内容正文:
人教版第一章 机械运动 第4节
速度的测量
速度的测量
学习目标
测量平均速度
学习重点
学生合作练习测量平均速度
学习难点
如何测算车辆的平均速度
问题
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,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呢?
区间测速标志牌
导航显示瞬时车速和区间车速
知1-讲
思想方法
间接测量法:将一个不易测量的量转换为若干个可直接测量的量加以测量,再根据由定义或规律导出的关系式进行计算,从而间接获得测量结果的测量方法,称为间接测量法。平均速度的测量利用的就是间接测量法。
知1-讲
2. 猜想与假设
小车开始静止,后来运动,据此猜想小车速度越来越快。
在猜想时,应该先想后猜,也就是猜的要有依据,不能胡乱猜。
知1-讲
3. 实验方案
(1)实验原理:v=。
(2)测量工具:
①用刻度尺测量小车运动的路程。
②用秒表测量小车通过这段路程所用的时间。
4.将金属片移至斜面的中部,测出小车从斜面顶端到金属片的距离s2。
5.测出小车从斜面顶端滑过斜面上半段路程s2所用的时间t2,算出小车通过上半段路程s2的平均速度v2。
将实验中的相关数据填入右表中。
【交流与评估】
(1)在测量上半段的平均速度时,当小车过了中点才停止计时,测量结果偏大还是偏小,为什么?
答:偏小;小车过了中点才停止计时,会使测量时间偏大,根据速度计算公式v=可知,所测上半段的平均速度会偏小。
(2)在测量下半段的平均速度时,让小车从中点由静止释放,测量结果偏大还是偏小,为什么?
答:偏小;小车从中点由静止释放时所测出的小车到达终点的时间大于运动过程中下半段的时间,根据速度计算公式v=可知,所测下半段的平均速度会偏小。
【温馨提示】 操作注意事项
(1)实验时斜面的坡度要适中,以免坡度太大而不便于计时;同时可适当增加斜面的长度;并且在测量过程中斜面的坡度应保持不变。
(2)实验时小车应从斜面顶端同一位置由静止自由滑下。
(3)实验时释放小车和计时应由同一个人同时完成。
(4)读取小车运动距离时,要“头对头”或“尾对尾”,采取相减法。
知1-讲
4. 实验数据
s/m t/s v/(m·s-1)
上半段 s1=0.3 t1=0.5 v1=0.6
全程 s2=0.6 t2=0.8 v2=0.75
下半段 s3=0.3 t3=0.3 v3=1.0
知1-讲
5. 实验结论 小车在斜面上下滑的过程中,它的运动速度越来越大,小车做的是变速直线运动。
知1-讲
6. 评估交流
(1)为了方便计时,斜面的坡度要比较小、斜面要长一些。
(2)每次实验,小车应从斜面顶端由静止释放。
(3)金属板的作用:
①确定小车结束运动的位置。
②确定小车结束运动的时刻,听见撞击声停止计时。
知1-讲
(4)不当操作对测量结果的影响。
不当操作 影响物理量 测量结果v=
斜面不平整,小车做曲线运动 测量路程s
偏小 测量速度偏小
小车行驶后,开始
计时 测量时间t 偏小 测量速度偏大
小车停止运动一段时间后,才停止计时 测量时间t 偏大 测量速度
偏小
s3 = s1 - s2
t3 = t1 - t2
推荐计算s3、t3
B
A
C
s1、t1
s2、t2
全程:
s3、t3
测量小车从A点由静止出发,到达B点的路程s1和时间t1
s1
t1
=
v1
前半程:
测量小车从A点由静止出发,到达C点的路程s2和时间t2
s2
t2
=
v2
后半程:
s3
t3
=
v3
方案讨论
S1
S2
金属挡板
t2
t1
s3
t3
为了测量小车运动过程中下半程的平均速度,能不能让小车从中点静止释放?为什么?
为了测量小车运动过程中下半程的平均速度,不能让小车从中点静止释放,因为小车在该点的速度不应该为0m/s.
超声波测距:原理如图所示,发射器向某一方向发射超声波,同时开始计时。超声波传播时碰到障碍物会被反射,接收器收到反射波就停止计时。根据计时器记录的时间t,仪器自动计算出发射点与障碍物之间的距离。
超声波测量仪还可测出运动物体的速度。
发射器
接收器
被测物
环节二:拓展延伸(2min)
工程上常用的激光测距仪
环节二:拓展延伸(2min)
①雷达测速:
测量的是瞬时速度,平时交警使用的定点测速或移动测速都是雷达测速,测量的是瞬时速度。
②区间测速:
测量的是平均速度,它是利用雷达、摄像头等现代手段记录下汽车进出区间路段所用的时间,再根据区间测速的长度计算出汽车在该路段的平均速度;
雷达测速
科 学 世 界
10
道路上的区间测速
金属片
金属片
小明用玩具汽车测量平均速度,让汽车在斜面上沿直线下滑,位置传感器每隔0.2 s记录一次汽车的位置,如图所示。由图可知,汽车从A点运动到C点的路程为_______cm,BD段的平均速度为_______m/s,汽车由A点运动到D点的过程,不是做匀速直线运动,理由是________________________________。
2.12
0.1
相等时间内通过的路程不相等
答案:2.12(2.11~2.13);0.1;相等时间内通过的路程不相等
解析:由图可知,刻度尺的分度值为1 mm,则该汽车在AC段运动的路程 ;由图可知,该汽车在BD段运动的路程 ,
汽车通过BD段所用的时间 ;
BD段的平均速度 ;由图可知,该汽车由A点运动到D点的过程中,在相等的时间内,通过的路程不相等,所以该汽车不是做匀速直线运动。
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