度小于在AC段的平均速度。 （4）测量下半程的平均速度时，将小车从B 点开始下滑，这样做会使测量的下半程的时间偏大，根据可知结果偏小，是错误的。 （5）让小车过了A点才开始计时，导致小车运动的时间偏小，根据可知，速度会偏大。 （6）因为小车在斜面上一直做加速运动，速度逐渐增大，A中图像物体做减速直线运动，B中图像物体做匀速直线运动，C中图像物体做加速直线运动，AB不符合题意，故C符合题意。 故选C。 2.．如图所示，是“研究充水玻璃管中气泡的运动规律”实验装置。实验中用到的器材有玻璃管、米尺、电子停表（可以同时记录多个时间）。 (1)实验小组的同学在讨论实验方案时，提出了以下方案： 方案一：测量气泡从O点运动到10cm、20cm、30cm和40cm处所用的时间； 方案二：测量气泡从计时开始2s、4s、6s和8s所通过的距离； 在现有实验器材基础上，你认为方案 更方便搜集数据； (2)为了判断气泡是否做匀速直线运动，需要测量气泡运动的路程和时间，为便于测量，应使气泡运动的较 （“快”或“慢”）； (3)气泡上升时，以气泡为参照物，上方的塞子是 （选填“运动”或“静止”）的； (4)气泡上升一段路程，测得实验数据如下表所示，请根据所测得的数据在图乙中画出s-t图像 ，根据实验数据可归纳出：气泡上升一段路程后，运动的路程和时间近似成 比（“正”或“反”）。 从O点开始的距离s/cm 0 10 20 30 40 从O点开始计时的时间t/s 0 1.11 1.92 3.01 4.15 【答案】(1)一 (2)慢 (3)运动 (4) 正 【详解】（1）由实验过程可知，在运动过程中，用秒表记录时间比用刻度尺测量距离更容易操作。因此，最好的方案是测量气泡从O点运动到10cm、20cm、30cm和40cm处所用的时间，即方案一更合适。 （2）为了便于测量时间，应使气泡在管内运动的较慢。 （3）气泡上升时，以气泡为参照物，上方的塞子相对于气泡有位置变化，故塞子是运动的。 （4）[1]根据表格中数据，在图乙中描点连线，得出的图像如图所示： [2]通过数据分析可知：气泡上升一段路程后，路程随着运动时间的增加而增加，且路程与时间的比值接近，因此，气泡上升一段路程后，运动的路程和时间近似成正比。 3.．下面为科技小组的同学探究纸锥下落的运动情况的实验。 (1)调整好装置后，小李进行了实验，如图1所示，他用秒表测得纸锥通过OA、OB这两段路程所用的时间分别为1s、1.5s，所测量的OA段的平均速度为 m/s，AB段的平均速度为 m/s，纸锥做的 （选填“是”或“不是”）匀速直线运动； (2)在测量纸锥运动过程下半程的平均速度时，小张是让纸锥从A点由静止释放，测出纸锥到达B点的时间，从而计算出纸锥运动过程的平均速度。这样测出的AB段平均速度 （选填“大于”、“小于”或“等于”）纸锥从O点释放时AB段的平均速度； (3)接着小明利用相机频闪拍照，探究纸锥下落的情况，相机每隔0.2s曝光一次，拍摄的图片如图2所示，在此过程中，纸锥经过图中D点的速度为 m/s；在某次测量中，如果过了D点才停止计时，则测出的平均速度将偏 ； (4)下面图中四个速度随时间变化的关系图像，能反映出该纸锥下落过程运动情况可能是 。（填字母） A． B． C． D． 【答案】(1) 0.5 1 不是 (2)小于 (3)1.25 小 (4)A 【详解】（1）[1][2][3]如图1所示，刻度尺分度值为1cm，则OA段路程，AB段路程为 则OA段的平均速度为 AB段的平均速度为 所以纸锥做的不是匀速直线运动。 （2）纸锥从O到B的过程中通过A点时的速度不为0；OB段所用时间与OA段所用时间之差才是下半程AB段的时间，让纸锥从A点由静止释放，测出纸锥到达B点的时间，这样测量的时间偏大，根据，平均速度会小于从O点释放时AB段的平均速度。 （3）[1]图中C位置到E位置纸锥相同的时间间隔内运动的路程相同，做匀速直线运动，照相机共曝光2次，距离为50.0cm=0.5m，则纸锥经过图中D点的速度为 [2]在某次测量中，如果过了D点才停止计时，则所测时间偏大，根据，则测出的平均速度将偏小。 （4）从图2中可以看出，同样在间隔时间为0.2s时，纸锥下落的距离先小后大，最后保持不变，因此，其速度的变化应该是先变大后不变，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 4.．如图是小帅设计的“测平均速度的实验”装置。 (1)该实验的原理是 ，为方便测量时间，斜面要保持较 （选填“大”或“小”）的坡度； (2)AB段路程sAB＝ cm，小车在AC段平均速度vAC＝ m/s； (3)实验中小车通过上半段AB路程的平均速度为v1，通过下半段BC路程的平均速度为v2，通过全程AC的平均速度为v3，则这三个平均速度中最大的是 （选填“v1”、“v2”或“v3”）。如果不小心让小车过了A点才开始计时，则所测AB段的平均速度 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）； (4)如图乙所示的四个速度随时间的关系图像，能反映出小车运动情况的是 （选填图中的选项字母）。 【答案】(1) 小 (2) 40.0 0.3 (3) v2 偏大 (4)C 【详解】（1）[1]平均速度等于总路程除以总时间，该实验所依据的原理是。 [2]实验时应使斜面的坡度较小，小车运动的速度较慢，所用时间较长，便于准确测量小车运动的时间。 （2）[1][2]图中刻度尺分度值为1cm，则AB段路程 AC段路程为 小车在AC段的时间为 则小车在AC段平均速度为 （3）[1]小车在AB段平均速度为 小车在BC段平均速度为 所以三个平均速度中最大的是。 [2]如果不小心让小车过了A点才开始计时，则所测AB段的时间偏小，根据，所测AB段的平均速度偏大。 （4）小车在AB段平均速度小于在BC段平均速度，则小车做加速运动，所以如图乙所示的四个速度随时间的关系图像中能反映出小车运动情况的是C。 5.．如图所示，轿车从某地往南京方向匀速行驶，当到达A地时，车内的钟表显示的时间为10∶15，到达B地时，钟表显示的时间为10∶45，求： (1)轿车从A地到B地的速度是多少？ (2)轿车若仍以该速度继续匀速行驶，从B地到达南京需要多长时间？ (3)若从B地到达南京的道路限速120km/h，最快是几时到达南京？ 【答案】1）从A地到B地的时间为 路程为 根据公式，轿车从A地到B地的速度为 （2）轿车若仍以该速度继续匀速行驶，从B地到达南京需要的时间为 （3）若从B地到达南京的道路限速120km/h，从B地到达南京需要的时间最少为 最快到达南京的时间为 6.．高铁改变了人们的出行速度。下表所示是西安北站开往北京西站的G652次列车运行时刻表，请据此回答问题。 站名 西安北 郑州东 石家庄 北京西 G652 到站时间 — 09：57 11：59 13：27 发车时间 07：57 10：01 12：07 一 里程（km） 一 520 935 1199 (1)列车全程的平均速度是多少？ (2)列车从西安北站到郑州东站和石家庄站到北京西站哪一段运行得快？ (3)G652次列车车身长200 m，在行驶途中以108km/h 的速度匀速通过长度为1000 m的隧道，列车全部通过隧道的时间是多少？ 【答案】（1）G652次高铁列车全程运行时间为 列车全程运行的平均速度 （2）列车从西安北到郑州东的时间 t1=9∶57-07∶57=2h 路程s1=520km，列车从西安北到郑州东的速度 列车从石家庄到北京西的时间 路程 列车从石家庄到北京西的速度 因为v1＞v2，则列车从西安北到郑州东的速度快。 （3）列车的速度 v′=108km/h=30m/s 列车全部通过隧道的路程 s′=1000m+200m=1200m 则列车全部通过隧道的时间 7．如图所示为一个水滴下落过程的示意图，水滴由A位置下落到B位置，A、B之间的距离为 cm，所用的时间为0.2s，依据公式 可计算出这个过程中水滴下落的平均速度为 cm/s。 【答案】 20.0 100 【详解】[1]由图可知，刻度尺的10cm之间有10小格，分度值为1cm，读数时估读到分度值的下一位。A点与零刻度线对齐，B点与20.0cm对齐，因此A、B之间的距离为20.0cm。 [2][3]由可得这个过程中水滴下落的平均速度为 8.为测量小车在斜面上运动的平均速度，让小车从斜面上的A点由静止开始下滑，分别记录下小车在A点、B点和C点的位置和时刻如右图所示，则AB段的距离是 cm，AC段的平均速度是 m/s。 【答案】 40.0 0.2 【详解】[1]小车运动距离 sAB​=80.0cm−40.0cm=40.0cm [2]小车运动距离 sAC​=80.0cm−0.0cm=80.0cm 运动时间 tAC​=15:41:44-15:41:40=4s 小车通过AC段的平均速度 9.如图是“测量物体运动的平均速度”实验装置。 （1）为便于测量小车在斜面上的运动时间，应使斜面保持很 的坡度。 （2）B为AC中点，，两次实验小车都从A点由静止下滑，到达C点所用时间为2.8s，到达B点所用时间为2s，则小车通过AB段的平均速度为 m/s。 （3）由实验可得：小车在下滑过程中速度越来越 。 【答案】 平缓 0.25 快 【详解】[1]小车所放的斜面应保持较小的坡度，小车速度变化越慢，这样小车在斜面上运动时间会长些，便于测量时间。 [2]小车通过AB段的平均速度为 [3]由题可知，AB段与BC段路程相等，AB段所用时间为2s，BC段所用时间为 所以BC段的速度大于AB段的速度，故小车在下滑过程中速度越来越快。 10.以下是某同学“测量小球运动的速度”的实验报告，请你将报告内容补充完整。 实验目的 测量小球运动的速度 实验原理 实验器材 小球、水平桌面、刻度尺、频闪照相机 实验步骤 （1）一小球在水平桌面上沿直线运动，下图是根据频闪照相机拍摄的照片记录的小球运动轨迹，频闪照相机每两次闪光之间的时间间隔相等。 （2）分别测出小球通过的路程： ，，；记录这三段路程所对应的时间：。 （3）分别计算小球通过这三段路程的平均速度。 实验结论 （1）小球在这三段路程的平均速度分别为： ，， 。 （2） （选填“>”“<”或“=”），小球在水平桌面上做 （选填“匀速”或“变速”）运动。 安全提示 小球运动时的速度不宜过快，以免小球动能过 ，从桌面掉落时伤人。 【答案】 42.40 42.40 19.70 > 变速 大 【详解】（1）[1] 测量小球运动的速度，实验原理为。 （2）[2]该刻度尺分度值为0.1cm，故SAB读数为42.40cm。 （3）[3] [4]                                                                （4）[5] [6]从上一问中得出，故小球在水平桌面上做变速运动。 （6） [7] 动能与质量和速度有关，小球运动时的速度不宜过快，以免小球动能过大，从桌面掉落时伤人。 11.实践小组查阅资料知道蜡柱在水中由静止释放，很快就做匀速直线运动。他们猜想蜡柱做匀速直线运动速度的大小可能与蜡柱的形状有关，探究如下： （1）取底面积、高10cm的蜡柱，用天平测出蜡柱的质量，如图甲所示，为 g，计算出蜡柱的密度为 。 （2）如图乙，在蜡柱上截取一段，将其头部做成流线型，测量其质量为3.6g。为得到等质量的圆柱型蜡柱，需在余下蜡柱上再截取一段 cm的蜡柱。 （3）将做好的蜡柱分别放入装满水的透明管中，从底部由静止释放，蜡柱的底端经过适当高度的A点时开始计时，每隔5s在管壁刻度尺上标记其位置。某次标记如图丙所示，读数为 cm。 （4）根据实验数据绘制出图像，如图，由图像可知：其他条件相同时，流线型蜡柱上升的速度 圆柱型蜡柱上升的速度。 （5）提出一个继续探究的其他相关问题： 。 【答案】 9 0.9 4 26.55 大于 蜡柱上升的速度还与什么因素有关？ 【详解】（1）[1]由图甲可知，蜡柱的质量为 m=5g+4g=9g [2]蜡柱的体积为 V=Sh=1cm2×10cm=10cm3 蜡柱的密度为 （2）[3]设截取的蜡柱长度为l，体积为V1，质量为m1，则 （3）[4]刻度尺分度值为0.1cm，则读数为26.55cm。 （4）[5]由公式可知，图线斜率为速度，则流线型图线的斜率大于圆柱型图线斜率，则流线型蜡柱上升的速度大于圆柱型蜡柱上升的速度。 （5）[6]影响蜡块上升的速度可能是多因素的，则可以继续探究蜡柱上升的速度还与什么因素有关？ / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第四节 测量：物体运动的速度 目录 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：测量原理 2 知识点2：实验器材 2 知识点3实验步骤 3 知识点4注意事项 3 知识点5 其他测量速度的方法 4 【方法技巧】 7 测量速度的注意事项和两个要点： 7 【巩固训练】 8 【学习目标】 1.学会测量物体运动所经历的时间或路程，计算物体的运动速度。 2.通过实验会测量数据，会正确记录数据。 3.在探究实验过程中，知道在收集证据、测量数据过程中应操作规范，实事求是， 要有严谨客观的科学态度。 ． 教学重点： 能完成“测量物体运动的速度”的实验，能正确使用刻度尺、秒表获取实验数据。 教学难点： .能利用获取的实验数据计算出物体的速度 【思维导图】 【知识梳理】 知识点一、测量原理 1.根据速度的计算公式，要测量物体运动的速度，就需要测量出物体运动的路程以及通过这段路程所用的时间，然后将路程除以时间即可得到速度。 知识点二、实验器材 1.通常会用到以下器材： （1）刻度尺：用于测量物体运动的路程。例如在测量小车在斜面上运动的路程时，用刻度尺准确测量出斜面的长度或小车在某段时间内通过的具体路段长度。 （2）停表：用来记录物体运动所经过的时间。比如当小车从斜面顶端开始下滑的瞬间启动停表计时，到小车到达斜面底端时停止停表，停表所显示的时间就是小车在斜面上运动的时间。 （3）斜面：为物体（如小车）提供一个可以做直线运动的坡面，便于控制物体运动的初始条件（如让小车从斜面顶端由静止开始下滑），同时也能通过改变斜面的坡度来改变物体运动的快慢情况，以进行不同条件下的实验测量。 （4）小车（或其他可做直线运动的物体）：作为研究对象，其在斜面上或其他设定的直线轨道上运动，以便测量其速度。 知识点三、实验步骤 1.组装器材：将斜面一端垫高，形成一个合适坡度的斜面，确保小车能在斜面上自由下滑且运动过程较为稳定，便于观察和测量。把刻度尺沿着斜面放置好，以便准确测量路程；准备好停表，使其处于可随时启动计时的状态。 2.测量路程：用刻度尺仔细测量出斜面的长度，这个长度可作为小车运动的总路程（也可根据实验需求在斜面上选取不同的路段，比如只测量斜面中间某一段的长度作为研究的路程部分，此时需准确标记出所选路段的起止点并用刻度尺测量其长度）。 3.测量时间：让小车从斜面顶端由静止开始下滑，在小车开始下滑的同时，迅速按下停表开始计时；当小车到达斜面底端时，立即按下停表停止计时，记录下小车运动的总时间。 4.计算速度：根据速度公式，将测量得到的路程和时间的值代入公式中，即可计算出小车在斜面上运动的速度。 知识点四、注意事项 1.测量的准确性： （1）在使用刻度尺测量路程时，要确保刻度尺的零刻度线与测量起点对齐，刻度要紧贴所测物体（如斜面）表面，读数时视线要与刻度尺刻度垂直，以保证测量出的路程数据准确无误。 （2）使用停表计时，要做到启动和停止及时准确，尽量减小人为操作带来的时间测量误差。比如在让小车下滑的同时要迅速按下停表开始计时，小车刚到达斜面底端的瞬间就要按下停表停止计时。 2.实验的重复性：为了减小误差，提高实验结果的可靠性，通常需要进行多次测量。可以通过改变斜面的坡度、小车在斜面上的起始位置等因素，重复上述实验步骤，然后对多次测量得到的速度值进行分析（如求平均值等处理）。 3.物体运动状态的近似性：在实际实验中，即使是在斜面上运动的小车，其运动也很难完全符合理想的匀速直线运动或简单的变速直线运动模型。比如小车可能会在斜面上出现轻微的颠簸、滑动不均匀等情况，但我们可以在一定程度上近似认为它是做某种特定类型的直线运动（如在较短时间内近似看作匀速直线运动或根据平均速度概念来处理其变速运动情况），以便于进行速度的测量和相关分析。 知识点五、其他测量速度的方法（拓展了解） 1.光电门测速：利用光电门装置，当物体通过光电门时，光电门会检测到物体遮挡光线的时间间隔，结合已知的物体遮光部分的长度（可事先测量确定），根据速度公式计算出物体通过光电门瞬间的速度。这种方法常用于实验室中对物体做直线运动的瞬时速度的较为精确的测量。 2.超声波测速：在一些交通场景等实际应用中，常使用超声波测速仪。其原理是通过发射超声波，超声波遇到运动物体后反射回来，根据超声波往返的时间以及超声波传播速度（已知），再结合相关几何关系（比如测量发射点到反射点的距离等），可以计算出物体的运动速度。这种方法可以实现对车辆等运动物体速度的非接触式测量，应用较为广泛。 例题讲解 【角度1】实验步骤 例1在“测量小车运动的平均速度”的实验中，斜面AC的长度为120cm，B点是斜面AC的中点。实验时，松手后，小车依次通过A（停表每格为1s）如图所示。在小车下滑过程中，下列说法正确的是（　　） A．如果过了B点才停止计时，则BC段的速度测量将偏小 B．小车通过全程的平均速度等于15cm/s C．为了便于计时，应将木块向A端移动 D．小车在AC段的平均速度大于在BC段的平均速度 测量物体平均速度的实验器材和实验步骤、测量物体平均速度的数据处理和误差分析 变式1-1在“测量小车的平均速度”的实验中，斜面AC长120cm，B点是斜面AC的中点。实验时，松手后，小车依次通过A、B、C三点的时间（停表每格为1s），以下说法错误的是（　　） A．金属片的作用是便于测量时间 B．为了便于计时，应将木块向斜面右端移动 C．如果小车过了B点才停止计时，会使AB段测得的平均速度偏小 D．为了测量小车在BC段的平均速度，可以将小车从B点静止释放 变式1-2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．如果测得AC段的时间tAC=2.5s，则AC段的平均速度vAC=32.0cm/s B．测量小车在BC段的平均速度vBC时，目测小车到达B点时开始计时，到达C点时计时停止 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 例2在“测量平均速度”的实验中，让小球从斜面A点由静止开始滚下，频闪照相机记录了小球在相同时间内通过的路程，照片如左图所示。要使右边的函数图像能大致描述这个小球的运动，该函数图像纵坐标的物理量是（　　） A．路程 B．速度 C．路程、速度均可 D．无法确定 测量物体平均速度的数据处理和误差分析 变式2-1如图所示是测量物块“平均速度”实验，小物块每次均从斜面上端由静止释放，沿斜面向下运动，如图所示。利用秒表和刻度尺测出其运动时间和通过的路程。下列说法正确的是（　　） A．实验中为便于测量时间，应保持斜面较高的坡度 B．用算出的平均速度，可以精确表示小车在斜面的运动情况 C．小车在前半程的平均速度小于后半程的平均速度 D．为了减小误差，应使用不同的小车多做几次实验，将结果取平均值 变式2-2如图所示是“测量小车运动的平均速度”的实验情景。实验时让小车从斜面上90cm刻线处的A点由静止开始下滑到C点。小车到达50cm刻线处的B点、0cm刻线处的C点所用时间分别为1.6s、2.4s。下列说法正确的是（　　） A．小车在AB段的平均速度为0.625m/s B．小车在BC段的平均速度为0.25m/s C．为了方便测量时间，斜面倾角应小一些 D．小车在AB段的平均速度大于在AC段的平均速度 【方法技巧】 方法技巧 测量速度的注意事项和两个要点 1．注意事项 （1）实验装置安装：安装时，斜面倾角要小一点，但不能过小，过小则小车不动，过大就会使小车运动得过快，计时不准确；实验的起、止点间的距离应适当大一点，这样计时和测量路程都更准确一些。 （2）小车释放时：把小车放到斜面顶端，小车应从斜面顶端由静止自由释放。 （3）路程s的测量：小车通过的路程应是从开始时“车头”到结束时“车头”的距离，而不是开始时“车尾”到金属片的距离或者斜面的长度。刻度尺读数时要规范准确。 （4）时间t的测量：测时间时，计时开始与小车释放应是同时的，小车与金属挡板发生碰撞时要马上停止计时，且释放小车和计时由同一人同时完成。停表读数时要规范准确。 （5）计算平均速度：注意平均速度与路程和时间的对应关系。如计算全程的平均速度时，用总路程除以整个过程所用的时间。 2．两个要点 （1）实验时，斜面倾角要小，其原因：斜面倾角应该小些，斜面长度应该长些。斜面倾角越大、长度越短，计时就越短，越不容易，误差越大。所以，为了减小误差，斜面倾角应该小些，斜面长度长些。 （2）金属片的作用：①防止小车滑落；②便于测量和控制小车通过的路程；③便于测量时间。 【温馨提示】 （1）斜面的长度要足够长、坡度要小（注意：坡度也不能过小，否则测出的平均速度大小会过于接近），且测量过程中不能改变斜面的坡度； （2）要测量哪一段路程的平均速度，就测量其对应的路程及通过这段路程所用时间。 【巩固训练】 ．1.小六看到小朋友们在滑梯上开心地玩耍如图1，他想“测量小车沿斜面下滑的平均速度”，他设计了如图2所示的实验，小车从斜面A 处由静止下滑并计时，到达 B、C两处时手机所测的时间如图3 所示，则： (1)该实验的原理是 。 (2)测量平均速度的误差主要来源于时间的测量，为了能较方便、准确测量出小车运动的时间，在图2实验装置中安装了 。 (3)小车在 AC段的平均速度 （填“大于”“小于”或“等于”）小车在 AB段的平均速度。 (4)小六在测量下半程的平均速度时，将小车从B 点开始下滑，他的做法是 。 (5)如果不小心让小车过了 A 点才开始计时，则所测AB段的平均速度会 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 (6)下列能正确反映小车在斜面上运动情况的是图 。 A． B． C． 2.．如图所示，是“研究充水玻璃管中气泡的运动规律”实验装置。实验中用到的器材有玻璃管、米尺、电子停表（可以同时记录多个时间）。 (1)实验小组的同学在讨论实验方案时，提出了以下方案： 方案一：测量气泡从O点运动到10cm、20cm、30cm和40cm处所用的时间； 方案二：测量气泡从计时开始2s、4s、6s和8s所通过的距离； 在现有实验器材基础上，你认为方案 更方便搜集数据； (2)为了判断气泡是否做匀速直线运动，需要测量气泡运动的路程和时间，为便于测量，应使气泡运动的较 （“快”或“慢”）； (3)气泡上升时，以气泡为参照物，上方的塞子是 （选填“运动”或“静止”）的； (4)气泡上升一段路程，测得实验数据如下表所示，请根据所测得的数据在图乙中画出s-t图像 ，根据实验数据可归纳出：气泡上升一段路程后，运动的路程和时间近似成 比（“正”或“反”）。 从O点开始的距离s/cm 0 10 20 30 40 从O点开始计时的时间t/s 0 1.11 1.92 3.01 4.15 3.．下面为科技小组的同学探究纸锥下落的运动情况的实验。 (1)调整好装置后，小李进行了实验，如图1所示，他用秒表测得纸锥通过OA、OB这两段路程所用的时间分别为1s、1.5s，所测量的OA段的平均速度为 m/s，AB段的平均速度为 m/s，纸锥做的 （选填“是”或“不是”）匀速直线运动； (2)在测量纸锥运动过程下半程的平均速度时，小张是让纸锥从A点由静止释放，测出纸锥到达B点的时间，从而计算出纸锥运动过程的平均速度。这样测出的AB段平均速度 （选填“大于”、“小于”或“等于”）纸锥从O点释放时AB段的平均速度； (3)接着小明利用相机频闪拍照，探究纸锥下落的情况，相机每隔0.2s曝光一次，拍摄的图片如图2所示，在此过程中，纸锥经过图中D点的速度为 m/s；在某次测量中，如果过了D点才停止计时，则测出的平均速度将偏 ； (4)下面图中四个速度随时间变化的关系图像，能反映出该纸锥下落过程运动情况可能是 。（填字母） A． B． C． D． 4.．如图是小帅设计的“测平均速度的实验”装置。 (1)该实验的原理是 ，为方便测量时间，斜面要保持较 （选填“大”或“小”）的坡度； (2)AB段路程sAB＝ cm，小车在AC段平均速度vAC＝ m/s； (3)实验中小车通过上半段AB路程的平均速度为v1，通过下半段BC路程的平均速度为v2，通过全程AC的平均速度为v3，则这三个平均速度中最大的是 （选填“v1”、“v2”或“v3”）。如果不小心让小车过了A点才开始计时，则所测AB段的平均速度 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）； (4)如图乙所示的四个速度随时间的关系图像，能反映出小车运动情况的是 （选填图中的选项字母）。 5.．如图所示，轿车从某地往南京方向匀速行驶，当到达A地时，车内的钟表显示的时间为10∶15，到达B地时，钟表显示的时间为10∶45，求： (1)轿车从A地到B地的速度是多少？ (2)轿车若仍以该速度继续匀速行驶，从B地到达南京需要多长时间？ (3)若从B地到达南京的道路限速120km/h，最快是几时到达南京？ 6.．高铁改变了人们的出行速度。下表所示是西安北站开往北京西站的G652次列车运行时刻表，请据此回答问题。 站名 西安北 郑州东 石家庄 北京西 G652 到站时间 — 09：57 11：59 13：27 发车时间 07：57 10：01 12：07 一 里程（km） 一 520 935 1199 (1)列车全程的平均速度是多少？ (2)列车从西安北站到郑州东站和石家庄站到北京西站哪一段运行得快？ (3)G652次列车车身长200 m，在行驶途中以108km/h 的速度匀速通过长度为1000 m的隧道，列车全部通过隧道的时间是多少？ 7．如图所示为一个水滴下落过程的示意图，水滴由A位置下落到B位置，A、B之间的距离为 cm，所用的时间为0.2s，依据公式 可计算出这个过程中水滴下落的平均速度为 cm/s。 9.如图是“测量物体运动的平均速度”实验装置。 （1）为便于测量小车在斜面上的运动时间，应使斜面保持很 的坡度。 （2）B为AC中点，，两次实验小车都从A点由静止下滑，到达C点所用时间为2.8s，到达B点所用时间为2s，则小车通过AB段的平均速度为 m/s。 （3）由实验可得：小车在下滑过程中速度越来越 。 10.以下是某同学“测量小球运动的速度”的实验报告，请你将报告内容补充完整。 实验目的 测量小球运动的速度 实验原理 实验器材 小球、水平桌面、刻度尺、频闪照相机 实验步骤 （1）一小球在水平桌面上沿直线运动，下图是根据频闪照相机拍摄的照片记录的小球运动轨迹，频闪照相机每两次闪光之间的时间间隔相等。 （2）分别测出小球通过的路程： ，，；记录这三段路程所对应的时间：。 （3）分别计算小球通过这三段路程的平均速度。 实验结论 （1）小球在这三段路程的平均速度分别为： ，， 。 （2） （选填“>”“<”或“=”），小球在水平桌面上做 （选填“匀速”或“变速”）运动。 安全提示 小球运动时的速度不宜过快，以免小球动能过 ，从桌面掉落时伤人。 11.实践小组查阅资料知道蜡柱在水中由静止释放，很快就做匀速直线运动。他们猜想蜡柱做匀速直线运动速度的大小可能与蜡柱的形状有关，探究如下： （1）取底面积、高10cm的蜡柱，用天平测出蜡柱的质量，如图甲所示，为 g，计算出蜡柱的密度为 。 （2）如图乙，在蜡柱上截取一段，将其头部做成流线型，测量其质量为3.6g。为得到等质量的圆柱型蜡柱，需在余下蜡柱上再截取一段 cm的蜡柱。 （3）将做好的蜡柱分别放入装满水的透明管中，从底部由静止释放，蜡柱的底端经过适当高度的A点时开始计时，每隔5s在管壁刻度尺上标记其位置。某次标记如图丙所示，读数为 cm。 （4）根据实验数据绘制出图像，如图，由图像可知：其他条件相同时，流线型蜡柱上升的速度 圆柱型蜡柱上升的速度。 （5）提出一个继续探究的其他相关问题： 。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$