第4节 测量：物体运动的速度（导学案）物理新教材沪科版八年级全一册

第4节 测量：物体运动的速度 【学习目标】 1.能正确使用刻度尺、秒表获取实验数据，并算出物体运动的速度。 2.能完成“测量物体运动的速度”的实验，能完成实验报告。 【学习重点】 通过实验探究掌握测量平均速度的方法。 【学习难点】 分析实验过程中出现误差的原因并且能够减小误差。 【合作探究】 自主学习一：实验：测量物体运动的速度 任务清单　（时间：10分钟；要求：用红笔圈画重点语句。） 1.阅读教材P34--35的内容，思考完成下列问题： （1）实验目的是什么？ （2）实验需要哪些器材？ （3）实验原理？ （4）如何测量小车在全程和上半程、下半程的平均速度？ （5）如何设计实验表格？ （6）如何分析得出实验结论？ 【答案】同桌间互相讨论解决。 【解析】略。 2.小组内互相批改，找出正确答案。 探究新知 进行实验： （1）实验目的： 测量小车运动的平均速度。 （2）实验器材： 小车、长木板、挡板、木块、刻度尺、秒表。 （3）实验原理： V = S/t （4）实验设计： 测量小车沿斜面运动的路程和所用时间，根据速度公式V=S/t，可计算小车运动的平均速度。 （5）实验步骤： ①将长木板的一端垫高做成斜面，使小车在斜面上释放后能向下运动。 ②标记小车从斜面上释放时前端的位置，将挡板放置在斜面底端。 ③用刻度尺测量标记处到挡板的距离S，将测量结果记录到表中。 ④将小车从标记处由静止开始释放，用秒表测量小车从标记处向下运动到撞击挡板所用的时间，将测量结果记录到表格中，重复多次并计算小车通过路程s的平均速度。 ⑤将挡板置于标记处到斜面底端的中部，仍让小车从标记处由静止开始释放，采用相同的方法测量小车通过上半段路程的平均速度并进行记录。 ⑥想一想：你能直接测出小车在下半程的平均速度吗？ 如果不能，请大家讨论：应该怎么办？ 如何求出小车在下半程的平均速度？ 下半程路程：S2=S-S1 下半程时间：t2=t-t1 小车在下半程的平均速度：V=S-S1/t-t1 （6）实验表格： （7）实验注意事项： ①要有安全意识，注意安全操作，避免伤到自己和他人，避免损坏实验器材，保护实验环境等。 ②斜面坡度要适当，使小车从静止释放，可加速缓慢下滑即可，并且不会滑落斜面。 ③小车运动距离的测量：要“头对头”或“尾对尾”测量，或测出起始点与金属片之间的距离。 ④测量过程中不能改变斜面的坡度。 ⑤多次测量的方法：每次让小车从同一斜面的同一位置由静止释放，且金属片位置不变。 （8）实验数据分析： ①分别计算三种情况下，小车沿斜面向下运动的平均速度的平均值，将平均值作测量结果，填在表格中。 ②多媒体展示几个小组的实验数据，引导同学们得出结论。 （9）实验结论： ①v上半段＜v全程＜v下半段。 ②小车在斜面上做变速直线运动，并且速度越来越快。 （10）交流讨论： ①分析引起测量误差的主要原因，讨论减小测量误差的方法。 A.测量工具（刻度尺和停表）精确度不高。 B.同学们读数时估读值不相同。 C.停表使用不熟练等。 ②实验时，改变长木板的倾斜程度（未改变木块的位置）对小车的平均速度有哪些影响？ A.倾角过大会使小车滑行太快，不易测量时间； B.倾角过小小车下滑过慢或无法下滑。 ③你怎样通过测量来证实南南在100m赛跑中间某一段路程中，其速度是否明显变化？ 测出南南在比赛中，跑完每个20m用的时间，然后算出南南跑完这5个20m的平均速度，比较既可以了。 小试牛刀 1.如图是苹果下落过程中拍摄的频闪照片，相机每隔0.1 s 曝光一次，请回答下列问题： (1)由频闪照片可以判断从上到下苹果的运动速度逐渐________(选填 “变快”或“变慢”)，判断依据是___________________________. (2)若照片上所对应的苹果的实际运动路程为120 cm，则苹果在这段 路程内运动的平均速度为________m/s. 【答案】变快；相同时间通过的路程越来越远；1.5. 【解析】频闪照片即闪光频闪摄影又称连闪摄影，是借助于电子闪光灯的连续闪光，在一个画面上记录运动物体的连续运动过程。它的特点是每隔相同的时间曝光一次，从而在底片上流留下运动物体的许多个像。 2. 如图为“测量物体运动的平均速度”的实验，图中停表的示意图分别表示小车通过斜面A、B、C三点的时刻，B点是全程AC的中点．小车从A点运动到C点的过程中，以下说法正确的是( ) A．以木块为参照物，小车是静止的 B．以地面为参照物，小车是静止的 C．小车AB段运动所用时间与BC段运动所用时间相等 D．小车AC段的平均速度大于AB段的平均速度 【答案】D； 【解析】以木块为参照物，小车相对于木块的位置发生了变化，所以小车是运动的，故A错误． 以地面为参照物，小车的位置是变化的，所以小车是运动的，故B错误． 小车AB段运动时间为6s，BC段运动时间为2s，小车AB段运动所用时间与BC段运动所用时间不相等，故C错误． 小车AC段的平均速度，小车AB段的平均度，所以，故D正确为答案。 自主学习二：迷你实验：用光电计时器测量速度 任务清单（时间：5分钟；要求：用红笔圈画重点语句。） 1.阅读教材P36的内容，思考回答下列问题： （1）实验目的是什么？ （2）实验需要哪些器材？ （3）如何用光电计时器测量做直线运动的物体的速度呢？ 【答案】同桌间互相讨论解决。 【解析】略。 2.小组内互相批改，找出正确答案。 探究新知： 进行实验： （1）实验目的： 测量小车沿直线运动的平均速度。 （2）实验器材： 小车、光电传感器、光源、光电计时器等。 （3）实验方法： ①当做直线运动的小车刚遮挡第一个光源射出的光线时，光电计时器开始计时；遮挡第二个光源射出的光线时，光电计时器停止计时。从光电计时器中读出小车通过两个光源的时间。 ②再测量两个光源的距离（即小车在该段时间内运动的路程），根据速度公式就可算出小车通过这段路程的平均速度了。 小试牛刀 如图所示是测量小车的平均速度的实验装置。实验时让小车从斜面的A点由静止滑下，分别测出小车到达B点和C点的时间，即可求出不同路段的平均速度。 （1）实验原理是______；需要的测量工具有停表和______； （2）实验中挡板的作用是______； （3）实验时，为了使小车在斜面上运动的时间长些，便于测量时间，应______（选填“增大”或“减小”）斜面的倾斜角度； （4）小车从A点运动到B点所用时间______s；从A点到C点的路程______cm；小车在AC段的平均速度______m/s；实验中小车通过上半段AB路程的平均速度为，通过下半段BC路程的平均速度为，通过全程AC的平均速度为，则这三个平均速度中最小的是______（选填“”“”或“”）； （5）小强认为，测出小车时间内在斜面上通过的路程，也可以计算其平均速度，请对小明实验方案的可行性做出评估：______（选填“A”或“B”）。 A.不可行，路程测不准确 B.可行，实验原理相同 【答案】（1）；刻度尺 （2）便于测量时间 （3）减小 （4）3；80.0；0.16； （5）A 【解析】（1）该实验的实验原理是，测量平均速度需先测量小车通过的路程和所用的时间，因此还需要刻度尺； （2）放置挡板，小车可以在该位置停下来，且与挡板相碰发出声音便于测量时间。 （3）为了更便于测量小车运动的时间，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； （4）由图可知，小车从A点运动到B点所用时间为， AC段的距离， 小车从A点运动到C点所用时间为 则小车通过AC段的平均速度为：； 由图可知，AB段的距离， 已求得，则通过AB段的平均速度为； BC段的距离，小车从B点运动到C点所用时间为： 则通过BC段的平均速度为； 已求得； 因为，所以平均速度最小的是； （5）由于小车t时间内通过的路程不容易测量，会导致测得的平均速度存在较大误差。 故A符合题意，故选A。 【当堂检测】 1．在测量平均速度的实验中，下列说法正确的是（　　） A．测量小车下半程的平均速度时，要让小车从斜面中点由静止下滑 B．当启动停表后再把小车放开，观察到它撞击金属片时立即停止，读出的就是小车运动用的时间 C．小车在全程的平均速度不等于上半程的平均速度和下半程的平均速度的平均值 D．用刻度尺测出的斜面长就是小车通过的路程 【答案】C。 【解析】A．测小车下半程的平均速度时，应让小车从斜面起点由静止下滑。故A错误； B．实验中启动停表和放开小车应该在同一时刻。故B错误； C．小车在全程的平均速度应用总路程除以对应的总时间，而不是上半程平均速度和下半程平均速度的平均值。故C正确； D．小车通过的路程应该是斜面长减去车身长。故D错误。 故选C。 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．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。 【解析】A．由图知，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 ＝32cm/s， 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v=s/t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。 所以选B. 3．测一小车从斜面顶端滑到底端的平均速度。 （1）实验中要使斜面保持较小的坡度，原因是：_________； （2）为了测量小车从斜面顶端下滑到撞击底端金属片的时间t，在正式测量前，要多练习几次，目的是__________，测出来的时间如图所示，示数为_________； （3）某一同学首先测出图中的距离s后，再测出小车从A点滑到C点所需时间t，则上述测量中，_______的测量有误，原因是：__________； 【答案】（1）便于测量时间；（2）减小误差，10s；（3）路程；小车运动的距离等于s减去小车的长度. 【详解】（1）实验时，斜面的坡度应很小，减小小车运动的速度，便于计时，提高测量的精确度。 （2）测小车从斜面项端滑到底端所用的时间时前先练习几次，目的是熟悉测量过程，减小测量时间的误差；图中停表的分针为0，秒针为10s，此时的示数为10s。 （3）由图可知，测量的路程有错误，因为小车运动的距离等于s减去小车的长度，即小车运动的距离比s小。 4．一小球从A点沿直线运动到F点的频闪照片如图，若频闪照相机每隔 闪拍一次。可知小球从A点到F点做的是_______运动，从A点到F点的平均速度为_____。 【答案】变速直线，0.125m/s。 【详解】小球从A运动到F，在相同时间内通过的路程不同，做的是变速直线运动。在这过程中所用时间 t=5×0.2s=1s 通过的路程 s=12.50cm=0.125m 则此过程的平均速度v=s /t"=0.125m /1s= 0.125m/s 5. 如图是“区间测速”示意图。若监测点A、B相距30km；一辆轿车通过监测点A的速度为100km/h，通过监测点B的速度为110km/h，通过两个监测点的时间如图所示，该路段最高限速120km/h。 （1）原来检测的方法是监控探头判断通过监测点时的车速。如果按原来的方法，该轿车通过监测点A、B时______判为超速；（选填“会”或“不会”） （2）这辆轿车在这个区间测速路段的平均车速是______，采用“区间测速”，这辆轿车_____超速。（选填“是”或“不是”） 【答案】（1）不会；（2）150km/h，是。 【详解】（1）因为轿车通过监测点A的速度为100km/h，小于该路段最高限速120km/h，所以过A监测点时没有超速，轿车通过通过监测点B的速度为110km/h，小于该路段最高限速120km/h，所以过B监测点时也没有超速。 （2）由图可知，轿车的行驶时间 t=10：43-10：31=12min=0.2h 则轿车的平均速度 该轿车超速。 6. 小海同学用图1所示的装置研究小车在斜面上的运动；他将小车从A处静止释放，用秒表测出小车从A处滑到C处的时间t1＝2.5s；再次将小车从A处静止释放，测出小车从A处滑到中点B处的时间t2＝1.7s； （1）通过小海的测量数据可以判断，小车在AB段的平均速度 （选填“大于”、“小于”或“等于”）AC段的平均速度；测量时如果不小心让小车过了C处才停止计时，则所测BC段的平均速度会 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）； （2）本实验还可以利用位置传感器通过超声波测出小车的实时距离，再用计算机算出运动速度，如图2所示；假设位置传感器发射的超声波信号经0.01秒反射回来并被接收，此时超声波在空气中的传播速度为340m/s，则传感器与小车间的距离是 m；小车从A处滑到C处的过程，位置传感器的屏幕图像如图3所示，由图像可知，小车沿斜面下滑时做 （选填“匀速”或“变速”）运动，到达C处的速度为 m/s。 【答案】 小于 偏小 1.7 变速 1.5 【详解】（1）该实验中需要测量路程，所以实验中还需要的测量工具是刻度尺；已知AC段的时间t1＝2.5s，AB段的时间t2＝1.7s，由题知B是AC段的中点，设一半路程为s，则前半程AB段平均速度为 全程AC段的平均速度为 由上述分析可知小车在前半程的平均速度小于全程的平均速度，测量时如果不小心让小车过了C处才停止计时，测量时间偏大，根据速度公式可知所测BC段的平均速度会偏小。 （2）传感器与小车间的距离为 由图像可知，随着时间增加，速度逐渐增加，可以看出小车在斜面上滑下时是加速运动；已知小车从A处滑到坡底C处的时间为2.5s，由图可知，当t＝2.5s时，小车的速度为1.5m/s，即小车到达C处的速度为1.5m/s。 【学后反思】 说说你在本节课中： （1）收获有哪些？ （2）需要改进的地方有哪些？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 第4节 测量：物体运动的速度 【学习目标】 1.能正确使用刻度尺、秒表获取实验数据，并算出物体运动的速度。 2.能完成“测量物体运动的速度”的实验，能完成实验报告。 【学习重点】 通过实验探究掌握测量平均速度的方法。 【学习难点】 分析实验过程中出现误差的原因并且能够减小误差。 【合作探究】 自主学习一：实验：测量物体运动的速度 任务清单　（时间：10分钟；要求：用红笔圈画重点语句。） 1.阅读教材P34--35的内容，思考完成下列问题： （1）实验目的是什么？ （2）实验需要哪些器材？ （3）实验原理？ （4）如何测量小车在全程和上半程、下半程的平均速度？ （5）如何设计实验表格？ （6）如何分析得出实验结论？ 2.小组内互相批改，找出正确答案。 探究新知 进行实验： （1）实验目的： 测量小车运动的平均速度。 （2）实验器材： 小车、长木板、挡板、木块、刻度尺、秒表。 （3）实验原理： （4）实验设计： 测量小车沿斜面运动的路程和所用时间，根据速度公式V=S/t，可计算小车运动的平均速度。 （5）实验步骤： ①将长木板的一端垫高做成斜面，使小车在斜面上释放后能向下运动。 ②标记小车从斜面上释放时前端的位置，将挡板放置在斜面底端。 ③用刻度尺测量标记处到挡板的距离S，将测量结果记录到表中。 ④将小车从标记处由静止开始释放，用秒表测量小车从标记处向下运动到撞击挡板所用的时间，将测量结果记录到表格中，重复多次并计算小车通过路程s的平均速度。 ⑤将挡板置于标记处到斜面底端的中部，仍让小车从标记处由静止开始释放，采用相同的方法测量小车通过上半段路程的平均速度并进行记录。 ⑥想一想：你能直接测出小车在下半程的平均速度吗？ 如果不能，请大家讨论：应该怎么办？ 如何求出小车在下半程的平均速度？ 下半程路程：S2= 下半程时间：t2= 小车在下半程的平均速度：V= （6）实验表格： （7）实验注意事项： ①要有安全意识，注意安全操作，避免伤到自己和他人，避免损坏实验器材，保护实验环境等。 ②斜面坡度要适当，使小车从静止释放，可加速缓慢下滑即可，并且不会滑落斜面。 ③小车运动距离的测量：要“头对头”或“尾对尾”测量，或测出起始点与金属片之间的距离。 ④测量过程中不能改变斜面的坡度。 ⑤多次测量的方法：每次让小车从同一斜面的同一位置由静止释放，且金属片位置不变。 （8）实验数据分析： ①分别计算三种情况下，小车沿斜面向下运动的平均速度的平均值，将平均值作测量结果，填在表格中。 ②多媒体展示几个小组的实验数据，引导同学们得出结论。 （9）实验结论： ①v上半段＜v全程＜v下半段。 ②小车在斜面上做 直线运动，并且速度越来越 。 （10）交流讨论： ①分析引起测量误差的主要原因，讨论减小测量误差的方法。 A.测量工具（刻度尺和停表）精确度不高。 B.同学们读数时估读值不相同。 C.停表使用不熟练等。 ②实验时，改变长木板的倾斜程度（未改变木块的位置）对小车的平均速度有哪些影响？ A.倾角过大会使小车滑行太快，不易测量时间； B.倾角过小小车下滑过慢或无法下滑。 ③你怎样通过测量来证实南南在100m赛跑中间某一段路程中，其速度是否明显变化？ 测出南南在比赛中，跑完每个20m用的时间，然后算出南南跑完这5个20m的平均速度，比较既可以了。 小试牛刀 1.如图是苹果下落过程中拍摄的频闪照片，相机每隔0.1 s 曝光一次，请回答下列问题： (1)由频闪照片可以判断从上到下苹果的运动速度逐渐________(选填 “变快”或“变慢”)，判断依据是___________________________. (2)若照片上所对应的苹果的实际运动路程为120 cm，则苹果在这段 路程内运动的平均速度为________m/s. 2. 如图为“测量物体运动的平均速度”的实验，图中停表的示意图分别表示小车通过斜面A、B、C三点的时刻，B点是全程AC的中点．小车从A点运动到C点的过程中，以下说法正确的是( ) A．以木块为参照物，小车是静止的 B．以地面为参照物，小车是静止的 C．小车AB段运动所用时间与BC段运动所用时间相等 D．小车AC段的平均速度大于AB段的平均速度 自主学习二：迷你实验：用光电计时器测量速度 任务清单（时间：5分钟；要求：用红笔圈画重点语句。） 1.阅读教材P36的内容，思考回答下列问题： （1）实验目的是什么？ （2）实验需要哪些器材？ （3）如何用光电计时器测量做直线运动的物体的速度呢？ 2.小组内互相批改，找出正确答案。 探究新知： 进行实验： （1）实验目的： 测量小车沿直线运动的平均速度。 （2）实验器材： 小车、光电传感器、光源、光电计时器等。 （3）实验方法： ①当做直线运动的小车刚遮挡第一个光源射出的光线时，光电计时器开始计时；遮挡第二个光源射出的光线时，光电计时器停止计时。从光电计时器中读出小车通过两个光源的时间。 ②再测量两个光源的距离（即小车在该段时间内运动的路程），根据速度公式就可算出小车通过这段路程的平均速度了。 小试牛刀 如图所示是测量小车的平均速度的实验装置。实验时让小车从斜面的A点由静止滑下，分别测出小车到达B点和C点的时间，即可求出不同路段的平均速度。 （1）实验原理是______；需要的测量工具有停表和______； （2）实验中挡板的作用是______； （3）实验时，为了使小车在斜面上运动的时间长些，便于测量时间，应______（选填“增大”或“减小”）斜面的倾斜角度； （4）小车从A点运动到B点所用时间______s；从A点到C点的路程______cm；小车在AC段的平均速度______m/s；实验中小车通过上半段AB路程的平均速度为，通过下半段BC路程的平均速度为，通过全程AC的平均速度为，则这三个平均速度中最小的是______（选填“”“”或“”）； （5）小强认为，测出小车时间内在斜面上通过的路程，也可以计算其平均速度，请对小明实验方案的可行性做出评估：______（选填“A”或“B”）。 A.不可行，路程测不准确 B.可行，实验原理相同 【当堂检测】 1．在测量平均速度的实验中，下列说法正确的是（　　） A．测量小车下半程的平均速度时，要让小车从斜面中点由静止下滑 B．当启动停表后再把小车放开，观察到它撞击金属片时立即停止，读出的就是小车运动用的时间 C．小车在全程的平均速度不等于上半程的平均速度和下半程的平均速度的平均值 D．用刻度尺测出的斜面长就是小车通过的路程 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．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 3．测一小车从斜面顶端滑到底端的平均速度。 （1）实验中要使斜面保持较小的坡度，原因是：_________； （2）为了测量小车从斜面顶端下滑到撞击底端金属片的时间t，在正式测量前，要多练习几次，目的是__________，测出来的时间如图所示，示数为_________； （3）某一同学首先测出图中的距离s后，再测出小车从A点滑到C点所需时间t，则上述测量中，_______的测量有误，原因是：__________； 4．一小球从A点沿直线运动到F点的频闪照片如图，若频闪照相机每隔 闪拍一次。可知小球从A点到F点做的是_______运动，从A点到F点的平均速度为_____。 5. 如图是“区间测速”示意图。若监测点A、B相距30km；一辆轿车通过监测点A的速度为100km/h，通过监测点B的速度为110km/h，通过两个监测点的时间如图所示，该路段最高限速120km/h。 （1）原来检测的方法是监控探头判断通过监测点时的车速。如果按原来的方法，该轿车通过监测点A、B时______判为超速；（选填“会”或“不会”） （2）这辆轿车在这个区间测速路段的平均车速是______，采用“区间测速”，这辆轿车_____超速。（选填“是”或“不是”） 6. 小海同学用图1所示的装置研究小车在斜面上的运动；他将小车从A处静止释放，用秒表测出小车从A处滑到C处的时间t1＝2.5s；再次将小车从A处静止释放，测出小车从A处滑到中点B处的时间t2＝1.7s； （1）通过小海的测量数据可以判断，小车在AB段的平均速度 （选填“大于”、“小于”或“等于”）AC段的平均速度；测量时如果不小心让小车过了C处才停止计时，则所测BC段的平均速度会 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）； （2）本实验还可以利用位置传感器通过超声波测出小车的实时距离，再用计算机算出运动速度，如图2所示；假设位置传感器发射的超声波信号经0.01秒反射回来并被接收，此时超声波在空气中的传播速度为340m/s，则传感器与小车间的距离是 m；小车从A处滑到C处的过程，位置传感器的屏幕图像如图3所示，由图像可知，小车沿斜面下滑时做 （选填“匀速”或“变速”）运动，到达C处的速度为 m/s。 【学后反思】 说说你在本节课中： （1）收获有哪些？ （2）需要改进的地方有哪些？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $