第4节 速度的测量（培优教学课件）物理新教材人教版八年级上册

该初中物理课件聚焦“速度的测量”核心知识点，以交警区间测速原理设问导入，衔接速度公式v=s/t，通过测量小车运动的平均速度实验，构建从概念理解到实验操作再到实际应用的学习支架。 其亮点在于实验探究中注重误差分析（如反应时间延迟及减小误差四法）和方案优化（间接测量后半程速度），体现科学探究与科学思维。结合区间测速、导航软件等生活实例深化物理观念，学生能掌握规范实验方法，教师可依托详细步骤与分层练习提升教学效率。

物理八年级上册 • 人教版 第一章 　机械运动 第4节 　速度的测量 导入新课 思 考 　　交警通过区间测速判断车辆是否超速，依据的是什么物理原理？有人说“只要我瞬时速度不超过70km/h就不会被处罚”，这种说法对吗？ 学习目标 物理观念 1. 通过实验加深对速度概念的理解。 2. 能尝试运用速度的知识解决简单问题。 科学思维 经历测量小车运动速度的过程，学会利用物理公式间接测量物理量的科学方法，发展科学思维。 实验探究 在测量速度的过程中，进一步熟练掌握刻度尺、秒表的使用，会利用实验获得的证据完成实验目的，发展实验探究能力。 科学态度与责任 在测量小车运动速度的实验过程中，体会交流与合作的重要性，养成尊重事实、严谨规范的科学态度。 重点难点 教学重点 科学难点 能用刻度尺正确测量物体运动的路程，能用秒表正确测出物体通过该段路程所用的时间，并利用公式计算出速度。 1. 通过练习，熟练掌握长度和时间的测量，加深对速度的认识。 2. 通过交流评估，改进方案，减小误差并找到正确测量下段路程平均速度的方法。 学习内容 01 02 测量小车运动的平均速度 小车下滑过程中速度变化 第4节 速度的测量 测量小车运动的平均速度 一、测量小车运动的平均速度 　　从公式　　　　可知,测算平均速度一般需要测量路程和时间两个物理量。在公路一段固定距离的路段两端分别放置一个摄像头，当车辆经过这两个摄像头时都会被拍照。系统根据这两张照片的拍摄时刻就能算出车辆通过这段距离的时间，从而算出车辆的平均速度。这就是区间测速的原理。 一、测量小车运动的平均速度 区间测速的原理 　　从公式 知，测算平均速度需要测量路程和时间两个物理量。在公路一段固定距离的路段两端分别放置一个摄像头，当车辆经过这两个摄像头时都会被拍照。系统根据这两张照片的拍摄时刻就能算出车辆通过这段距离的时间，从而算出车辆的平均速度。 本节课我们通过实验测量物体的平均速度，揭开区间测速的秘密。 一、测量小车运动的平均速度 1. 实验: 测量小车运动的平均速度 实验目的：测量小车通过斜面全程的平均速度 实验思路：用刻度尺测量小车运动的路程，用秒表测量小车通过这段路程所用时间，依据公式v=s/t，即可算出小车在这段时间内运动的平均速度。将长木板的一端用木块 垫起，搭建一个斜面，使它保持很小 的坡度。实验装置如图所示，小车可 在这个斜面上运动。 一、测量小车运动的平均速度 实验原理： 实验器材：刻度尺 （测路程）、 停表 （测时间）； 小车、斜面、木块、金属挡板（辅助与实验装置）。 长木板 木块 小车 金属片 刻度尺 停表 一、测量小车运动的平均速度 【实验操作要点】 核心问题：小车通过的路程是斜面的总长度吗？ 答案：不是。需以小车自身为参照进行测量。 规范操作： 以小车车身上同一固定点（如车头）为参照 •起点：小车车头对齐斜面顶端刻度线； •终点：小车车头撞击金属挡板时的刻度线。 严禁“首尾不一致”测量！ 不能以车尾为起点、车头为终点。 这种操作会导致测得的路程数值比真实值偏大，从而让整个实验数据失去参考价值。 一、测量小车运动的平均速度 实验设计：规范设计数据记录表格 路程s/m 时间t/s 平均速度v/(m·s-1) 一、测量小车运动的平均速度 实验过程： ①将长木板一端用木块垫起，搭建一个斜面，使它保持一定的坡度。 ②把小车放在斜面顶端，用_____测出小车通过斜面全程的路程， 记为___； ③释放小车，用_____测出_________________________，记为___； ④根据测量数据，用公式________计算出小车通过斜面全程的平均速度v，并记录在表格中。 s 刻度尺 秒表 小车通过斜面全程所用的时间 t 一、测量小车运动的平均速度 路程s/m 时间t/s 平均速度v/(m·s-1) 0.70 1 = 0.70m 1s = 0.7m/s 0.7 一、测量小车运动的平均速度 哪个物理量的测量误差最大？ 最大误差量：时间 ( t ) 原因分析：人眼观察到小车撞击挡板，再通过神经传递给大脑发出指令按压停表，这个过程存在明显的“反应时间延迟”，通常约为0.1-0.2秒，对极短的运动时间影响显著。 【减小误差的有效方法】 减小斜面坡度 让小车速度变慢，延长运动时间， 降低反应时间占比。 增加斜面长度 增大测量基数，使偶然误差在计算中被“稀释”。 使用精密工具 如电子停表、光电门计时器，消除人为反应误差。 多次测量求平均抵消随机因素带来的正负偏差，提高准确度。 一、测量小车运动的平均速度 改进实验（减小坡度） 　　降低斜面一端的高度，人为减小斜面坡度，保持路程不变，重复全程平均速度测量实验。 路程s/m 时间t/s 平均速度v/(m·s-1) 0.70 2.4 = 0.70m 2.4s = 0.29m/s 0.29 一、测量小车运动的平均速度 2. 实验: 小车下滑过程中速度如何变化？ 实验猜想： ①小车下滑速度保持不变（匀速直线运动） ②小车下滑速度越来越快（加速直线运动） ③小车下滑速度越来越慢（减速直线运动） 实验思路： 　　要验证速度变化，需要测量小车在不同路段（如：全程、上半程、下半程）的平均速度，通过比较它们的大小，从而推断小车运动状态。 一、测量小车运动的平均速度 问题讨论：同学进行了两种方案尝试，分析该方案是否可行 方案1 前半程 后半程 测量小车从A点由静止出发，到达C点的路程s2和时间t2。 测量小车从C点由静止出发，到达B点的路程s3和时间t3。 错误原因： 小车在C点的初速度为0，与从A点滑下经过C点时的速度完全不同，改变了实验的初始条件。 这种方案是否正确? 不正确 一、测量小车运动的平均速度 方案2 前半程 后半程 测量小车从A点由静止出发，到达C点的路程s2和时间t2。 小车从A点由静止出发，经过C点开始计时，到达B点停止计时，此为通过后半程的时间t3。 错误原因：存在严重的“人眼反应误差”。从看到小车到达C点到按下秒表，存在约0.1-0.2秒的延迟，导致时间测量严重失真。 这种测量方法在实际操作中是否可行呢? 不可行 一、测量小车运动的平均速度 正确方案：间接测量 利用数学计算避免测量难点 1. 先测出全程(A→B)：路程s1、时间t1 2. 再测出前半程(A→C)：路程s2、时间t2 3. 通过计算求出后半程(C→B)：路程s3、时间t3 • 后半程路程：s3 = s1 - s2 • 后半程时间：t2 = t1 - t2 • 后半程速度：v3 = s3 / t3 一、测量小车运动的平均速度 实验过程： ①将金属片移动至中部C点，测量出小车从斜面顶端A点到金属片的距离s2，并测量出小车通过该路程所需的时间t2，并计算出小车通过上半段路程的平均速度v2，并记入表中。 ②通过计算得出小车从金属片C点到 斜面底端B点的距离s3和小车通过该 路程所需的时间t3，以及小车通过上 半段路程的平均速度v3，并记入表中。 一、测量小车运动的平均速度 实验数据记录 运动路段 路程s/m 时间t/s 平均速度v/(m·s⁻¹) s1(A→B) 0.70 2.4 v1＝0.29 s2(A→C) 0.35 1.5 v2＝0.23 s3(C→B) 0.35 0.9 v3＝0.39 实验结论：小车沿斜面下滑时，做变速直线运动，且数值上越来越大，说明速度越来越快。 v1 v2 v3 < < 一、测量小车运动的平均速度 a.斜面倾角不同；b.运动情况不同；c.实验有误差。 1．在实验中为什么斜面的坡度不宜过大？ 2．如何得出小车在整段路程中，后半段的平均速度？ 3．各组速度不同，其原因是什么？ 根据公式：　　　 计算。 不让小车滑得太快，方便测量时间。 交流与讨论 一、测量小车运动的平均速度 3. 平均速度在生活中的应用 原理：测量车辆通过某区间的总路程和总时间，通过公式计算平均速度。 结论：只要区间内的平均速度不超过限速，就不会被判定为超速。 误区纠正：“瞬时速度不超速就不会被罚”的说法是错误的。 （1）区间测速 一、测量小车运动的平均速度 （2）导航软件测速 　　常用的手机或车载导航软件，在行驶中实时显示的“平均速度”，正是基于卫星定位系统，实时记录行驶的路程和时间， 为你计算出的平均速度，帮助驾驶员了解驾驶效率和是否超速。 导航显示速度 全球卫星导航系统 一、测量小车运动的平均速度 　　交警常用的雷达或超声波测速仪，是通过发射并接收反射波，利用多普勒效应，快速计算出车辆在某一时刻的瞬时速度，常用于路口或路段的定点测速。 （3）超声波/雷达测速 一、测量小车运动的平均速度 【典例1】（2025•巴中）在进行排球训练时，将排球竖直向上抛，每隔0.1s的位置如图所示；假设排球运动至甲处时，所受所有外力都消失，则推测排球从甲处开始的运动情况及每隔0.1s的位置正确的是（　　） A．A B．B C．C D．D B 一、测量小车运动的平均速度 【典例2】（2025•山西）污水净化处理工艺中，气浮技术是利用气泡吸附悬浮污染物的原理，实现对污水的固液分离。小亮查阅资料得知，气泡在污水中上升速度会影响净化效率。他设计 了测量气泡在水中运动速度的实验。 实验思路：（1）用刻度尺测量气泡运动的路程，用 ______________测量气泡运动的时间，依据公式_______ 可算出气泡运动的速度。 秒表（或秒表） 一、测量小车运动的平均速度 实验过程：在一根透明的玻璃管内注满水，两端用橡胶塞密封，竖直放置；用注射器从玻璃管底部注射一个小气泡，当气泡运动到A点开始计时，并用记号笔做标记；每隔2s标记气泡到达的位置，获得实验记录如图所示。 （2）气泡从A点运动到B点的平均速度为 cm/s。 （3）分析实验数据可知：气泡在水中沿直线从A点到B点做 运动，你判断的理由是 。 匀速直线 相同的路程所用的时间相同 5 三、课堂小结 测量物体平均速度的实验报告 实验目的 实验原理 实验结果 实验器材 实验步骤 实验数据记录表格 1. 短跑运动员在某次百米赛跑中测得5秒末的速度为9.0m/s, 10秒末到达终点的速度为10.2m/s,则下列说法正确的是（　　） A．在前5秒内运动员的平均速度为4.5 m/s B．在后5秒内运动员的平均速度为9.6m/s C．在本次百米赛跑中运动员的平均速度为10.0 m/s D．在本次百米赛跑中运动员的平均速度为9.6 m/s C 四、练习与应用 四、练习与应用 【解析】A、由速度公式v=s/t，前5s内的路程未知，所以前5s的平均速度不能求出。故A项错误； B、由速度公式v=s/t，后5s内的路程未知，所以后5s的平均速度不能求出。故B项 错误； CD、由速度的公式v=s/t，得到百米赛跑运动员的平均速度为：　　　　　　　　 ，故C项正确、D错误； 故选：C。 2. 在“测量物体运动的平均速度”的实验中，小龙和小刚测量小东跑 50m的平均速度。 （1）小龙和小刚用_____（填一种测量工具）在室外测出50m的路程； （2）小刚担任计时员，他用秒表测量小东跑步的时间； 小龙担任发令员，发令后，小东跑完50m的路程， 小刚计时如图所示，则小东跑50m所用的时间为___s； （3）计算出小东跑50m的平均速度是_____m/s。 卷尺 四、练习与应用 6.25 8 四、练习与应用 【解析】 （1）要在室外测出50m的路程，由于测量的路程较大，因此应选择卷尺来测量路程； （2）由图可知，秒表中间小盘的分度值是0.5min,指针在0min和1min之间；大盘的分度值是0.1s,而大盘指针在8s,因此秒表读数为8s； （3）小东跑50m的速度： 故答案为：（1）卷尺；（2）8；（3）6.25。 3. 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。那么： （1）要完成实验，需要用到的测量工具有______和______。 （2）实验依据的原理是_________。 （3）在测量小车到达B点的时间时， 如果小车过了B点才停止计时，这样 测得AB段的平均速度vAB会______ （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 刻度尺 四、练习与应用 停表 偏小 （4）为了测量小车运动过程中下半段的平均速度，某同学让小车从B点由静止释放，测出小车到达C点的时间，从而计算出小车运动过程中下半段的平均速度。他的做法正确吗？_____（选填“正确”或“错误”）。 （5）实验中为了方便计时，应使斜面的坡度较_____点 （选填“大”或“小”）。 （6）已知图中AB段的路程，如果测得时间tAB=2s,则AB段的平均速度vAB=_____cm/s。 错误 四、练习与应用 小 20 【解析】（1）（2）本实验依据的原理是v=s/t；由公式可以看出实验过程中主要测量的物理量为路程和时间，用到的测量工具为刻度尺和停表； （3）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v=s/t知，平均速度会偏小； （4）所测时间不是运动过程中下半程的时间；小车从A到C的过程中通过B点时的速度不为0；小车通过AC段的时间与AB段的时间之差才是下半程BC段的时间，因此他的做法不正确； （5）实验中为了方便计时，要使物体运动速度慢一些，所以斜面坡度要小； （6）小车运动距离sAB=80.0cm - 40.0cm=40.0cm，tAB=2s, 小车通过AB段的平均速度：vAB = sAB/tAB = 40.0cm/2s = 20cm/s 故答案为：（1）刻度尺；停表；（2）v=s/t；（3）偏小；（4）错误；（5）小；（6）20。 四、练习与应用 4. 某物体做直线运动的情况如图所示，它在OA段的速度大小为_____m/s；它在BC段的速度_____OA段的速度。 （填：“大于”、“小于”或“等于”） 小于 0.05 四、练习与应用 四、练习与应用 【解析】 物体OA段的速度：v1 = s1/t1 = 5cm/1s = 5cm/s = 0.05m/s； 物体在BC段的速度：v2 = s2/t2 = 4cm/1s = 4cm/s = 0.04m/s； 所以，物体在BC段的速度小于OA段的速度。 故答案为：0.05；小于 1．物理兴趣小组自制了一个每秒滴下2滴水的“滴水计时器”。如图甲所示，把滴水计时器固定在玩具车上，并把玩具车放置在水平木板上，释放玩具车后，水滴在木板上的位置如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．玩具车做匀速直线运动 B．在记录数据时，A、D间距离应记为7.00cm C．玩具车在A、D间的平均速度是0.04m/s D．玩具车在BD间的平均速度小于AC间的 平均速度 五、提升训练 C 【解析】 A．由于滴水计时器每秒滴下2滴水，即每0.5s滴一滴水；从图乙可以看出，相邻水滴之间的距离逐渐增大，说明玩具车的速度在增加，因此玩具车做加速直线运动，故A错误； B．由图乙可知，1cm之间有10个小格，则每个小格代表0.1cm,即刻度尺的分度值为0.1cm,读数时需估读到分度值的下一位，A点对应的刻度是1.00cm,D点对应的刻度是7.00cm,则A、D间的距离为：s = 7.00cm - 1.00cm = 6.00cm，故B错误； C．A、D间的距离为s = 6.00cm = 0.06m，A、D之间有3个间隔，每个间隔0.5s，则玩具车在A、D两点间行驶的总时间 t = 3×0.5s = 1.5s；玩具车在A、D间的平均速度为： v = s/t =0.06m/1.5s = 0.04m/s，故C正确； D．BD和AC间各有2个时间间隔，则玩具车在BD和AC间运动的时间相同；玩具车做加速直线运动，由图可知，BD间的路程大于AC间的路程，由v=s/t可知，BD间的平均速度大于AC间的平均速度，故D错误。 故选：C。 五、提升训练 2．现在开展锻炼的人越来越多。小柯妈妈进行的是2米/秒的快走，小柯进行的是7.2千米/小时的慢跑。下列关于俩人速度的说法正确的是（　　） A．小柯跑的比妈妈走的快 B．妈妈走的比小柯跑得快 C．相同的时间内，两人运动的路程是相同的 D．以上说法都不正确 C 五、提升训练 【解析】 小柯妈妈快走的速度v妈=2m/s=2×3.6km/h=7.2km/h，与小柯慢跑的速度是相同的，所以两人运动一样快；根据公式s=vt可知，相同的时间内，两人运动的路程是相同的，故C正确，ABD错误。 故选：C。 五、提升训练 3．把两张相当的纸分别做成纸团和纸锥，让它们从零刻度线位置 同时自由释放，用每0.2s拍照1次的频闪相机拍得如图所示的照片。 （1）纸团在做_____直线运动，在下落的过程中， 以纸团为参照物，纸锥沿竖直方向向_____运动。 （2）从开始释放到0.6s这段时间内，纸团比纸锥 的平均速度_____（选填“大”或“小”）。 （3）从A点运动到E点，纸锥的平均速度为_____cm/s。 62.5 五、提升训练 大 变速 上 【解析】（1）由图可知，纸团在相同的时间内通过的路程逐渐变大，所以纸团的速度越来越大，纸团做变速直线运动； 纸团和纸锥从同一个位置向下运动，且在相同的时间内，纸团通过的路程比纸锥大，说明纸团运动的速度比纸锥大，所以通过观察照片，以纸团为参照物，纸锥是向上运动的； （2）从开始释放到0.6s这段时间内，纸团通过的路程为40cm，纸锥通过的路程为35cm，由公式v=s/t可得，纸团的平均速度大； （3）刻度尺的分度值为1cm，从A到E过程中，纸锥通过的距离为50.0cm，运动的时间为t=4×0.2s=0.8s，则从A点运动到E点，纸锥的平均速度为： v=s/t=50.0cm/0.8s=62.5cm/s。 故答案为：（1）变速；上；（2）大；（3）62.5。 五、提升训练 4．汽车在出厂前要进行测试，某次测试中，先让汽车在模拟山路上以5m/s的速度行驶800s,紧接着在模拟公路上以15m/s的速度行驶3000m,求： （1）求该汽车在模拟山路上行驶的路程； （2）求该汽车在模拟公路上行驶的时间； （3）求该汽车在这次整个测试过程中的平均速度。 五、提升训练 五、提升训练 【解析】 （1）由v=s/t可得，汽车在前800s行驶的路程：s1=v1tl=5m/s×800s=4000m； （2）汽车以15m/s速度在模拟公路上行驶的时间： （3）汽车在这次整个测试中的总路程：s=s1+s2=4000m+3000m=7000m, 汽车在这次整个测试中的平均速度： 答：（1）该汽车在模拟山路上行驶的路程为4000m； （2）该汽车在模拟公路上行驶的时间为200s （3）该汽车在这次整个测试过程中的平均速度为7m/s。 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 $