第3节 速度的测量（导学案）物理鲁科版五四学制2024八年级上册

第3节 速度的测量 【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。 【自主预习】阅读教材《速度的测量》，并完成以下内容： （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。 【合作探究】 探究一、实验——测量物体运动的平均速度 1. 设计实验 （1）实验原理： （2）需要测量的物理量： 。 （3）实验器材：斜面、木块、小车、 、金属挡板等。 （4）实验装置图如图所示： 你能说出各个器材的作用吗？进行讨论，并完成填空。 （5）实验器材的作用 ①斜面的作用：使小车获得动力，能够 。 ②刻度尺的作用：测量小车通过的 。使用刻度尺前要观察刻度尺的零刻度线、量程和分度值，使用时要“会放”、“会读”、“会记”。 ③停表的作用：测量小车运动的 。 ④金属片的作用：让小车停止运动，便于测量 。 （6）实验注意事项： 想一想，搭建斜面时，斜面的坡度既不能太小也不能太大，为什么？ 1 搭建斜面时，坡度不能太小也不能太大。斜面的坡度太小，小车可能达不到 ；斜面的坡度太大，小车运动的速度大，所用 短，导致测量难度大、实验误差大。 2 实验过程中，斜面的倾斜程度不能变。 ③测量小车下滑路程时，起点从车头算起，终点也应该是 。 2. 实验步骤 （1）如图，将长木板的一端用小木块垫起，形成一个坡度很小的斜面； （2）将小车放在斜面顶端，金属片放在斜面底端，用刻度尺测出小车要通过的路程s1，把和后面测得的数据填入实验记录表格中； （3）用停表测量小车从斜面顶端滑下到撞击金属片的时间t1； （4）根据测得的s1、t1，利用公式v1= s1/t1算出小车通过斜面全程的平均速度v1。 （5）将金属片移至斜面的中部，测出小车到金属片的距离s2； （6）测出小车从斜面顶端滑过斜面上半段s2所用的时间t2，算出小车通过上半段路程的平均速度v2。 （7）实验记录表格 路程s/cm 时间t/s 平均速度v/（cm·s-1） s1= t1= v1= s2= t2= v2= 【想一想】怎样得到下半段的平均速度？ 我们可以通过计算得到小车在下半段的平均速度。方法是：根据前面的两次实验，可计算出小车通过下半段的路程：s3= ；计算出通过下半段路程所用时间：t3= ；根据公式v3＝ 算出小车通过下半段的平均速度v3。 3. 分析论证 三次平均速度的大小依次是v3 v1 v2。 4.实验结论 ①小车沿斜面下滑做加速直线运动。 ②各段路程的平均速度不相等（相等/不相等）。所以讲平均速度或计算平均速度时，必须强调是物体在哪一段 内或哪一段 中的平均速度。 5. 交流与评估 （1）实验成功的关键是测时间。小车开始运动的同时开始计时，小车撞击 的同时停止计时。正式实验之前应该多练习几次，熟练之后会使测量数据更准确。 （2）斜面垫起的一端不要太高，也不要太低（过高会使小车速度过大，不易记录时间，过低时可能会使测出的平均速度太接近）。 （3）误差分析（实验误差主要来自于时间测量的误差） ①当小车过了起始位置才开始计时或小车未达终点就停止计时，会导致测量时间偏小，平均速度偏 ； 3 当小车到达终点后才停止计时或小车未开始运动提前计时，会导致测量时间偏大，平均速度偏 ； 4 小车没有从静止开始下滑，所测平均速度偏 。 【想想议议】某同学想测出小车在下半段路程的平均速度，提出可以把不车从斜面的中部开始释放，进行测量。这样测得的平均速度与上面的实验中小车在下半路程的平均速度是否相等?说明原因。 【分析】小车在下滑过程中，到达中部的速度并不为零，所以让小车从中部由静止释放，到达底端的时间，并不等于下半程的时间，这样测得的平均速度与上面的实验中小车在下半路程的平均速度不相等。 【例题1】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：__________； 探究二、迷你实验：用光电计时器测量速度 （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。 【例题2】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。 【课堂练习】 1.小红通过某运动软件监测自己的运动情况。当她绕操场跑一圈时，软件部分截屏如图所示。则她这段时间内的平均速度是_______m/s，合_______km/h。软件上的“配速”指的是跑每千米所需要的时间，若她跑步的平均速度是7.5 km/h，则她跑步的配速是_______s/km。 2.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. 3.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 4.如图所示，是小海测量小车从斜面顶端滑到底端过程的上半程、下半程和全程的平均速度的实验装置，则下列说法不正确的是( ) A.小车下滑过程在做变速运动 B.测量下半程平均速度时要让小车从中点处静止滑下 C.为了延长小车在斜面上的运动时间，可以减小斜面的倾斜程度 D.实验时小车过了中点才停止计时，将会导致所测上半程平均速度偏小 5.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 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3节 速度的测量 【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。 【自主预习】阅读教材《速度的测量》，并完成以下内容： （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。 【合作探究】 探究一、实验——测量物体运动的平均速度 1. 设计实验 （1）实验原理：v＝ （2）需要测量的物理量： 路程s和时间t。 （3）实验器材：斜面、木块、小车、刻度尺、停表、金属挡板等。 （4）实验装置图如图所示： 你能说出各个器材的作用吗？进行讨论，并完成填空。 （5）实验器材的作用 ①斜面的作用：使小车获得动力，能够自由下滑。 ②刻度尺的作用：测量小车通过的路程。使用刻度尺前要观察刻度尺的零刻度线、量程和分度值，使用时要“会放”、“会读”、“会记”。 ③停表的作用：测量小车运动的时间。会读停表的示数：示数=小表盘示数（min）+大表盘示数（s），根据小表盘分针是否过半加30s。 ④金属片的作用：让小车停止运动，便于测量时间。 （6）实验注意事项： 想一想，搭建斜面时，斜面的坡度既不能太小也不能太大，为什么？ ①搭建斜面时，坡度不能太小也不能太大。斜面的坡度太小，小车可能达不到底部；斜面的坡度太大，小车运动的速度大，所用时间短，导致测量难度大、实验误差大。 ②实验过程中，斜面的倾斜程度不能变。 ③测量小车下滑路程时，起点从车头算起，终点也应该是车头。 2. 实验步骤 （1）如图，将长木板的一端用小木块垫起，形成一个坡度很小的斜面； （2）将小车放在斜面顶端，金属片放在斜面底端，用刻度尺测出小车要通过的路程s1，把和后面测得的数据填入实验记录表格中； （3）用停表测量小车从斜面顶端滑下到撞击金属片的时间t1； （4）根据测得的s1、t1，利用公式v1= s1/t1算出小车通过斜面全程的平均速度v1。 （5）将金属片移至斜面的中部，测出小车到金属片的距离s2； （6）测出小车从斜面顶端滑过斜面上半段s2所用的时间t2，算出小车通过上半段路程的平均速度v2。 （7）实验记录表格 路程s/cm 时间t/s 平均速度v/（cm·s-1） s1= t1= v1= s2= t2= v2= 【想一想】怎样得到下半段的平均速度？ 我们可以通过计算得到小车在下半段的平均速度。方法是：根据前面的两次实验，可计算出小车通过下半段的路程：s3=s1-s2；计算出通过下半段路程所用时间：t3=t1-t2；根据公式v3＝ 算出小车通过下半段的平均速度v3。 3. 分析论证 三次平均速度的大小依次是v3＞v1＞v2。 4.实验结论 ①小车沿斜面下滑做加速直线运动。 ②各段路程的平均速度不相等（相等/不相等）。所以讲平均速度或计算平均速度时，必须强调是物体在哪一段时间内或哪一段路程中的平均速度。 5. 交流与评估 （1）实验成功的关键是测时间。小车开始运动的同时开始计时，小车撞击金属片的同时停止计时。正式实验之前应该多练习几次，熟练之后会使测量数据更准确。 （2）斜面垫起的一端不要太高，也不要太低（过高会使小车速度过大，不易记录时间，过低时可能会使测出的平均速度太接近）。 （3）误差分析（实验误差主要来自于时间测量的误差） ①当小车过了起始位置才开始计时或小车未达终点就停止计时，会导致测量时间偏小，平均速度偏大； ②当小车到达终点后才停止计时或小车未开始运动提前计时，会导致测量时间偏大，平均速度偏小； ③小车没有从静止开始下滑，所测平均速度偏大。 【想想议议】某同学想测出小车在下半段路程的平均速度，提出可以把不车从斜面的中部开始释放，进行测量。这样测得的平均速度与上面的实验中小车在下半路程的平均速度是否相等?说明原因。 【分析】小车在下滑过程中，到达中部的速度并不为零，所以让小车从中部由静止释放，到达底端的时间，并不等于下半程的时间，这样测得的平均速度与上面的实验中小车在下半路程的平均速度不相等。 【例题1】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。 探究二、迷你实验：用光电计时器测量速度 （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。 【例题2】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。 【课堂练习】 1.小红通过某运动软件监测自己的运动情况。当她绕操场跑一圈时，软件部分截屏如图所示。则她这段时间内的平均速度是_______m/s，合_______km/h。软件上的“配速”指的是跑每千米所需要的时间，若她跑步的平均速度是7.5 km/h，则她跑步的配速是_______s/km。 【答案】1.5；5.4；480。 【解析】跑步路程为0.3 km，用时，则这段时间内的平均速度是。配速是指跑每千米所用的时间，若她跑步的平均速度是7.5 km/h，则配速是。 2.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。 3.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。 4.如图所示，是小海测量小车从斜面顶端滑到底端过程的上半程、下半程和全程的平均速度的实验装置，则下列说法不正确的是( ) A.小车下滑过程在做变速运动 B.测量下半程平均速度时要让小车从中点处静止滑下 C.为了延长小车在斜面上的运动时间，可以减小斜面的倾斜程度 D.实验时小车过了中点才停止计时，将会导致所测上半程平均速度偏小 【答案】B； 【解析】小车在斜面上下滑时，速度越来越大，所以小车下滑过程在做变速运动；小车从斜面顶端滑到底端过程中，小车通过中点时的速度不为零，所以小车从中点处静止滑下到底端的时间不是运动过程中下半程的时间，不能用B项中的方法测量下半程的平均速度；斜面坡度越大，小车沿斜面向下加速运动越快，过某点的时间会越短，计时就越困难，所以为了延长小车在斜面上的运动时间，使计时方便，应减小斜面的倾斜程度；如果让小车过了中点才停止计时，则所计时间偏大，由公式可知，测得上半程的平均速度偏小。 5.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。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $