第07讲 速度的测量（暑假预习讲义）新八年级物理新教材沪科版（五四学制）

第07讲 速度的测量 内容导航 01 预习航标→ 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 概念构建：梳理核心概念，形成知识框架 考点精讲：聚焦常考要点，讲清逻辑 例题精析：典型题目带路，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 关键词 学习目标导航 测量速度 图像 1. 会用基本器材测量物体运动的速度。 2. 会利用图像法处理实验数据，了解图像在物理学研究中的作用。 学习重点：测量物体运动的速度。 学习难点：用图像描述运动快慢。 情｜境｜启｜思 如图 2-3-1 所示，上海洋山深水港的超大型自动化集装箱码头现场空无一人。一个个集装箱被平稳地吊起，由无人驾驶的导引车井然有序地自动“派送”。集装箱上升的速度有多大？ 概｜念｜构｜建 1. 测量物体运动的速度 【实验原理与方案】要测量钩码上升的速度，需要测量钩码通过的路程s和通过这段路程所用的时间t，再利用公式v=s/t 即可计算出钩码速度v的大小。 【实验装置与方法】本实验要用到刻度尺、电子秒表、电动机、细线、钩码和铁架台等。搭建如图所示的实验装置。电动机稳定运行时，能够通过细线带动钩码缓慢平稳地竖直上升。 【实验操作和数据收集】 （1）刻度尺紧靠立柱，平行于细线放置。在刻度尺上每隔10cm贴一条标记线。 （2）打开电动机，当钩码经过标记线O处开始计时，此后钩码每经过一个标记线记录一次时间。 过程 路程s/cm 时间t/s 速度v/（m·s-1） O→A 10 A→B 10 B→C 10 C→D 10 D→E 10 【数据处理】将相关测量数据填入表中，并求出钩码上升的速度。 【实验结论】钩码沿直线上升，且在每一段中的速度基本相同，做匀速直线运动。 2. 物体运动图像 在物理中常采用数学图象方法，把物理现象或物理量之间的关系表示出来，这种方法称为图象法。（1）匀速直线运动的s-t图像 用横坐标表示时间t，纵坐标表示路程s，就得到了s-t图象。该图象是过原点的倾斜直线，物体通过的路程与时间成正比，表示物体做匀速直线运动；同一图象中直线的倾斜度越大，表示物体的速度越大，如图甲所示，速度va＞vb。图乙中随时间的增加路程不变，表示物体静止。 s-t图像 v-t图像 （2）匀速直线运动的v-t图像 用横坐标表示时间，纵坐标表示速度，就得到了v-t图象。匀速直线运动的v-t图像是一条与t轴平行的直线，说明做匀速直线运动的速度是不变的。 深｜研｜精｜炼 知识点01 测量物体运动的速度 1. 测量物体运动的速度 【实验原理与方案】要测量钩码上升的速度，需要测量钩码通过的路程s和通过这段路程所用的时间t，再利用公式v=s/t 即可计算出钩码速度v的大小。 【实验装置与方法】本实验要用到刻度尺、电子秒表、电动机、细线、钩码和铁架台等。搭建如图所示的实验装置。电动机稳定运行时，能够通过细线带动钩码缓慢平稳地竖直上升。 【实验操作和数据收集】 （1）刻度尺紧靠立柱，平行于细线放置。在刻度尺上每隔10cm贴一条标记线。 （2）打开电动机，当钩码经过标记线O处开始计时，此后钩码每经过一个标记线记录一次时间。 过程 路程s/cm 时间t/s 速度v/（m·s-1） O→A 10 A→B 10 B→C 10 C→D 10 D→E 10 【数据处理】将相关测量数据填入表中，并求出钩码上升的速度。 【实验结论】根据所得数据，描述钩码的运动情况。 钩码沿直线上升，且在每一段中的速度基本相同，做匀速直线运动。 【交流讨论】在实验中，如果一接通电动机电源就开始计时，会对实验造成什么影响？ 分析：在实验中，如果一接通电动机电源就开始计时，会使测量的速度值偏小。因为刚接通电动机电源时，电动机的速度从小变大，若进行计时，会使测量时间变大，使测量的速度偏小。 2. 雷达测速 （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。 【例1】某小组同学为了测量钩码匀速上升的速度，搭建如图所示的实验装置进行实验。 （1）实验时，除了需要测量钩码上升时通过的路程，还要用_______测量工具名称）测量通过这段路程所用的时间，再利用公式_________计算； （2）起始点没有从零刻度线而是从标记线O开始的原因是：________。 【答案】（1）秒表； v=s/t ；（2）钩码刚开始运动时不是做匀速直线运动 【详解】（1）要测量钩码匀速上升的速度，除了用刻度尺测量路程s，还需要用秒表（或停表）测量时间t，再利用公式 v=s/t 计算速度。 （2）钩码刚开始运动时，由于受到多种因素影响，如电动机启动时不稳定等因素，不是做匀速直线运动，为了减小实验误差，测量其匀速上升阶段的速度，所以起始点不从零刻度线而是从标记线O开始。 【探究归纳】实验操作关键要点 1. 标记线设置‌：通常在刻度尺上每隔10cm贴一条标记线，方便分段测量路程与时间。 2. 计时起点选择‌：‌不能将O点（起始标记线）作为钩码的起始位置‌，因为此时电动机还未稳定运行，会导致数据误差。需等待电动机稳定后，钩码经过O点再开始计时。 3. 转速控制‌：必须控制电动机转速不能过大，否则钩码运动过快，会导致测量时间的误差大。 4. 数据收集‌：钩码每经过一个标记线，就记录一次对应的总时间，后续分段计算每一段的速度。 【即练1】某小组同学进行“测量金属块运动速度”的实验。 （1）本实验主要测量工具如图所示，a图读数为______； b图器材名称______，量程为______，分度值为______，本实验的实验原理是______。 （2）完成表格第三、第四列数据和栏目的填写。 过程 时间 路程 ______     ______ \     ______ \     ______ \     ______ \     ______ \ （3）根据测量的数据，可以判断出金属块在______到______填写字母间做匀速直线运动。你的判断依据是______。 （4）下列图像中能正确反映金属块做匀速直线运动情况的是______。 A B C D 【答案】（1） 07：00 刻度尺 0∼60cm 1cm v=s/t （2）速度 10.0cm 20.0cm 30.0cm 40.0cm 50.0cm （3）A E 相同时间内通过的路程相等 （4）AD 【详解】（1）a图是停表，读数为07∶00。 b图器材是刻度尺，刻度尺的量程为 0∼60cm ，分度值为1cm（每大格10cm，分10小格）。 本实验通过测量金属块运动的路程、时间，通过速度的计算公式来测量物体的运动速度，则测量速度的实验原理是速度公式 v=s/t。 （2）实验需计算速度，因此第三列为速度v（cm/s）栏目。 的路程：10.0cm，由刻度尺可知，O到A的距离为10.0cm。 的路程：20.0cm，由刻度尺可知，O到B的距离为20.0cm。 同理，后续路程：：30.0cm； ：40.0cm；：50.0cm； （3）由图可得A到 E做匀速直线运动。依据：相等时间内通过的路程相等。观察时间：用时1.6s，用时；从、、、，每段时间均为2s，且每段路程均为0.10m，说明相等时间内路程相等，故A到E段做匀速直线运动。 （4）匀速直线运动的图像是一条过原点的倾斜直线，图像是一条平行于时间轴的直线，所以能正确反映金属块做匀速直线运动情况的是路程-时间图像为过原点的倾斜直线和速度-时间图像为平行于时间轴的直线的图像。故AD符合题意，BC不符合题意。故选AD。 【即练2】“区间测速”是加大道路限速监控管理的一种方式，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。 【实验室测速度实验】如图甲是“测量小车运动的速度”实验装置。 （1）为了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）图甲中秒表每格时长为1s，该次实验中秒表指针旋转不足一圈，小车从A点由静止下滑，到达C点，所用时间为2.8s，则小车通过BC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________（选填“大”或“小”）。 【解决生活实际问题】如图乙是高速公路上的区间测速提示牌。 （4）在遵守交通规则的前提下，汽车通过该区间的时间不能少于________小时。 【答案】（1）小；（2）0.75；（3）大；（4）0.08 【详解】（1）在“测量物体运动的平均速度”实验中,斜面的坡度需适宜,不能太小,否则小车不能从斜面上自由滑下；不能太大,否则小车在斜面上滑行速度太快,不便于测量小车在斜面上的运动时间，故为了便于测量小车在斜面上的运动时间,应使斜面保持较小的坡度。 （2）由题意和题图甲可知 由题图甲知BC间的路程是60cm，所以小车通过BC段的平均速度 （3）小车通过BC段的时间是0.8 s，通过AB段的时间大于通过BC段的时间，而AB段的路程等于BC段的路程，由可知小车通过AB段的速度小于通过BC段的速度，即小车的速度越来越大。 （4）警示牌上数字“100”的含义为限速100 km/h，区间测速的长度s=8 km，根据可得，为避免超速，小汽车通过这个区间的最少时间 。 知识点02 物体运动图像 在物理中常采用数学图象方法，把物理现象或物理量之间的关系表示出来，这种方法称为图象法。 1. 匀速直线运动的s-t图像 s-t图像 甲 乙 用横坐标表示时间t，纵坐标表示路程s，就得到了s-t图象。该图象是过原点的倾斜直线，物体通过的路程与时间成正比，表示物体做匀速直线运动；同一图象中直线的倾斜度越大，表示物体的速度越大，如图甲所示，速度va＞vb。图乙中随时间的增加路程不变，表示物体静止。 （2）匀速直线运动的v-t图像 用横坐标表示时间，纵坐标表示速度，就得到了v-t图象。匀速直线运动的v-t图像是一条与t轴平行的直线，说明做匀速直线运动的速度是不变的。 v-t图象 在v-t图象中，同一坐标系，截距越大，速度越大。如图所示，随时间的增加速度不变，表示物体做匀速直线运动，且v甲＞v乙（选填“>”或“<”）。 （3）s-t或v-t图像的应用 ①读出任一时间内物体通过的路程或通过一段路程所用的时间。 根据如图甲所示的图像，物体甲在5s内通过的路程为20m. ②求出做匀速直线运动物体的速度，比较运动的快慢情况 如图乙所示，甲、乙的速度分别为： v甲＝=＝4m/s v乙＝=＝1m/s 故v甲>v乙（选填“>”或“<”）。 ③在同一坐标系中比较运动的快慢 如图所示，时间相同t=t2时，比较路程：因为s2＞s1，所以A物体运动的快。路程相同s=s1时，比较时间：因为t1＜t2，所以A物体运动的快。 ④在不同坐标系中比较运动的快慢 如图所示，甲乙的速度分别是： v甲＝=＝0.4m/s v乙＝=＝0.1m/s 所以v甲>v乙（选填“>”或“<”）。 【例1】甲、乙两车在某一平直公路上，从同一地点同时向东运动，它们的s-t图像（路程-时间图像） 如图所示。则下列判断错误的是（　　） A．甲、乙都在做匀速直线运动 B．甲的速度小于乙的速度 C．若以乙为参照物，甲往东运动 D．经过4s，甲乙相距8m 【答案】C 【详解】A．由图像可知，甲和乙的s-t图线都是正比例图线，说明它们通过的路程与时间成正比，即甲、乙都在做匀速直线运动，故A正确，不符合题意； B．由图像可知，相同时间内乙通过的路程大于甲，所以乙的速度大于甲的速度，故B正确，不符合题意； CD．两车同时、同地向东做匀速直线运动，由图知，4s时间乙车的路程为12m，甲车的路程为4m，则甲车在乙车的后方处，即甲乙相距8m，以乙为参照物，甲向西运动，故C错误，符合题意，D正确，不符合题意。故选 C。 【探究归纳】运动图像主要包含s-t（路程-时间）和v-t（速度-时间）两类 1. 看清横坐标和纵坐标对应的物理量，确认是‌s-t图像还是v-t图像‌，同时注意单位标注； 2. 明确两类图像都只描述直线运动，不代表物体的实际运动轨迹； 3. 核心分析要素：轴、线、斜率、点、截距、交点（v-t额外需关注面积）。 【即练1】如图所示是甲、乙两辆车同时同地同方向做匀速直线运动的s-t图像，由图像可得到甲车的速度为______米/秒，甲车在第5秒内所通过的路程为_______米。以乙车为参照物，甲车是_______的（选填“静止”或“运动”）。当两车相距200米时，甲车恰好运动了________秒的时间。 【答案】 5 5 运动 80 【详解】由图可知，甲车做匀速直线运动，甲车8s运动了40m，其速度为 因为甲车匀速运动，速度一定，所以甲车在第5秒内所通过的路程为 甲乙两车速度不同，所以以乙车为参照物，甲车是运动的。 由图可知，乙车做匀速直线运动，乙车12s运动了30m，其速度为 假设甲车恰好运动Δt后，两车相距200米，则有 即 解得，。 【即练2】通往浦东国际机场的迎宾高速全长约18km，限速100km/h。 （1）求汽车通过这段高速的最短时间tmin=___________分钟。（需要有计算过程） （2）有甲、乙两辆汽车在这段高速的两端同时出发并相向而行，甲车的s-t图像如图所示，乙车的速度大小为20m/s，求经过多少时间两车相遇？ 【答案】（1）10.8；（2）400s 【详解】（1）由题意可知，汽车通过这段高速的最短时间 （2）由甲车的s-t图像可知，甲车做匀速直线运动。从图像中任取一点，如（4s, 100m），可求出甲车的速度为 两车相向而行的总路程 甲、乙两辆汽车在这段高速的两端同时出发并相向而行，两车的总速度为 两车相遇的时间为 一、选择题 1. 小物家、小理家和博物馆，在同一直线上，小理家离博物馆1.8km，小物早出发5分钟，却比小理晚到5分钟，两人运动的s-t图如图所示。下列说法正确的是（　　） A．小物家离小理家一定是3km B．小物家离小理家可能是0.9km C．小物家离博物馆可能是1.2km D．小物家离小理家可能是0.6km 【答案】D 【详解】由图像可知，小理经过4.5km的路程需要的时间是25min，小物的图像上1.5km对应25min，两个人的速度分别为 ； 小理家离博物馆1.8km，小理从家到博物馆所用时间 小物早出发5分钟，却比小理晚到5分钟，小物从家到博物馆所用时间 小物家到博物馆的距离 即小物家离博物馆一定是1.2km。 若小物和小理位于博物馆的同侧，则小物家离小理家的距离为 若小物和小理位于博物馆的两侧，则小物家离小理家的距离为 综上，故D正确，ABC错误。故选D。 2. 甲车从M点、乙车从N点同时相向运动，它们的s-t图象分别如图（a）（b）所示。当甲乙相遇时，乙距M点8m。若甲、乙的速度分别为v甲、v乙，M、N间的距离为s，则（　　） A．v甲<v乙，s=24m B．v甲>v乙，s=24m C．v甲<v乙，s=12m D．v甲>v乙，s=12m 【答案】D 【详解】由图（a）可知，甲、乙的速度分别为 因此。当甲、乙相遇时，乙距M点8m，说明甲走过的路程也是，所以经过的时间为 乙走过的路程为 故M、N间的距离为 故ABC错误，D正确。故选D。 二、填空题 3. 甲、乙、丙三辆小车同时、同地向同一方向运动，它们运动的图像如题图所示，由图像可知：运动速度相同的小车是________和________；经过5s，跑在最前面的小车是________。 【答案】 甲 丙 乙 【详解】由s-t图像知甲做的是匀速直线运动，，，所以 由v-t图像知，，所以甲、丙的速度相同。 经过5s，甲走的路程 因此，则经过5s，跑在最前面的小车是乙车。 4．“测量物体运动的速度”的实验原理是______，需要的实验器材有______、电子秒表、电动机、细线、钩码和铁架台等。 【答案】 v=s/t 刻度尺 【详解】测量物体运动速度的实验原理是速度的定义式 v=s/t ，即速度等于路程与时间的比值。 实验中需要测量物体运动的路程，刻度尺是测量长度的工具，配合电子秒表测量时间，即可利用公式 v=s/t 计算速度。 5. 某物体做匀速直线运动，其s-t图像如图所示。求： （1）该物体的速度v=_____________； （2）物体20s内通过的路程s=_________。 【答案】（1）2m/s；（2）40m。 【详解】（1）由图可知，该物体做匀速直线运动，速度为 （2）物体20s内通过的路程为 三、实验题 6．“测量钩码匀速上升的速度”中，如图所示：需要测量钩码______和上升的时间，实验原理：______。 【答案】 上升的高度 【详解】测量钩码匀速上升的速度，需要知道钩码上升的高度和上升的时间，利用速度计算公式计算出速度。因此实验原理为。 7．如图所示中实验器材的名称是____________。某同学用打点计时器分别从A、C两点开始打出了甲、乙两条纸带，如图所示，比较甲、乙两纸带的打点情况，乙纸带是_______直线运动（均选填“加速”、“减速”或“匀速”）。甲纸带从A点到B点所用的时间为_________秒，比乙纸带从C点到D点的时间_________（选填“多”、“少”或“一样”）。 【答案】打点计时器；加速 0.1 多 【详解】如图所示中实验器材的名称是打点计时器，常见的打点计时器有电磁打点计时器和电火花打点计时器。可以通过打点计时器打出的纸带探究小车速度随时间的变化规律，用来研究物体的运动情况。 纸带乙上相邻两点之间距离越来越大，乙相等时间内的距离变大，则乙纸带的速度变大，乙纸带是加速直线运动。 打点计时器是测量时间的工具，通电时，振针每秒振动50次，每次向下打一个点，所打的每两个点间的时间间隔就是 t=s＝0.02s从A点到达B点，由5个时间间隔，所以从A点到达B点时间为 t1=5×0.02s＝0.1s 从C点到达D点，由4个时间间隔，所以从C点到达D点时间为 t2=4×0.02s＝0.08s所以，甲纸带从A点到B点所用的时间比乙纸带从C点到D点的时间多。 8．某小组同学正在做“测量物体运动的速度”的实验。 （1）小组成员想用如图所示装置完成实验，需要补充的实验器材还有：__________；测量物体运动速度的原理是________。 （2）小组成员设计了以下实验操作步骤来测量钩码上升的速度： ①钩码每经过一个标记线记录一次时间； ②在刻度尺上每隔10cm贴一条标记线； ③将钩码对齐标记线O处，打开电动机，同时开始计时； ④刻度尺紧靠铁架台的立柱，平行于细线放置。 请将上述实验操作步骤按照正确顺序排列：____________。其中，步骤______可能会对实验产生影响，请写出调整改进的方法：_________________。 【答案】（1）秒表； （2）④②③①；③；将钩码移至O处下方一些，打开电动机，待钩码对齐O处开始计时 【详解】（1）测量物体运动速度实验原理是，需要测量运动的路程s和时间t，测量运动的路程刻度尺已有，故需要补充测量时间的工具是秒表。 （2）先安装实验装置（④），再用刻度尺确定测量的路程（②），接着让钩码开始运动并计时（③），最后记录到达终点的时间（①），故正确操作步骤排列：④②③①。 步骤③中“将钩码对齐标记线O处、打开电动机、开始计时”是同时操作，人眼观察和手动操作存在反应时间，会导致计时与钩码的实际运动不同步，要么计时早于运动开始，要么晚于运动开始，最终使测量的时间t出现误差，进而导致速度计算结果不准确。故步骤③可能会对实验产生影响。 调整改进方法：将钩码移至O处下方一些，打开电动机，待钩码对齐标记线O处开始计时，避免同时操作导致的计时与运动不同步误差。 9．在“测量物体运动速度”的实验后，某小组同学受到启发，想要测量物体在斜面上的运动速度，他们采用了一带有刻度尺的长木板，搭建实验装置如图所示： （1）“测量物体运动速度”实验的原理是____，需要用到的测量工具有刻度尺和___； （2）如图所示，小车从A到B经过的路程为_____cm，若AB段用时2s，则小车AB段的速度为_________m/s；测量出小车从A到C用时2.8s，则小车在BC段的速度_________（选填“大于”“小于”“等于”）小车在AB段的速度； （3）通过缩短路程测量的间隔，小组成员发现小车沿斜面下滑时速度会不断变化，实验测得AB段的速度和BC段的速度只能粗略反映小车的运动快慢，小组成员画出了小车从A到C的图像的大致情况。其中与事实相符的是（　　） A． B． C． D． 【答案】（1） 秒表 （2）45.0 大于 （3）C 【详解】（1）实验中测量物体运动速度采用了间接测量法，通过测量路程和时间，再通过公式计算对应的速度，故此实验的原理是。 实验中测量物体运动速度采用了间接测量法，需要用刻度尺测量路程，秒表测量时间。 （2）由图可知刻度尺的分度值为1cm，需要估读到分度值的下一位，故此从A到B经过的路程为45.0cm。 若AB段用时2s，则小车AB段的速度为 从A到C用时2.8s，即从B到C用时 由图可知BC段距离 则小车BC段的速度为 故此车在BC段的速度大于小车在AB段的速度。 （3）小车沿斜面下滑时速度会不断变化，且前半路程的速度比下半路程速度要小，即是做速度先小后大的加速运动。 A．该图像表示小车做匀速直线运动，故A不符合题意； B．该图像表示小车的速度是先大后小，做减速运动，故B不符合题意； C．该图像表示小车的速度是先小后大，做加速运动，故C符合题意； D．该图像表示小车在一段时间内没有发生位置变化，即小车处于静止状态，故D不符合题意。 故选C。 10．某小组同学测量物体运动速度的装置如图所示。 过程 O→A段 O→B段 O→C段 O→D段 O→E段 累计距离（cm） 10 20 30 40 50 累计时间（s） （1）测量速度的原理是________； （2）某同学用秒表记录了钩码从O点出发到达A、B、C、D、E五处的每一段的累计时间，分别为：3.67s，6.17s，8.67s，11.17s，13.67s。该同学测量的数据中13.67s为________段的运动时间，B→C段钩码速度为________m/s。 【答案】（1）；（2）O→E 0.04 【详解】（1）通过小车运动的路程与时间利用可计算小车的平均速度，故测量速度的原理是。 （2）秒表记录的是时刻，13.67s为到达E点的时刻，等于从起始位置到达E点的所用的时间，即O→E段的运动时间。 到达B、C点的时刻分别为6.17s，8.67s，则B→C段钩码运动时间为 路程 B→C段钩码运动速度 11. 如图甲所示是“研究气泡的运动速度”的实验装置，先将玻璃管右端抬高，使气泡处在右端，再将右端放到桌面上，观察气泡的运动情况。 （1）气泡运动过程中，若以气泡为参照物，玻璃管的塞子是_________（选填“运动”或“静止”）的； （2）为了判断气泡是否做匀速直线运动，需要对气泡运动时的相关物理量进行测量，为了便于测量，应使气泡在管内运动得较________，采取的措施是图甲中玻璃管左端______（选填“多”或“少”）垫木块，并且标记起点O点时应该离玻璃管底部稍_______（选填“近”或“远”）一些； （3）实验中气泡经过O点开始计时，测出气泡从O点运动到距O点20cm处、40cm处、60cm处、80cm处所用时间分别为10.0s、20.0s、30.0s、40.1s；根据测量结果，以路程s为纵坐标，时间t为横坐标，在图乙中画出气泡运动的s-t图像________； （4）根据s-t图像可判断：气泡上升一段距离后，其运动的路程与时间近似成_________比，气泡做_________运动。 【答案】（1）运动；（2）慢；少；远；（3）见下图；（4）正；匀速直线 【详解】（1）气泡的运动过程中，以气泡为参照物玻璃管的塞子位置发生变化，是运动的。 （2）物体运动速度越慢，运动时间越长，越容易测量时间，故为了便于测量时间，应使气泡在管内运动较慢，图甲中玻璃管左端少垫木块。 因为气泡开始阶段的运动是加速的，故实验时标记起点应该离玻璃管底部稍远一些，这样记录的运动过程就排除了起始段的变速阶段。 （3）将实验得到的数据，在坐标轴中描点，再用平滑的曲线将各个点连接起来，如下图 （4）由图像知道，气泡在相等的时间内通过的路程大致相等，运动的路程与时间近似成正比，所以气泡做匀速直线运动。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第07讲 速度的测量 内容导航 01 预习航标→ 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 概念构建：梳理核心概念，形成知识框架 考点精讲：聚焦常考要点，讲清逻辑 例题精析：典型题目带路，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 关键词 学习目标导航 测量速度 图像 1. 会用基本器材测量物体运动的速度。 2. 会利用图像法处理实验数据，了解图像在物理学研究中的作用。 学习重点：测量物体运动的速度。 学习难点：用图像描述运动快慢。 情｜境｜启｜思 如图 2-3-1 所示，上海洋山深水港的超大型自动化集装箱码头现场空无一人。一个个集装箱被平稳地吊起，由无人驾驶的导引车井然有序地自动“派送”。集装箱上升的速度有多大？ 概｜念｜构｜建 1. 测量物体运动的速度 【实验原理与方案】要测量钩码上升的速度，需要测量钩码通过的路程s和通过这段路程所用的时间t，再利用公式v=s/t 即可计算出钩码速度v的大小。 【实验装置与方法】本实验要用到刻度尺、电子秒表、电动机、细线、钩码和铁架台等。搭建如图所示的实验装置。电动机稳定运行时，能够通过细线带动钩码缓慢平稳地竖直上升。 【实验操作和数据收集】 （1）刻度尺紧靠立柱，平行于细线放置。在刻度尺上每隔10cm贴一条标记线。 （2）打开电动机，当钩码经过标记线O处开始计时，此后钩码每经过一个标记线记录一次时间。 过程 路程s/cm 时间t/s 速度v/（m·s-1） O→A 10 A→B 10 B→C 10 C→D 10 D→E 10 【数据处理】将相关测量数据填入表中，并求出钩码上升的速度。 【实验结论】钩码沿直线上升，且在每一段中的速度基本相同，做匀速直线运动。 2. 物体运动图像 在物理中常采用数学图象方法，把物理现象或物理量之间的关系表示出来，这种方法称为图象法。（1）匀速直线运动的s-t图像 用横坐标表示时间t，纵坐标表示路程s，就得到了s-t图象。该图象是过原点的倾斜直线，物体通过的路程与时间成正比，表示物体做匀速直线运动；同一图象中直线的倾斜度越大，表示物体的速度越大，如图甲所示，速度va＞vb。图乙中随时间的增加路程不变，表示物体静止。 s-t图像 v-t图像 （2）匀速直线运动的v-t图像 用横坐标表示时间，纵坐标表示速度，就得到了v-t图象。匀速直线运动的v-t图像是一条与t轴平行的直线，说明做匀速直线运动的速度是不变的。 深｜研｜精｜炼 知识点01 测量物体运动的速度 1. 测量物体运动的速度 【实验原理与方案】要测量钩码上升的速度，需要测量钩码通过的 和通过这段路程所用的 ，再利用公式 即可计算出钩码速度v的大小。 【实验装置与方法】本实验要用到 、 、电动机、细线、钩码和铁架台等。搭建如图所示的实验装置。电动机稳定运行时，能够通过细线带动钩码缓慢平稳地竖直上升。 【实验操作和数据收集】 （1）刻度尺紧靠立柱，平行于细线放置。在刻度尺上每隔10cm贴一条标记线。 （2）打开电动机，当钩码经过标记线 处开始计时，此后钩码每经过一个标记线记录一次 。 过程 路程s/cm 时间t/s 速度v/（m·s-1） O→A 10 A→B 10 B→C 10 C→D 10 D→E 10 【数据处理】将相关测量数据填入表中，并求出钩码上升的速度。 【实验结论】根据所得数据，描述钩码的运动情况。 钩码沿直线上升，且在每一段中的速度基本相同，做 运动。 【交流讨论】在实验中，如果一接通电动机电源就开始计时，会对实验造成什么影响？ 分析：在实验中，如果一接通电动机电源就开始计时，会使测量的速度值偏 。因为刚接通电动机电源时，电动机的速度从小变大，若进行计时，会使测量时间变大，使测量的速度偏小。 2. 雷达测速 （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。 【例1】某小组同学为了测量钩码匀速上升的速度，搭建如图所示的实验装置进行实验。 （1）实验时，除了需要测量钩码上升时通过的路程，还要用_______测量工具名称）测量通过这段路程所用的时间，再利用公式_________计算； （2）起始点没有从零刻度线而是从标记线O开始的原因是：________。 【探究归纳】实验操作关键要点 1. 标记线设置‌：通常在刻度尺上每隔10cm贴一条标记线，方便分段测量路程与时间。 2. 计时起点选择‌：‌不能将O点（起始标记线）作为钩码的起始位置‌，因为此时电动机还未稳定运行，会导致数据误差。需等待电动机稳定后，钩码经过O点再开始计时。 3. 转速控制‌：必须控制电动机转速不能过大，否则钩码运动过快，会导致测量时间的误差大。 4. 数据收集‌：钩码每经过一个标记线，就记录一次对应的总时间，后续分段计算每一段的速度。 【即练1】某小组同学进行“测量金属块运动速度”的实验。 （1）本实验主要测量工具如图所示，a图读数为______； b图器材名称______，量程为______，分度值为______，本实验的实验原理是______。 （2）完成表格第三、第四列数据和栏目的填写。 过程 时间 路程 ______     ______ \     ______ \     ______ \     ______ \     ______ \ （3）根据测量的数据，可以判断出金属块在______到______填写字母间做匀速直线运动。你的判断依据是______。 （4）下列图像中能正确反映金属块做匀速直线运动情况的是______。 A B C D 【即练2】“区间测速”是加大道路限速监控管理的一种方式，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。 【实验室测速度实验】如图甲是“测量小车运动的速度”实验装置。 （1）为了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）图甲中秒表每格时长为1s，该次实验中秒表指针旋转不足一圈，小车从A点由静止下滑，到达C点，所用时间为2.8s，则小车通过BC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________（选填“大”或“小”）。 【解决生活实际问题】如图乙是高速公路上的区间测速提示牌。 （4）在遵守交通规则的前提下，汽车通过该区间的时间不能少于________小时。 知识点02 物体运动图像 在物理中常采用数学图象方法，把物理现象或物理量之间的关系表示出来，这种方法称为图象法。 1. 匀速直线运动的s-t图像 用横坐标表示时间t，纵坐标表示路程s，就得到了s-t图象。该图象是过原点的 直线，物体通过的路程与时间成 比，表示物体做匀速直线运动；同一图象中直线的倾斜度越大，表示物体的 越大，如图甲所示，速度va vb。图乙中随时间的增加路程不变，表示物体 。 s-t图像 甲 乙 （2）匀速直线运动的v-t图像 用横坐标表示时间，纵坐标表示速度，就得到了v-t图象。匀速直线运动的v-t图像是一条与t轴 的直线，说明做匀速直线运动的 是不变的。 v-t图象 在v-t图象中，同一坐标系，截距越大，速度越大。如图所示，随时间的增加速度不变，表示物体做匀速直线运动，且v甲 v乙（选填“>”或“<”）。 （3）s-t或v-t图像的应用 ①读出任一时间内物体通过的路程或通过一段路程所用的时间。 根据如图甲所示的图像，物体甲在5s内通过的路程为 m. ②求出做匀速直线运动物体的速度，比较运动的快慢情况 如图乙所示，甲、乙的速度分别为： v甲＝_______m/s v乙＝__________m/s 故v甲 v乙（选填“>”或“<”）。 ③在同一坐标系中比较运动的快慢 如图所示，时间相同t=t2时，比较路程：因为s2＞s1，所以A物体运动的快。路程相同s=s1时，比较时间：因为t1＜t2，所以A物体运动的快。 ④在不同坐标系中比较运动的快慢 如图所示，甲乙的速度分别是： v甲＝________m/s v乙＝_________m/s 所以v甲 v乙（选填“>”或“<”）。 【例1】甲、乙两车在某一平直公路上，从同一地点同时向东运动，它们的s-t图像（路程-时间图像） 如图所示。则下列判断错误的是（　　） A．甲、乙都在做匀速直线运动 B．甲的速度小于乙的速度 C．若以乙为参照物，甲往东运动 D．经过4s，甲乙相距8m 【探究归纳】运动图像主要包含s-t（路程-时间）和v-t（速度-时间）两类 1. 看清横坐标和纵坐标对应的物理量，确认是‌s-t图像还是v-t图像‌，同时注意单位标注； 2. 明确两类图像都只描述直线运动，不代表物体的实际运动轨迹； 3. 核心分析要素：轴、线、斜率、点、截距、交点（v-t额外需关注面积）。 【即练1】如图所示是甲、乙两辆车同时同地同方向做匀速直线运动的s-t图像，由图像可得到甲车的速度为______米/秒，甲车在第5秒内所通过的路程为_______米。以乙车为参照物，甲车是_______的（选填“静止”或“运动”）。当两车相距200米时，甲车恰好运动了________秒的时间。 【即练2】通往浦东国际机场的迎宾高速全长约18km，限速100km/h。 （1）求汽车通过这段高速的最短时间tmin=___________分钟。（需要有计算过程） （2）有甲、乙两辆汽车在这段高速的两端同时出发并相向而行，甲车的s-t图像如图所示，乙车的速度大小为20m/s，求经过多少时间两车相遇？ 一、选择题 1. 小物家、小理家和博物馆，在同一直线上，小理家离博物馆1.8km，小物早出发5分钟，却比小理晚到5分钟，两人运动的s-t图如图所示。下列说法正确的是（　　） A．小物家离小理家一定是3km B．小物家离小理家可能是0.9km C．小物家离博物馆可能是1.2km D．小物家离小理家可能是0.6km 2. 甲车从M点、乙车从N点同时相向运动，它们的s-t图象分别如图（a）（b）所示。当甲乙相遇时，乙距M点8m。若甲、乙的速度分别为v甲、v乙，M、N间的距离为s，则（　　） A．v甲<v乙，s=24m B．v甲>v乙，s=24m C．v甲<v乙，s=12m D．v甲>v乙，s=12m 二、填空题 3. 甲、乙、丙三辆小车同时、同地向同一方向运动，它们运动的图像如题图所示，由图像可知：运动速度相同的小车是________和________；经过5s，跑在最前面的小车是________。 4．“测量物体运动的速度”的实验原理是______，需要的实验器材有______、电子秒表、电动机、细线、钩码和铁架台等。 5. 某物体做匀速直线运动，其s-t图像如图所示。求： （1）该物体的速度v=_____________； （2）物体20s内通过的路程s=_________。 三、实验题 6．“测量钩码匀速上升的速度”中，如图所示：需要测量钩码______和上升的时间，实验原理：______。 7．如图所示中实验器材的名称是____________。某同学用打点计时器分别从A、C两点开始打出了甲、乙两条纸带，如图所示，比较甲、乙两纸带的打点情况，乙纸带是_______直线运动（均选填“加速”、“减速”或“匀速”）。甲纸带从A点到B点所用的时间为_________秒，比乙纸带从C点到D点的时间_________（选填“多”、“少”或“一样”）。 8．某小组同学正在做“测量物体运动的速度”的实验。 （1）小组成员想用如图所示装置完成实验，需要补充的实验器材还有：__________；测量物体运动速度的原理是________。 （2）小组成员设计了以下实验操作步骤来测量钩码上升的速度： ①钩码每经过一个标记线记录一次时间； ②在刻度尺上每隔10cm贴一条标记线； ③将钩码对齐标记线O处，打开电动机，同时开始计时； ④刻度尺紧靠铁架台的立柱，平行于细线放置。 请将上述实验操作步骤按照正确顺序排列：____________。其中，步骤______可能会对实验产生影响，请写出调整改进的方法：_________________。 9．在“测量物体运动速度”的实验后，某小组同学受到启发，想要测量物体在斜面上的运动速度，他们采用了一带有刻度尺的长木板，搭建实验装置如图所示： （1）“测量物体运动速度”实验的原理是____，需要用到的测量工具有刻度尺和___； （2）如图所示，小车从A到B经过的路程为_____cm，若AB段用时2s，则小车AB段的速度为_________m/s；测量出小车从A到C用时2.8s，则小车在BC段的速度_________（选填“大于”“小于”“等于”）小车在AB段的速度； （3）通过缩短路程测量的间隔，小组成员发现小车沿斜面下滑时速度会不断变化，实验测得AB段的速度和BC段的速度只能粗略反映小车的运动快慢，小组成员画出了小车从A到C的图像的大致情况。其中与事实相符的是（　　） A． B． C． D． 10．某小组同学测量物体运动速度的装置如图所示。 过程 O→A段 O→B段 O→C段 O→D段 O→E段 累计距离（cm） 10 20 30 40 50 累计时间（s） （1）测量速度的原理是________； （2）某同学用秒表记录了钩码从O点出发到达A、B、C、D、E五处的每一段的累计时间，分别为：3.67s，6.17s，8.67s，11.17s，13.67s。该同学测量的数据中13.67s为________段的运动时间，B→C段钩码速度为________m/s。 11. 如图甲所示是“研究气泡的运动速度”的实验装置，先将玻璃管右端抬高，使气泡处在右端，再将右端放到桌面上，观察气泡的运动情况。 （1）气泡运动过程中，若以气泡为参照物，玻璃管的塞子是_________（选填“运动”或“静止”）的； （2）为了判断气泡是否做匀速直线运动，需要对气泡运动时的相关物理量进行测量，为了便于测量，应使气泡在管内运动得较________，采取的措施是图甲中玻璃管左端______（选填“多”或“少”）垫木块，并且标记起点O点时应该离玻璃管底部稍_______（选填“近”或“远”）一些； （3）实验中气泡经过O点开始计时，测出气泡从O点运动到距O点20cm处、40cm处、60cm处、80cm处所用时间分别为10.0s、20.0s、30.0s、40.1s；根据测量结果，以路程s为纵坐标，时间t为横坐标，在图乙中画出气泡运动的s-t图像________； （4）根据s-t图像可判断：气泡上升一段距离后，其运动的路程与时间近似成_________比，气泡做_________运动。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $