1.4 速度的测量（导学案）物理新教材人教版八年级上册

该初中物理导学案聚焦“速度的测量”，核心内容包括平均速度测量原理（v=s/t）、实验操作及拓展测速方法。以公路区间测速实例导入，衔接自主预习的刻度尺、秒表使用，通过实验探究构建从基础测量到误差分析的学习支架。 以科学探究为主线，分组实验明确分工培养协作能力，误差分析强化严谨态度，拓展传感器等现代测速技术激发兴趣。习题结合生活实际（如区间测速例题），提升科学思维与解决问题能力，落实物理观念与科学态度。

1.4 速度的测量 （导学案） 【学习目标】 1. 通过实验加深对速度概念的理解，尝试用速度的知识解决简单的问题。 2. 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。 3. 在测量速度的过程中，进一步熟练掌握刻度尺、秒表的使用，会利用从实验中获得的证据完成实验目的，发展实验探究能力。 4. 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。 【学习重点】测量平均速度。 【学习难点】用位置传感器测量速度。 【自主预习】阅读教材第25页第4节《测量平均速度》，并完成以下内容： 1．使用刻度尺测量长度时，首先要了解它的 和 。 2. 秒表的使用方法：第一次按动“ 按钮”，长短指针开始转动；第二次按动“暂停按钮”，长短指针暂时停止转动；第三次按动“ 按钮”，长短指针迅速回到零点。 3．秒表的读数：示数=小表盘示数（ ）+大表盘示数（ ）。若小表盘分针不过半，按照 s读数；若小表盘分针过半，按照 s读数。 4. 测量小车的平均速度，实验原理是v＝ ；测量的物理量是 和 ；需要的测量器材是： 和 。 【探究新知】 探究一、测量小车运动的平均速度 【引入】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（如图），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? 【分析】从公式v=s/t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。 想一想：应该怎样测量物体的速度?下面我们来实际测量一个沿斜面下滑的小车的平均速度。 1. 实验思路 【问题】我们要测量小车运动的平均速度。请你想一想： （1）实验的原理是什么? （2）实验需要的器材有哪些? （3）实验的步骤如何? （4）实验结论是什么? 【总结】（1）我们可以用刻度尺测量小车运动的路程s，用秒表测量小车通过这段路程所用的时间t，依据公式v= s/t，就可以算出小车在这段时间内运动的平均速度。 我们可以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。 （2）实验目的：用刻度尺和停表测小车的平均速度。 （3）实验原理：v＝，需要测量的物理量是路程s和时间t。 （4）实验器材：斜面、木块、小车、刻度尺、电子秒表或停表、金属挡板等。 【想一想】你能说出各个器材的作用吗？搭建斜面时，对斜面的坡度有什么要求？ 【总结】 （5）实验器材的作用 ①斜面的作用：使小车能够自由下滑。 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 。 （6）实验注意事项 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 大，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. 实验过程 （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 s1= s2= 时间 t1= t2= 平均速度 V1= v2= 【问题】怎样得到下半段的平均速度？ 【分析】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＝s3/t3算出小车通过下半段的平均速度v3。 3. 学生分组实验 （1）做好小组内人员的分工，一位同学操作小车，一位同学操作停表，一位同学记录数据，要分工明确，并协调好。 （2）在正式实验前，先练习用停表计时，方法是：先将小车放于斜面顶端，将金属片置于斜面底端，并开始倒计时：“5、4、3、2、1、0”，读到“0”时操作小车的同学释放小车，负责计时的同学同时启动停表计时，当听到小车撞击金属片的声音时，立即按下停表，并报出数值。应练习几次，熟练以后会使测量的结果更准确些。 4. 分析论证 【展示实验数据】 路程 s1=70.0cm s2=35.0cm 时间 t1=2.5s t2=1.6s 平均速度 v1= cm/s v2= cm/s 【进行计算】（1）计算全程、上半段的平均速度： 全程的平均速度 v＝= cm/s 上半段的平均速度 v＝= cm/s （2）计算下半段的平均速度 下半段路程 s3=35cm，小车通过下半段路程所用时间 t3=t1-t2= s， 下半段的平均速度 v3＝= cm/s （3）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 直线运动。 ②各段路程的平均速度 （选填“相等”或“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，提出可以把小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】原来当小车从斜面顶端下滑过程中，到达中部的速度并不为零。现在如果让小车从中部由静止释放，到达底端的时间，并不等于原来下半程的时间，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 （选填“相等”或“不相等”）。 【例题1】如图是“测量小车平均速度”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、C点的时间，即可求出不同路段的平均速度。 （1）小车所放的斜面应保持较_____的坡度，这样小车在斜面上运动时间会______（选填“长”或“短”）些，便于测量时间。 （2）小车从斜面顶端运动到底端的过程中，小车做的是_____（选填“匀速”或“变速”）直线运动。 （3）小车在AC段的平均速度vAC＝_____m/s。 （4）若小车经过A点后才开始计时，vAC的测量值与真实值相比会_____（选填“偏大”、“偏小”或“相等”）。 探究二、拓展实验：用传感器测量物体运动的速度 1. 用传感器测量物体运动的速度 【实验目的】①测量小车在斜面上运动的速度；②测量人的手掌移动时速度的变化情况。 【实验器材】位置传感器、小车、斜面、计算机等。 【实验原理】如图所示，A为可在斜面上自由移动的小车，B为固定在斜面一端的传感器。传感器利用超声波可以测出在不同时刻小车与它的距离，然后计算机再根据时间就可以算出运动的小车在不同位置时的速度。 如果将传感器放置在合适的位置，实验者面对传感器，前后行走，就可以在计算机屏幕上观察实验者行走的速度。 【进行实验】 （1）调节传感器的位置，使传感器的激光对准小车，让小车从斜面上滑下，观察计算机显示速度波形的变化情况。 （2）将手掌放在位置传感器前，来回移动手掌，观察计算机显示速度波形的变化情况。 【实验结论】 通过速度变化图像，我们发现小车的速度不断变大，后减为零。通过速度变化图像，我们发现手掌移动的速度在不断变化。 【分析论证】传感器测距离配合计算机测速的优点： ① 位移传感器可自动测出各时刻的距离； ② 计算机可以根据距离和对应时间信息，自动算出速度； ③ 计算机可以直接显示出速度～时间图像。 【例题2】小明同学用如图甲的装置研究小车在斜面上的运动。他将小车从坡顶A处静止释放，测出小车从A滑到坡底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滑到中点B处的时间t2＝1.8s。 （1）通过小明的测量数据可以判断，小车在前半程的平均速度______全程的平均速度（“大于”、“等于”或“小于”） ； （2）小明想测量小车在整个运动过程中后半段的平均速度，他应该将小车从______处静止释放，并在B处开始计时，在C处停止计时（选填“A”或“B”）； （3）物体运动的情况还可以通过另一种办法即时测定、显现出来。位置传感器利用超声波测出不同时刻小车与它的距离，计算机就可以算出小车在不同位置的速度（如乙图）。屏幕图象如丙图，横轴为时间，纵轴为速度，通过图象可以看出，t=2.5s时小车的运动速度为______ m/s；小车在斜面上滑下时做______（选填“匀速直线”或“加速直线”）运动。 探究三、一些其它测距、测速的方法 1. 超声波测距 【活动】阅读课本第27页“科学世界——超声波测距”，了解测距的原理。 【分析】如图所示，发射器向被测物发射超声波，在发射的同时开始计时。超声波传播过程中遇到被测物会被反射，接收器收到反射波就停止计时。根据计时器记录的时间t及超声波传播的速度v，仪器就能自动计算出发射点与被测物之间的距离s= 。 如果被测物是运动的物体，超声波测量仪还可测出物体移动的速度。 2. 超声波测速 （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。 3. 雷达测速 雷达工作原理与声波之反射情形极类似，差别只在于其所使用之波为一频率极高之无线电波，而非声波。测速雷达主要系利用多普勒效应原理：当目标向雷达天线靠近时，反射信号频率将高于发射机频率；反之，当目标远离天线而去时，反射信号频率将低于发射机率。如此即可借由频率的改变数值，计算出目标与雷达的相对速度。 【例题3】高速公路实现“区间测速”全覆盖。就是测算出汽车在某一区间行驶的平均速度，如果超过了该路段的最高限速，即被判为超速。若监测点A、B相距15km，全程限速，一辆轿车通过两个监测点的时间如图所示。求： （1）轿车通过两个监测点所用的时间为______； （2）通过计算说明，采用“区间测速”，这辆轿车在该路段会不会被判超速？ （3）若要确保通过AB路段区间测速不会被判超速，则通过AB路段时间最短用时多少s？ 4. 频闪摄影 频闪摄影又被称为连闪摄影，是研究物体运动时常用的一种实验方法。摄影在暗室中进行，闪光灯每隔0.02s闪亮一次，底片就记录下这时物体的位置。 如图所示，苹果从A处下落到D处各段所用的时间是 tAB= tBC= tCD=0.02s tAD=0.02s×3=0.06s 计算苹果在各段的平均速度： 苹果在全程的平均速度： 因为s1< s2< s3，t1= t2= t3，所以苹果下落的速度是越来越大。 频闪摄影 例题4图 【例题4】如图所示是小球从静止开始下落时的频闪摄影照片，照相机拍照时每隔0.02s曝光一次，此过程中，小球下落的平均速度大约是_____m/s。从图中可以看出小球在做_____速运动，原因是：相同时间内，小球_______________。 【课堂总结】 1.4 速度的测量 【课堂练习】 1．在“测量小车运动的平均速度”的实验中。 （1）妍妍在斜面上选定了间距均为20.00cm的A、B、C、D、E五个位置进行测量，将测得的数据填入下列表格中。 从A点开始的路程s/cm 20 40 60 80 从A点开始计时的时间t/s 5.0 10.0 15.0 （2）用秒表测得AE段所用的时间如图所示，读数是 s。 （3）请在坐标系中描点并作出小车运动的s-t图像 。 （4）由图像可以看出，小车在AE段近似做 （选填“匀速”或“变速”）直线运动。 （5）完成实验后，妍妍在评估时意识到，时间不容易测准，导致测量速度不准确，以下做法中能减小测量误差的是________。 A．适当减小斜面的倾角 B．适当减小选定位置的间距 C．用光电计时器代替电子停表 D．用传感器测量物体运动的速度 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．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．为了研究物体的直线运动，小龙同学自制了一个每秒滴下2滴水的“滴水计时器”。她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，用来测量玩具车运动的速度，如图甲所示。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．小车做匀速直线运动 B．小车从A点运动到D点用时2秒 C．小车从A点运动到C点平均速度为1.2 m/s D．BD段平均速度大于AC段平均速度 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．小桥同学用图甲所示的装置研究小车在斜面上的运动。 （1）实验中还需要的测量工具是 ；实验时发现小车运动时间太短，为了更方便计时，应将支撑木块 （选填“向右”或“向左”）适当移动； （2）测出小车从处滑到C处的时间tAC =2s，则小车在AC段的平均速度vAC = m/s； （3）想测量小车在整个运动过程中后半段的平均速度，小桥应该将小车从 （选填“A”或“B”）处静止释放； （4）如果过了A点后才开始计时，B、C点计时均准确，则会影响vAB、vBC、vAC三者中的 （选填“1”、“2”或“3”）个； （5）另一同学利用位置传感器测出小车实时距离，再用计算机算出速度，如图乙所示。小车从A处滑到C处的过程，传感器的屏幕图像如图丙所示。由图像可知，小车沿斜面下滑时做 （选填“匀速”或“变速”）运动，到达中点B时的速度 （选填“大于”、“等于”或“小于”） 0.75m/s。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 1.4 速度的测量 （导学案） 【学习目标】 1. 通过实验加深对速度概念的理解，尝试用速度的知识解决简单的问题。 2. 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。 3. 在测量速度的过程中，进一步熟练掌握刻度尺、秒表的使用，会利用从实验中获得的证据完成实验目的，发展实验探究能力。 4. 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。 【学习重点】测量平均速度。 【学习难点】用位置传感器测量速度。 【自主预习】阅读教材第25页第4节《测量平均速度》，并完成以下内容： 1．使用刻度尺测量长度时，首先要了解它的量程和分度值。 2. 秒表的使用方法：第一次按动“启动按钮”，长短指针开始转动；第二次按动“暂停按钮”，长短指针暂时停止转动；第三次按动“回零按钮”，长短指针迅速回到零点。 3．秒表的读数：示数=小表盘示数（min）+大表盘示数（s）。若小表盘分针不过半，按照0～30 s读数；若小表盘分针过半，按照0～60 s读数。 4. 测量小车的平均速度，实验原理是v＝ ；测量的物理量是路程和时间；需要的测量器材是：刻度尺和停表。 【探究新知】 探究一、测量小车运动的平均速度 【引入】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（如图），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? 【分析】从公式v=s/t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。 想一想：应该怎样测量物体的速度?下面我们来实际测量一个沿斜面下滑的小车的平均速度。 1. 实验思路 【问题】我们要测量小车运动的平均速度。请你想一想： （1）实验的原理是什么? （2）实验需要的器材有哪些? （3）实验的步骤如何? （4）实验结论是什么? 【总结】（1）我们可以用刻度尺测量小车运动的路程s，用秒表测量小车通过这段路程所用的时间t，依据公式v= s/t，就可以算出小车在这段时间内运动的平均速度。 我们可以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。 （2）实验目的：用刻度尺和停表测小车的平均速度。 （3）实验原理：v＝，需要测量的物理量是路程s和时间t。 （4）实验器材：斜面、木块、小车、刻度尺、电子秒表或停表、金属挡板等。 【想一想】你能说出各个器材的作用吗？搭建斜面时，对斜面的坡度有什么要求？ 【总结】 （5）实验器材的作用 ①斜面的作用：使小车能够自由下滑。 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 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，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. 实验过程 （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 s1= s2= 时间 t1= t2= 平均速度 V1= v2= 【问题】怎样得到下半段的平均速度？ 【分析】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＝s3/ t3算出小车通过下半段的平均速度v3。 3. 学生分组实验 （1）做好小组内人员的分工，一位同学操作小车，一位同学操作停表，一位同学记录数据，要分工明确，并协调好。 （2）在正式实验前，先练习用停表计时，方法是：先将小车放于斜面顶端，将金属片置于斜面底端，并开始倒计时：“5、4、3、2、1、0”，读到“0”时操作小车的同学释放小车，负责计时的同学同时启动停表计时，当听到小车撞击金属片的声音时，立即按下停表，并报出数值。应练习几次，熟练以后会使测量的结果更准确些。 4. 分析论证 【展示实验数据】 路程 s1=70.0cm s2=35.0cm 时间 t1=2.5s t2=1.6s 平均速度 v1=28.0cm/s v2= 21.9cm/s 【进行计算】（1）计算全程、上半段的平均速度： 全程的平均速度 v＝==28.0cm/s 上半段的平均速度 v＝==21.9cm/s （2）计算下半段的平均速度 下半段路程 s3=35cm，小车通过下半段路程所用时间 t3=t1-t2=2.5s-1.6s=0.9s， 下半段的平均速度 v3＝==38.9cm/s （3）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（选填“相等”或“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，提出可以把小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】原来当小车从斜面顶端下滑过程中，到达中部的速度并不为零。现在如果让小车从中部由静止释放，到达底端的时间，并不等于原来下半程的时间，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（选填“相等”或“不相等”）。 【例题1】如图是“测量小车平均速度”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、C点的时间，即可求出不同路段的平均速度。 （1）小车所放的斜面应保持较_____的坡度，这样小车在斜面上运动时间会______（选填“长”或“短”）些，便于测量时间。 （2）小车从斜面顶端运动到底端的过程中，小车做的是__________（选填“匀速”或“变速”）直线运动。 （3）小车在AC段的平均速度vAC＝_____m/s。 （4）若小车经过A点后才开始计时，vAC的测量值与真实值相比会_____（选填“偏大”、“偏小”或“相等”）。 【答案】（1）小，长；（2）变速；（3）0.16；（4）偏大. 【解析】（1）斜面越陡，小车运动得越快，运动时间越短，测量误差较大，故实验时应尽量使斜面保持较小的坡度，这样小车在斜面上运动时间会长些，便于测量时间。 （2）小车在斜面上全程加速下滑，速度越来越快，做的是变速直线运动。 （3）小车在AC段所用时间tAC＝09:25:20-09:25:15=5s AC段运动的路程sAC＝80cm=0.8m 小车在AC段的平均速度 （4）若小车经过A点后才开始计时，则测得AC段的时间偏小，由v=s/t可知， 的测量值与真实值相比会偏大。 探究二、拓展实验：用传感器测量物体运动的速度 1. 用传感器测量物体运动的速度 【实验目的】①测量小车在斜面上运动的速度；②测量人的手掌移动时速度的变化情况。 【实验器材】位置传感器、小车、斜面、计算机等。 【实验原理】如图所示，A为可在斜面上自由移动的小车，B为固定在斜面一端的传感器。传感器利用超声波可以测出在不同时刻小车与它的距离，然后计算机再根据时间就可以算出运动的小车在不同位置时的速度。 如果将传感器放置在合适的位置，实验者面对传感器，前后行走，就可以在计算机屏幕上观察实验者行走的速度。 【进行实验】 （1）调节传感器的位置，使传感器的激光对准小车，让小车从斜面上滑下，观察计算机显示速度波形的变化情况。 （2）将手掌放在位置传感器前，来回移动手掌，观察计算机显示速度波形的变化情况。 【实验结论】 通过速度变化图像，我们发现小车的速度不断变大，后减为零。通过速度变化图像，我们发现手掌移动的速度在不断变化。 【分析论证】传感器测距离配合计算机测速的优点： ① 位移传感器可自动测出各时刻的距离； ② 计算机可以根据距离和对应时间信息，自动算出速度； ③ 计算机可以直接显示出速度～时间图像。 【例题2】小明同学用如图甲的装置研究小车在斜面上的运动。他将小车从坡顶A处静止释放，测出小车从A滑到坡底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滑到中点B处的时间t2＝1.8s。 （1）通过小明的测量数据可以判断，小车在前半程的平均速度______全程的平均速度（“大于”、“等于”或“小于”） ； （2）小明想测量小车在整个运动过程中后半段的平均速度，他应该将小车从______处静止释放，并在B处开始计时，在C处停止计时（选填“A”或“B”）； （3）物体运动的情况还可以通过另一种办法即时测定、显现出来。位置传感器利用超声波测出不同时刻小车与它的距离，计算机就可以算出小车在不同位置的速度（如乙图）。屏幕图象如丙图，横轴为时间，纵轴为速度，通过图象可以看出，t=2.5s时小车的运动速度为______ m/s；小车在斜面上滑下时做______（选填“匀速直线”或“加速直线”）运动。 【答案】（1）小于；（2）A，（3）0.8，加速直线。 【详解】（1）前半程AB段的时间为1.8s，则速度为 vAB＝= 全程的平均速度vAC＝= 可见vAB＜vAC，即小车在前半程的平均速度小于全程的平均速度。 （2）测量小车在整个运动过程中后半段的平均速度，他应该将小车从A处静止释放，并在B处开始计时，在C处停止计时。 （3）由图像可知t=2.5s时小车的运动速度为0.8m/s；小车在斜面上滑下时速度逐渐变大，做加速直线运动。 探究三、一些其它测距、测速的方法 1. 超声波测距 【活动】阅读课本第27页“科学世界——超声波测距”，了解测距的原理。 【分析】如图所示，发射器向被测物发射超声波，在发射的同时开始计时。超声波传播过程中遇到被测物会被反射，接收器收到反射波就停止计时。根据计时器记录的时间t及超声波传播的速度v，仪器就能自动计算出发射点与被测物之间的距离s=vt/2。 如果被测物是运动的物体，超声波测量仪还可测出物体移动的速度。 2. 超声波测速 （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。 3. 雷达测速 雷达工作原理与声波之反射情形极类似，差别只在于其所使用之波为一频率极高之无线电波，而非声波。测速雷达主要系利用多普勒效应原理：当目标向雷达天线靠近时，反射信号频率将高于发射机频率；反之，当目标远离天线而去时，反射信号频率将低于发射机率。如此即可借由频率的改变数值，计算出目标与雷达的相对速度。 【例题3】高速公路实现“区间测速”全覆盖。就是测算出汽车在某一区间行驶的平均速度，如果超过了该路段的最高限速，即被判为超速。若监测点A、B相距15km，全程限速，一辆轿车通过两个监测点的时间如图所示。求： （1）轿车通过两个监测点所用的时间为______； （2）通过计算说明，采用“区间测速”，这辆轿车在该路段会不会被判超速？ （3）若要确保通过AB路段区间测速不会被判超速，则通过AB路段时间最短用时多少s？ 【答案】（1）10min；（2）不会；（3）450s. 【详解】（1）轿车通过两个监测点所用的时间为t=10h41min-10h31min=10min=h/6 （2）速度为 所以这辆轿车在该路段不会被判超速。 （3）确保通过AB路段区间测速不会被判超速，此时最大速度 v′=120km/h，则通过AB路段时间最短时间 4. 频闪摄影 频闪摄影又被称为连闪摄影，是研究物体运动时常用的一种实验方法。摄影在暗室中进行，闪光灯每隔0.02s闪亮一次，底片就记录下这时物体的位置。 如图所示，苹果从A处下落到D处各段所用的时间是 tAB= tBC= tCD=0.02s tAD=0.02s×3=0.06s 计算苹果在各段的平均速度： 苹果在全程的平均速度： 因为s1< s2< s3，t1= t2= t3，所以苹果下落的速度是越来越大。 频闪摄影 例题4图 【例题4】如图所示是小球从静止开始下落时的频闪摄影照片，照相机拍照时每隔0.02s曝光一次，此过程中，小球下落的平均速度大约是_____m/s。从图中可以看出小球在做___ __速运动，原因是：相同时间内，小球_______________。 【答案】 4 变 运动的距离越来越长（或运动的距离越来越大） 【详解】由图知，刻度尺的分度值为1cm，则小球从A点到F点运动的路程为s=40.0cm，照相机拍照时每隔0.02s曝光一次，则小球从A点到F点的时间为t=5×0.02s=0.1s 小球下落的平均速度为v=s/t=40.0cm /0.1s=400cm/s=4m/s 从图中可以看出，小球在相等的时间内（即0.02s），运动的距离越来越长，故小球在做变速运动。 【课堂总结】 1.4 速度的测量 【课堂练习】 1．在“测量小车运动的平均速度”的实验中。 （1）妍妍在斜面上选定了间距均为20.00cm的A、B、C、D、E五个位置进行测量，将测得的数据填入下列表格中。 从A点开始的路程s/cm 20 40 60 80 从A点开始计时的时间t/s 5.0 10.0 15.0 （2）用秒表测得AE段所用的时间如图所示，读数是 s。 （3）请在坐标系中描点并作出小车运动的s-t图像 。 （4）由图像可以看出，小车在AE段近似做 （选填“匀速”或“变速”）直线运动。 （5）完成实验后，妍妍在评估时意识到，时间不容易测准，导致测量速度不准确，以下做法中能减小测量误差的是________。 A．适当减小斜面的倾角 B．适当减小选定位置的间距 C．用光电计时器代替电子停表 D．用传感器测量物体运动的速度 【答案】（2）19.9；（3）见下图；（4）匀速；（5）ACD 【详解】（2）由图示秒表知，秒表读数：内圈0分钟，外圈19.9s，所以读数为19.9s。 （3）在坐标系中描点并作出小车运动的s-t图像如图： （4）图像s-t成正比例函数图像，所以小车近似为匀速直线运动。 （5）A．适当减小斜面的倾角，能够延长小车下滑所用的时间，可以减小测量时间误差，故A符合题意； B．减少间距导致时间变短，误差变大，故B不符合题意； C．用更精密的计时设备代替电子停表，能更准确的测量时间，可以减小测量时间的误差，故C符合题意； D．用传感器测量物体运动的速度，可以比较精确的测量物体的运动情况，可以减小误差，故D符合题意。 故选ACD。 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．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 【详解】A．图中刻度尺分度值为1cm，A点对应的刻度为80.0cm，B点对应的刻度为40.0cm，则AB段的路程为sAB=80.0cm-40.0cm=40.0cm 故A错误，不符合题意； B．由图知AC点间的距离sAC=80.0cm-40.0cm=40.0cm AC段的路程为80.0cm，AC段的时间tAC=2.5s，则AC段的平均速度为 故B正确，符合题意； C．若小车过了B点才停止计时，则测得AB段的时间偏大，根据v=s/t可知，测得AB段的平均速度会偏小，故C错误，不符合题意； D．如果将小车从B点静止释放，则所测时间不是运动过程中下半程的时间，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，因此测量小车在BC段的平均速度vBC，不可以将小车从B点静止释放，故D错误，不符合题意。 故选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】 便于测量时间 减小误差 10s 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）测小车从斜面顶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；图中的停表的分针为0，秒针为10s，故此时停表的示数为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．为了研究物体的直线运动，小龙同学自制了一个每秒滴下2滴水的“滴水计时器”。她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，用来测量玩具车运动的速度，如图甲所示。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．小车做匀速直线运动 B．小车从A点运动到D点用时2秒 C．小车从A点运动到C点平均速度为1.2 m/s D．BD段平均速度大于AC段平均速度 【答案】D 【详解】A．由图乙得，相同时间内，车通过的路程不同，因此小车不做匀速直线运动，故A错误； B．每秒滴下2滴水，每两滴水之间的时间间隔是0.5s，A、D间有3个时间间隔，玩具车从A运动到D所用的时间t=3×0.5s=1.5s，故B错误； C．由图乙可知，刻度尺的分度值为0.1cm，小车从A点运动到C点的路程 A、C间有2个时间间隔，玩具车从A运动到C所用的时间t' =2×0.5s=1s 小车从A点运动到C点平均速度为 故C错误； D．小车从B点运动到D点的路程s″=2.00cm- 0.50cm=1.50cm B、D间有2个时间间隔，玩具车从B运动到D所用的时间t''=2×0.5s=1s 小车从B点运动到D点平均速度为 因为v″>v'，所以，BD段平均速度大于AC段平均速度，故D正确。故选D。 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】 不会 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．小桥同学用图甲所示的装置研究小车在斜面上的运动。 （1）实验中还需要的测量工具是 ；实验时发现小车运动时间太短，为了更方便计时，应将支撑木块 （选填“向右”或“向左”）适当移动； （2）测出小车从处滑到C处的时间tAC =2s，则小车在AC段的平均速度vAC = m/s； （3）想测量小车在整个运动过程中后半段的平均速度，小桥应该将小车从 （选填“A”或“B”）处静止释放； （4）如果过了A点后才开始计时，B、C点计时均准确，则会影响vAB、vBC、vAC三者中的 （选填“1”、“2”或“3”）个； （5）另一同学利用位置传感器测出小车实时距离，再用计算机算出速度，如图乙所示。小车从A处滑到C处的过程，传感器的屏幕图像如图丙所示。由图像可知，小车沿斜面下滑时做 （选填“匀速”或“变速”）运动，到达中点B时的速度 （选填“大于”、“等于”或“小于”） 0.75m/s。 【答案】（1）秒表，向右；（2）；0.4；（3）A；（4）2；（5）变速，大于 【详解】（1）本实验需要测量小车运动的路程和时间，所以还需要秒表测量时间。 为了便于测量时间，应使小车在斜面上运动的时间长一些，故应使斜面的坡度小一些，所以应将支撑木块向右适当移动。 （2）由图甲可知，小车在AC段的路程为sAC＝80.0cm＝0.800m 所以小车在AC段的平均速度为 （3）小车通过B点时的速度不为零，所以想测量小车在整个运动过程中后半段的平均速度，他应该将小车从A处静止释放，并在B处开始计时，在C处停止计时。 （4）如果让小车过了A点后才开始计时，B、C点计时均准确，则会影响AB、AC段的时间，不会影响BC段的时间，所以会影响vAB、vAC2个平均速度。 （5）图丙为小车速度随时间变化的图像，由图像可知，小车速度越来越大，所以小车沿斜面下滑时做变速运动。 由于小车做加速运动，所以后一半时间的路程大于前一半时间的路程，可知小车在路程中点B时是在后一半时间的某个时刻，由图丙可知，时间中点对应的速度为 则后一半时间的某个时刻对应的速度大于0.75m/s，故到达中点B时的速度大于0.75m/s。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $