第四节 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

该初中物理导学案聚焦“测量物体运动的平均速度”，通过“赛跑运动员分段速度判断”情境导入，衔接速度公式，搭建从理论到实验操作的学习支架，涵盖实验原理、器材规范使用及分段测量设计。 以自主预习铺垫、课堂探究（含实验步骤、误差分析）、拓展应用（光电计时器）分层设计，强化科学探究能力，通过数据处理与误差分析培养科学思维，结合实例深化运动观念，习题注重情境化与思维训练，助力学生核心素养提升。

第四节 测量：物体运动的速度（导学案） 【学习目标】 1．掌握测量物体运动平均速度的实验原理，能正确使用刻度尺和秒表测量路程与时间，规范计算平均速度。 2．熟悉测量小车沿斜面运动平均速度的实验步骤与操作规范，能独立完成实验操作，如实记录实验数据。 3．学会分析实验误差的来源，掌握减小实验误差的常用方法，能对实验方案进行评估与优化。 4．了解光电计时器测量速度的工作原理，能通过分段测量平均速度判断物体运动速度是否变化，体会实验证据对科学结论的支撑作用。 【学习重点】1．测量平均速度的实验原理与计算方法；2．刻度尺、秒表的规范使用与实验数据记录处理；3．分段测量平均速度的实验设计思路。 【学习难点】1．实验误差的来源分析与减小方法；2．实验操作的注意事项与实验方案评估；3．利用分段平均速度判断物体的运动性质。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1．本实验的实验目的：测量小车沿斜面运动的平均速度。 2．实验原理：（写公式），即通过测量小车运动的路程和对应的时间，计算出物体运动的平均速度。 3．实验器材：小车、长木板、挡板、木块、刻度尺、秒表。 4．实验中将长木板一端垫高做成斜面，斜面倾斜程度不宜过大，目的是延长小车的运动时间，便于准确测量时间，减小测量误差。 5．实验需要分别测量小车通过全程和上半段路程的平均速度，通过对比两段的速度，可以判断小车运动的速度是否发生变化。 6．减小实验误差的常用方法：多次测量取平均值、规范实验操作、选用精度更高的测量工具等。 7．光电计时器通过记录小车遮挡两段光源的时间和对应路程计算平均速度，其测量精度比人工秒表测量更高。 【课堂探究】 探究一、实验原理与实验准备 【情境引入】要判断赛跑运动员某段路程的速度是否变化，最科学的方法是分段测量路程与时间，计算各段的平均速度，通过数据对比得出结论。 【核心梳理】 1．实验原理：平均速度计算公式 ，只要测出物体通过的路程和通过这段路程所用的时间，就可以算出这段路程内的平均速度。 2．实验器材及作用： ①长木板 + 木块：搭建斜面，使小车沿斜面做变速直线运动； ②挡板：标记小车运动终点，确保每次运动终点一致，便于准确计时； ③刻度尺：测量小车运动的路程； ④秒表：测量小车运动的时间。 【讨论交流】 1．为什么本实验让小车沿斜面运动，而不是在水平面上运动？ 若在水平面上运动，小车受阻力会快速减速直至停下，运动时间很短，人工计时误差大；小车沿斜面下滑时做变速直线运动，运动时间更长，便于准确测量时间，同时可以通过分段测量平均速度，对比分析速度的变化规律，符合实验研究的需求。 2．实验中为什么要测量上半段路程的平均速度，只测量全程的平均速度行不行？ 只测量全程的平均速度不行。全程平均速度只能反映整段路程的整体快慢程度，无法判断运动过程中速度是否发生变化；通过对比上半段路程与全程（或下半段路程）的平均速度，才能判断小车的速度是否改变，确定其运动性质。 【例题1】 探究二、实验步骤与操作规范 【实验步骤梳理】 1．组装器材：将长木板一端用木块垫高，搭成倾角较小的斜面； 2．标记起点：确定小车释放的初始位置，标记小车前端对应的刻度线； 3．测量全程：将挡板放在斜面底端，测量起点到挡板的距离；将小车从标记处由静止释放，同时开始计时，小车撞击挡板时立即停止计时，记录时间；重复测量多次； 4．测量上半段：将挡板移到斜面中点位置，保持起点不变，测量起点到中点的距离；重复上述操作，记录时间，多次测量。 【操作注意事项】 1．小车必须从静止状态释放，释放时不能施加推力； 2．每次实验都要让小车从同一位置由静止释放，保证每次实验初始条件一致； 3．计时操作要与小车释放、撞击挡板同步，减少人为计时误差； 4．斜面倾角要适中：倾角过大小车运动太快，时间测量误差大；倾角过小小车可能无法顺利下滑。 【小组讨论】 1．实验时若增大斜面的倾斜程度，小车的平均速度会如何变化？为什么？ 增大斜面倾斜程度，小车的平均速度会变大。原因：斜面倾角变大，小车下滑的速度增加更快，通过相同路程所用的时间变短；根据公式 ，路程不变、时间减小，因此平均速度变大。 2．某同学释放小车后才开始计时，会导致测得的平均速度偏大还是偏小？说明理由。 会导致测得的平均速度偏大。理由：释放小车后才开始计时，测得的运动时间比小车实际运动时间偏小；在路程测量准确的前提下，根据 ，时间偏小，计算出的平均速度就会偏大。 【例题2】小明利用如图所示的装置测量小球在斜面上运动的速度，让小球从A点由静止开始向斜面下滑，并用电子表记录小球通过A、B、C三个位置的时刻（数字分别表示“时：分：秒”）。测量小球在AB、BC、AC段运动的平均速度，来找到相关规律； (1)该实验的原理是__________； (2)小明想测小球在BC段的平均速度，于是将小球放在B点，按下秒表并同时让小球从静止开始下滑，当小球滚动到C点时停止计时，你认为这个方法__________（选填“可行”或“不可行”）； (3)实验时发现小球运动时间太短，为了更方便计时，应将支撑木块__________（选填“向右”或“向左”）适当移动； (4)如图所示让小球从A点由静止下滑，经过B点最终到达C点，小球从A点到C点的路程__________cm；小球在AC段运动的平均速度是__________m/s； (5)小球在沿斜面下滑过程中做__________（选填“匀速”或“变速”）运动。理由是相同__________内通过的路程不同。 【答案】(1)；(2)不可行；(3)向右；(4)100.0 0.5；(5)变速 时间 【详解】（1）测量物体运动速度的原理是速度公式，即。 （2）测小球在BC段的平均速度，小球从A点运动到B点时，B点是有速度的，而将小球放在B点，让小球从静止开始下滑，此时B点没有速度，这是两个不同的运动，故这种方法是不可行的。 （3）将支撑木块向右移动，斜面的倾斜程度变小，小车运动的时间延长，便于计时。 （4）[1]分度值为1cm，刻度尺需要估读到分度值下一位，小球从A点到C点的路程 [2]小球在AC段运动的平均速度是 （5）[1][2]小球在第1s通过了25cm，在第2s通过75cm，小球在沿斜面下滑过程中做相同的时间内，小球通过的路程不同，故小球在做变速运动。 探究三、实验数据处理与结论分析 【实验数据记录】将实验测量的数据填入下表，并计算对应的平均速度。 测量路段 测量次数 路程 时间 平均速度 平均速度平均值 全程 第 1 次 第 2 次 第 3 次 上半段 第 1 次 第 2 次 第 3 次 【实验结论】小车沿斜面向下运动时，速度逐渐变大（选填 “变大”“变小” 或 “不变”），做变速直线运动；小车通过上半段路程的平均速度小于（选填 “大于”“小于” 或 “等于”）通过全程的平均速度。 【拓展应用】要验证 100m 赛跑中运动员中间段的速度是否变化，可以将 100m 分成多段相等的路程，分别测量运动员通过每段路程的时间，计算各段的平均速度，对比速度大小即可判断。 【例题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。 （1）本实验原理：。所用的测量工具是刻度尺和停表； （2）实验中为了方便计时，应使斜面的坡度较______（选填“大”或“小”）； （3）实验中应多次测量，每次测量时必须让小车从______由静止开始下滑； （4）图中AB段的路程：sAB=______cm，如果测得时间tAB=1.6s，则AB段的平均速度vAB=______cm/s； （5）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，测AB段的平均速度vAB会偏______（选填“大”或“小”）； （6）若小车通过前半段路程的平均速度是vAB，通过后半段的平均速度vBC，则vAC、vBC、vAB的大小关系是______。分析可知，小球沿斜面下滑的速度______（选填“越来越快”或“越来越慢”）。 【答案】 小 同一高度 40.0 25 小 vBC>vAC>vAB 越来越快 【详解】（2）[1]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，计时会越困难，所以为使计时方便，斜面坡度应小些。 （3）[2]实验中应多次测量，根据控制变量法，每次测量时必须让小车从同一高度由静止开始下滑。 （4）[3]由图知，刻度尺的分度值为1cm，AB段的路程sAB=80.0cm-40.0cm=40.0cm [4]则AB段的平均速度为 （5）[5]过了B点后停止计时，所计时间偏大，根据公式可知，在路程不变的情况下，时间偏大，速度就会偏小。 （6）[6]小车做加速运动，后半段所用的时间小于前半段所用的时间，运动相等的距离，所需时间减小，速度越大，总的平均速度大于前半段的平均速度、小于后半段的平均速度，故平均速度vBC>vAC>vAB [7]分析可知，小球沿斜面下滑的速度越来越快，做加速直线运动。 探究四、实验误差分析与评估 【误差来源分析】 1．时间测量误差：人工计时存在反应时间偏差，小车运动越快，时间测量的相对误差越大； 2．路程测量误差：刻度尺读数的估读偏差，起点、终点标记不准确； 3．操作误差：小车释放与计时不同步，每次释放的位置、初速度有细微偏差。 【减小误差的方法】 1．使斜面保持较小的倾角，延长小车运动时间，减小时间测量的相对误差； 2．多次测量同一段路程的平均速度，取平均值； 3．规范操作，确保每次从同一位置静止释放小车，计时动作与小车运动同步； 4．使用精度更高的测量工具，如用光电计时器替代人工秒表。 【交流讨论】 1．如果小车过了终点才停止计时，测得的平均速度会偏大还是偏小？说明理由。 测得的平均速度会偏小。理由：小车过了终点才停止计时，测得的运动时间比小车实际运动时间偏大；路程准确，根据 ，时间偏大，计算出的平均速度就会偏小。 2．有同学认为 “测出上半段和下半段的平均速度，取平均值就是全程的平均速度”，这种做法对吗？为什么？ 这种做法不对。平均速度的物理意义是总路程与对应总时间的比值，反映整段路程的平均快慢程度，不是各段速度的算术平均值。计算全程平均速度，必须用全程的总路程除以通过全程的总时间。 【例题3】(1)小兮在“测小车平均速度”的实验中，设计了如图所示的实验装置：小车从带刻度、分度值为1cm的斜面顶端由静止下滑，图中的时间是小车到达A、B、C三处时电子秒表（单位：s）所显示的时间； ①实验原理是______； ②实验时应使斜面的坡度小些，这样做的目的是减小测量______（选填“时间”或“路程”）的误差； ③某次实验的过程如图所示，图中的电子秒表分别表示小车在斜面顶端、中点和底端不同时刻，如果小车过了A点才开始计时，则测得上半段的平均速度vAB会______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）；小车通过斜面下半段的路程为______cm，下半段的平均速度是=______m/s。 (2)爱思考的小明同学用另一套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______（“A”/“B”）处静止释放，并在B处开始计时，在C处停止计时； ②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A到C不同位置的速度（如图乙）。屏幕图像如图丙所示，横轴为时间，纵轴为速度，通过图像可以看出小车在斜面上滑下时是______（匀速/加速）运动的；小车到达坡底时的速度为______m/s； ③通过查阅资料，得知速度～时间图像与横坐标轴所包围部分（即图中阴影部分）的面积就是小车运动的距离。如图丁是小车A运动的v～t图像（图像的趋势不改变），请通过丁图分析出小车A在0~1s内的平均速度为______m/s。如果在小车A开始运动的同时，在A后方1m处释放一同向匀速运动的小车B，当t=5s时两车在某位置恰好相遇，则小车B的速度大小______m/s。 【答案】(1) 时间 偏大 40.0 0.4；(2)A 加速 0.8 0.1 0.7 【详解】（1）①[1]实验过程中用刻度尺测出小车运动的路程s，用秒表测出小车运动所用的时间t，利用即可算出速度，因此，该实验的原理为。 ②[2]实验时斜面的坡度小些，小车运动得慢，测量时间时误差小一点。 ③[3]如果小车过了A点才开始计时，会使测得时间偏小，根据速度可知，测得上半段的平均速度vAB偏大。 [4][5]由图可知，小车下半段通过的路程为 小车通过斜面下半段的速度为 （2）①[1]小明想测量小车在整个运动过程中后半段的平均速度应从A处静止释放。 ②[2][3]通过图像可以看出小车在斜面上滑下时是加速运动的；由图像可知，小车运动到坡地时的速度为0.8m/s。 ③[4]图丁中阴影部分的面积为 则小车A在0~1s内的平均速度为 [5]由图像可知，小车A的速度与时间成正比，比例系数 则小车A在5s末的速度为 由题意可得，小车A在相遇时运动的距离为 根据题意可知，小车B运动的路程为 小车B的运动速度为 拓展：光电计时器测速度 【工作原理】光电计时器由光源和光电传感器组成，当运动的小车遮挡第一个光源时，计时器自动开始计时；遮挡第二个光源时自动停止计时。读出小车通过两个光源的时间，测出两个光源的距离，根据 即可算出这段路程的平均速度。 【优势】计时精度高，消除了人工反应时间带来的误差，适合测量速度较快、运动时间短的物体的平均速度。 【归纳整理】第四节 测量：物体运动的速度 【课堂练习】 1．小明利用图中的实验装置测量小车沿斜面下滑的平均速度，为了正确测量下半程的平均速度vBC，下列方法最好的是（　　） A．小车从B点由静止释放，测出B到C所用的时间tBC与路程sBC，计算得到vBC B．小车从A点由静止释放，经过B点开始计时，到达C点后测得时间tBC，再测量路程sBC，计算得到vBC C．不测量，利用已有数据求得tBC=tAC﹣tAB，sBC=sAC﹣sAB，再计算得到vBC 【答案】C 【详解】A．小车在下滑过程中，到达B点的速度并不为零，所以让小车从B点由静止释放，到达C点的时间，并不等于下半段的时间，故计算得到vBC结果不准确，故A不符合题意； B．小车从A点由静止释放，到达B点时是运动的，则从B点计时不容易实现，所以BC段测量的时间不准确，计算得出vBC结果不准确，故B不符合题意； C．不测量，利用已有数据求得小车通过下半程的时间tBC=tAC﹣tAB，下半程的路程sBC=sAC﹣sAB，这种计算得出的时间和路程都很准确，因此再计算得到vBC结果也比较准确，故C符合题意。 故选C。 2．如图所示是“测量平均速度”的实验装置。实验中让小车从斜面的A点（80cm处）由静止开始下滑到C点，测出小车到达B点（40cm处）的时间为1.6s。则下列有关说法正确的是（　　） A．为了方便测量时间，斜面倾角应该大一些 B．小车在这个过程中做匀速直线运动 C．小车AB段的平均速度小于AC段的平均速度 D．小车AB段的平均速度为25m/s 【答案】C 【详解】A．测量时间时，如果斜面倾角太大，小车下滑太快，时间太短，不易测量；倾角小一些，时间长一些，更方便测量时间，故A错误； B．小车沿斜面下滑时做加速直线运动，不是匀速直线运动，故B错误； C小车从A到C是加速运动，速度越来越大。AB段是从A到B的过程，AC段是从A到C的过程，由于小车在AC段的后半段（BC段）速度比AB段的速度大，根据平均速度的定义（平均速度等于总路程除以总时间），所以小车AB段的平均速度小于AC段的平均速度。故C正确； D．A到B路程80cm-40cm=40cm 时间为1.6s，则 故D错误。 故选 C。 3．某物体从地面上某一点出发沿直线运动，其s－t图像如图所示。下列说法正确的是（　　） A．该物体在2～4s内做匀速直线运动 B．4～6s内该物体通过的路程为15m C．该物体在4～6s内的速度大于0～2s内的速度 D．物体在0～6s内的平均速度为3.75 m/s 【答案】C 【详解】A．由图知，物体在2~4s 路程不变，是静止状态，故A错误； B． 由图知，4~6s 内物体通过的路程为 15m-5m=10m，故B错误； C． 由图知，该物体在0～2s内的速度 在4～6 s内的速度，故C正确； D． 由图知，物体在0～6s内的平均速度，故D错误。 故选C。 4．在测量纸锥下落速度的实验中，小强用每隔拍照一次的照相机，拍得如图所示的照片。下列说法正确的是（　　） A．纸锥从E到F下落的平均速度是 B．纸锥运动的时间 C．纸锥从A到F下落的速度一直变大 D．若换成锥角更小的纸锥，从相同的高度下落，其平均速度减小 【答案】A 【分析】本题考查速度公式的应用及对物体运动状态的分析 【详解】A.由图可知，E到F的距离s=105.0cm−80.0cm=25.0cm=0.25m，时间t=0.25s，根据，可得平均速度v=1m/s，故A正确； B.相机每隔0.25s拍照一次，AB、CD间隔都是1个时间间隔，所以，故B错误； C.由图可知，从D点至F点，在相同时间间隔内，通过的路程s相同，速度相等，所以纸锥从A到F下落的速度先变大后不变，故C错误； D.锥角更小的纸锥，下落时受到的空气阻力更小，从相同高度下落，所用时间更短，根据，路程s相同，时间t越短，平均速度v越大，故D错误。 故选A。 5．用“频闪摄影”可记录物体运动。如图所示是甲、乙两个网球运动时，每隔相同时间拍摄的不同位置的照片。由照片可知，________（甲/乙）球速度越来越快，________（甲/乙）球的运动的时间长。 【答案】 乙 甲 【详解】[1]“频闪摄影”两个球每隔相同时间拍摄的不同位置的照片，根据，乙图象，相邻两个小球的间隔越来越大，说明该小球速度越来越快。 [2]由图知，甲球运动了5个时间间隔，乙球运动了3个时间间隔，所以甲球的运动的时间长。 6．图是甲、乙两车同时从同一地点沿同一直线做匀速直线运动的s-t图像。由图可知，甲车运动的速度为___________m/s，其物理意义是___________；运动4秒钟后，甲、乙两车的距离为___________m。 【答案】 2.5 甲车每秒通过的路程为2.5m 5 【详解】[1][2]由s-t图像，甲、乙都在做匀速直线运动。由可得 其物理意义为：甲车每秒通过的路程为2.5m。 [3]从图中可以看出，甲乙从同一出发点运动4s后，甲的路程为，乙的路程为，则甲、乙两车的距离为 7．如图是一小球从A点沿直线运动到F点的频闪照片，若频闪照相机每隔闪拍一次，分析照片可知：小球从A点到F点在做_________直线运动（选填“匀速”或“变速”），判断的依据是_________，小球从B点到F点的平均速度为_________。 【答案】 变速 在相等的时间内通过的路程是不相等的 0.3 【详解】[1]频闪照相机每隔0.1s拍一次，说明相邻两点的时间间隔相等。观察照片中各段的间距：AB、BC、CD等，发现相等时间内通过的路程不相等，因此小球做变速直线运动。 [2]由图可知，在相等的时间内物体通过的路程越来越大，说明物体运动越来越快，即速度越来越大，故判断的依据是在相等的时间内通过的路程是不相等的。 [3]从B到F，由图中刻度尺可量出BF间的距离为 小球运动的时间 则小球的平均速度为 8．在探究小车下坡速度变化的实验中，为了测量小车运动过程中下半程的平均速度v2，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t2，则计算出小车运动过程中下半程的速度v2偏______ （选填“大”或“小”）。 【答案】小 【详解】实验时小车从A点由静止释放，运动到B点时速度不为零，而从B点由静止释放速度为零，运动到C点用时较长，根据可知计算出小车运动过程中下半程的速度v2偏小。 9．小明同学在填写“测量小球运动的速度”实验报告中遇到了一些问题，请你帮他将报告内容补充完整。 【实验目的】：测量小球运动的速度 【实验原理】： (1)填写实验原理_________ 。 【实验器材】：小球、水平桌面、刻度尺、频闪照相机 【实验步骤】： (2)①一小球在水平桌面上沿直线运动，如图是根据频闪照相机拍摄的照片记录的小球运动轨迹，频闪照相机每两次闪光之间的时间间隔相等。 ②分别测出小球通过的路程：sAB＝ __________ cm，sBC＝31.10cm，sCD＝19.70cm；记录这三段路程所对应的时间：tAB＝1.0s，tBC＝1.0s，tCD＝1.0s。 ③分别计算小球通过这三段路程的平均速度。 【实验结论】： (3)小球在AD段的平均速度为：vAD＝ _________ cm/s（保留小数点后一位）。 (4)vAB_____ vCD（选填“＞”“＜”或“＝”），小球在水平桌面上做 _______ （选填“匀速”或“变速”）运动。 【答案】(1)；(2)42.40；(3)31.1；(4)＞ 变速 【详解】（1）本实验需要测量小球运动的路程、所用时间，利用速度公式来计算平均速度，实验原理是 （2）由图知刻度尺的分度值为0.1cm，A点在零刻度线处，B点对应刻度为42.40cm，则 （3） 小球在AD段的平均速度为 （4），， 则 由 可知， 小球在水平桌面上做变速运动。 10．如图所示是“速度的测量”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，即可求出不同路段小车的速度。 (1)实验原理是__________； (2)实验时，应使斜面的坡度__________（选填“大”或“小”）些，这样便于测量__________； (3)小车在AC段的平均速度__________m/s； (4)如果不小心让小车过了A点才开始计时，则所测AC段的平均速度会__________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）； (5)小车在斜面上运动情况最接近下列的哪个图像__________。 【答案】(1)；(2)小 时间；(3)0.16；(4)偏大；(5)乙 【详解】（1）测量速度的实验原理是，用刻度尺测量路程，用秒表测量时间。 （2）[1][2]为了使小车在斜面上运动的时间长一些，便于准确的测量时间，应使小车缓慢运动，因此应减小斜面的倾斜角度。 （3）由图可知，刻度尺的分度值是1cm，AC段的路程为 所用的时间为 小车在AC段的平均速度为 （4）小车过了A点才开始计时，导致测量的时间偏小，由可知，AC段的平均速度会偏大。 （5）由图可知， 运动相同的距离，所用的时间越来越少，由速度公式可知，速度越来越大，说明小车在做加速运动，故乙图符合题意。 11．周末早上，小明去公园散步。从家出发后，他手机上的运动应用程序开始记录数据，步行10 min到达公园，在公园散步30 min后，手机上的运动应用程序记录的数据如图所示。（设小明步行的速度不变，且每走一步的距离不变）求： (1)小明走一步的距离。 (2)小明步行的速度。 (3)小明从公园以2.5m/s的速度匀速跑步回家需要的时间。 【答案】(1)0.6m；(2)1.1m/s；(3)264s 【详解】（1）小明步行的总路程 小明走一步的距离 （2）小明步行的总时间 小明步行的速度 （3）小明跑步回家过程中运动的路程 小明匀速跑步回家需要的时间 【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 $ 第四节 测量：物体运动的速度（导学案） 【学习目标】 1．掌握测量物体运动平均速度的实验原理，能正确使用刻度尺和秒表测量路程与时间，规范计算平均速度。 2．熟悉测量小车沿斜面运动平均速度的实验步骤与操作规范，能独立完成实验操作，如实记录实验数据。 3．学会分析实验误差的来源，掌握减小实验误差的常用方法，能对实验方案进行评估与优化。 4．了解光电计时器测量速度的工作原理，能通过分段测量平均速度判断物体运动速度是否变化，体会实验证据对科学结论的支撑作用。 【学习重点】1．测量平均速度的实验原理与计算方法；2．刻度尺、秒表的规范使用与实验数据记录处理；3．分段测量平均速度的实验设计思路。 【学习难点】1．实验误差的来源分析与减小方法；2．实验操作的注意事项与实验方案评估；3．利用分段平均速度判断物体的运动性质。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1．本实验的实验目的：测量小车沿斜面运动的____________。 2．实验原理：（写公式），即通过测量小车运动的______和对应的______，计算出物体运动的平均速度。 3．实验器材：小车、长木板、挡板、木块、____________、______。 4．实验中将长木板一端垫高做成斜面，斜面倾斜程度不宜过大，目的是延长小车的运动时间，便于准确测量______，减小测量误差。 5．实验需要分别测量小车通过全程和____________的平均速度，通过对比两段的速度，可以判断小车运动的速度是否发生变化。 6．减小实验误差的常用方法：多次测量取______、规范实验操作、选用精度更高的测量工具等。 7．光电计时器通过记录小车遮挡两段光源的______和对应______计算平均速度，其测量精度比人工秒表测量更高。 【课堂探究】 探究一、实验原理与实验准备 【情境引入】要判断赛跑运动员某段路程的速度是否变化，最科学的方法是分段测量路程与时间，计算各段的平均速度，通过数据对比得出结论。 【核心梳理】 1．实验原理：平均速度计算公式 ，只要测出物体通过的路程和通过这段路程所用的时间，就可以算出这段路程内的平均速度。 2．实验器材及作用： ①长木板 + 木块：搭建斜面，使小车沿斜面做变速直线运动； ②挡板：标记小车运动终点，确保每次运动终点一致，便于准确计时； ③刻度尺：测量小车运动的路程； ④秒表：测量小车运动的时间。 【讨论交流】 1．为什么本实验让小车沿斜面运动，而不是在水平面上运动？ 2．实验中为什么要测量上半段路程的平均速度，只测量全程的平均速度行不行？ 【例题1】 探究二、实验步骤与操作规范 【实验步骤梳理】 1．组装器材：将长木板一端用木块垫高，搭成倾角较小的斜面； 2．标记起点：确定小车释放的初始位置，标记小车前端对应的刻度线； 3．测量全程：将挡板放在斜面底端，测量起点到挡板的距离；将小车从标记处由静止释放，同时开始计时，小车撞击挡板时立即停止计时，记录时间；重复测量多次； 4．测量上半段：将挡板移到斜面中点位置，保持起点不变，测量起点到中点的距离；重复上述操作，记录时间，多次测量。 【操作注意事项】 1．小车必须从____________释放，释放时不能施加推力； 2．每次实验都要让小车从____________由静止释放，保证每次实验初始条件一致； 3．计时操作要与小车释放、撞击挡板同步，减少人为计时误差； 4．斜面倾角要适中：倾角过大小车运动太快，时间测量误差大；倾角过小小车可能无法顺利下滑。 【小组讨论】 1．实验时若增大斜面的倾斜程度，小车的平均速度会如何变化？为什么？ 2．某同学释放小车后才开始计时，会导致测得的平均速度偏大还是偏小？说明理由。 【例题2】小明利用如图所示的装置测量小球在斜面上运动的速度，让小球从A点由静止开始向斜面下滑，并用电子表记录小球通过A、B、C三个位置的时刻（数字分别表示“时：分：秒”）。测量小球在AB、BC、AC段运动的平均速度，来找到相关规律； (1)该实验的原理是__________； (2)小明想测小球在BC段的平均速度，于是将小球放在B点，按下秒表并同时让小球从静止开始下滑，当小球滚动到C点时停止计时，你认为这个方法__________（选填“可行”或“不可行”）； (3)实验时发现小球运动时间太短，为了更方便计时，应将支撑木块__________（选填“向右”或“向左”）适当移动； (4)如图所示让小球从A点由静止下滑，经过B点最终到达C点，小球从A点到C点的路程__________cm；小球在AC段运动的平均速度是__________m/s； (5)小球在沿斜面下滑过程中做__________（选填“匀速”或“变速”）运动。理由是相同__________内通过的路程不同。 探究三、实验数据处理与结论分析 【实验数据记录】将实验测量的数据填入下表，并计算对应的平均速度。 测量路段 测量次数 路程 时间 平均速度 平均速度平均值 全程 第 1 次 第 2 次 第 3 次 上半段 第 1 次 第 2 次 第 3 次 【实验结论】小车沿斜面向下运动时，速度逐渐______（选填 “变大”“变小” 或 “不变”），做______直线运动；小车通过上半段路程的平均速度______（选填 “大于”“小于” 或 “等于”）通过全程的平均速度。 【拓展应用】要验证 100m 赛跑中运动员中间段的速度是否变化，可以将 100m 分成多段相等的路程，分别测量运动员通过每段路程的时间，计算各段的平均速度，对比速度大小即可判断。 【例题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。 （1）本实验原理：。所用的测量工具是刻度尺和停表； （2）实验中为了方便计时，应使斜面的坡度较______（选填“大”或“小”）； （3）实验中应多次测量，每次测量时必须让小车从______由静止开始下滑； （4）图中AB段的路程：sAB=______cm，如果测得时间tAB=1.6s，则AB段的平均速度vAB=______cm/s； （5）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，测AB段的平均速度vAB会偏______（选填“大”或“小”）； （6）若小车通过前半段路程的平均速度是vAB，通过后半段的平均速度vBC，则vAC、vBC、vAB的大小关系是______。分析可知，小球沿斜面下滑的速度______（选填“越来越快”或“越来越慢”）。 探究四、实验误差分析与评估 【误差来源分析】 1．时间测量误差：人工计时存在反应时间偏差，小车运动越快，时间测量的相对误差越大； 2．路程测量误差：刻度尺读数的估读偏差，起点、终点标记不准确； 3．操作误差：小车释放与计时不同步，每次释放的位置、初速度有细微偏差。 【减小误差的方法】 1．使斜面保持较小的倾角，延长小车运动时间，减小时间测量的相对误差； 2．多次测量同一段路程的平均速度，取平均值； 3．规范操作，确保每次从同一位置静止释放小车，计时动作与小车运动同步； 4．使用精度更高的测量工具，如用光电计时器替代人工秒表。 【交流讨论】 1．如果小车过了终点才停止计时，测得的平均速度会偏大还是偏小？说明理由。 2．有同学认为 “测出上半段和下半段的平均速度，取平均值就是全程的平均速度”，这种做法对吗？为什么？ 【例题3】(1)小兮在“测小车平均速度”的实验中，设计了如图所示的实验装置：小车从带刻度、分度值为1cm的斜面顶端由静止下滑，图中的时间是小车到达A、B、C三处时电子秒表（单位：s）所显示的时间； ①实验原理是______； ②实验时应使斜面的坡度小些，这样做的目的是减小测量______（选填“时间”或“路程”）的误差； ③某次实验的过程如图所示，图中的电子秒表分别表示小车在斜面顶端、中点和底端不同时刻，如果小车过了A点才开始计时，则测得上半段的平均速度vAB会______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）；小车通过斜面下半段的路程为______cm，下半段的平均速度是=______m/s。 (2)爱思考的小明同学用另一套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______（“A”/“B”）处静止释放，并在B处开始计时，在C处停止计时； ②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A到C不同位置的速度（如图乙）。屏幕图像如图丙所示，横轴为时间，纵轴为速度，通过图像可以看出小车在斜面上滑下时是______（匀速/加速）运动的；小车到达坡底时的速度为______m/s； ③通过查阅资料，得知速度～时间图像与横坐标轴所包围部分（即图中阴影部分）的面积就是小车运动的距离。如图丁是小车A运动的v～t图像（图像的趋势不改变），请通过丁图分析出小车A在0~1s内的平均速度为______m/s。如果在小车A开始运动的同时，在A后方1m处释放一同向匀速运动的小车B，当t=5s时两车在某位置恰好相遇，则小车B的速度大小______m/s。 拓展：光电计时器测速度 【工作原理】光电计时器由光源和光电传感器组成，当运动的小车遮挡第一个光源时，计时器自动开始计时；遮挡第二个光源时自动停止计时。读出小车通过两个光源的时间，测出两个光源的距离，根据 即可算出这段路程的平均速度。 【优势】计时精度高，消除了人工反应时间带来的误差，适合测量速度较快、运动时间短的物体的平均速度。 【归纳整理】第四节 测量：物体运动的速度 【课堂练习】 1．小明利用图中的实验装置测量小车沿斜面下滑的平均速度，为了正确测量下半程的平均速度vBC，下列方法最好的是（　　） A．小车从B点由静止释放，测出B到C所用的时间tBC与路程sBC，计算得到vBC B．小车从A点由静止释放，经过B点开始计时，到达C点后测得时间tBC，再测量路程sBC，计算得到vBC C．不测量，利用已有数据求得tBC=tAC﹣tAB，sBC=sAC﹣sAB，再计算得到vBC 2．如图所示是“测量平均速度”的实验装置。实验中让小车从斜面的A点（80cm处）由静止开始下滑到C点，测出小车到达B点（40cm处）的时间为1.6s。则下列有关说法正确的是（　　） A．为了方便测量时间，斜面倾角应该大一些 B．小车在这个过程中做匀速直线运动 C．小车AB段的平均速度小于AC段的平均速度 D．小车AB段的平均速度为25m/s 3．某物体从地面上某一点出发沿直线运动，其s－t图像如图所示。下列说法正确的是（　　） A．该物体在2～4s内做匀速直线运动 B．4～6s内该物体通过的路程为15m C．该物体在4～6s内的速度大于0～2s内的速度 D．物体在0～6s内的平均速度为3.75 m/s 4．在测量纸锥下落速度的实验中，小强用每隔拍照一次的照相机，拍得如图所示的照片。下列说法正确的是（　　） A．纸锥从E到F下落的平均速度是 B．纸锥运动的时间 C．纸锥从A到F下落的速度一直变大 D．若换成锥角更小的纸锥，从相同的高度下落，其平均速度减小 5．用“频闪摄影”可记录物体运动。如图所示是甲、乙两个网球运动时，每隔相同时间拍摄的不同位置的照片。由照片可知，________（甲/乙）球速度越来越快，________（甲/乙）球的运动的时间长。 6．图是甲、乙两车同时从同一地点沿同一直线做匀速直线运动的s-t图像。由图可知，甲车运动的速度为___________m/s，其物理意义是___________；运动4秒钟后，甲、乙两车的距离为___________m。 7．如图是一小球从A点沿直线运动到F点的频闪照片，若频闪照相机每隔闪拍一次，分析照片可知：小球从A点到F点在做_________直线运动（选填“匀速”或“变速”），判断的依据是_________，小球从B点到F点的平均速度为_________。 8．在探究小车下坡速度变化的实验中，为了测量小车运动过程中下半程的平均速度v2，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t2，则计算出小车运动过程中下半程的速度v2偏______ （选填“大”或“小”）。 9．小明同学在填写“测量小球运动的速度”实验报告中遇到了一些问题，请你帮他将报告内容补充完整。 【实验目的】：测量小球运动的速度 【实验原理】： (1)填写实验原理_________ 。 【实验器材】：小球、水平桌面、刻度尺、频闪照相机 【实验步骤】： (2)①一小球在水平桌面上沿直线运动，如图是根据频闪照相机拍摄的照片记录的小球运动轨迹，频闪照相机每两次闪光之间的时间间隔相等。 ②分别测出小球通过的路程：sAB＝ __________ cm，sBC＝31.10cm，sCD＝19.70cm；记录这三段路程所对应的时间：tAB＝1.0s，tBC＝1.0s，tCD＝1.0s。 ③分别计算小球通过这三段路程的平均速度。 【实验结论】： (3)小球在AD段的平均速度为：vAD＝ _________ cm/s（保留小数点后一位）。 (4)vAB_____ vCD（选填“＞”“＜”或“＝”），小球在水平桌面上做 _______ （选填“匀速”或“变速”）运动。 10．如图所示是“速度的测量”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，即可求出不同路段小车的速度。 (1)实验原理是__________； (2)实验时，应使斜面的坡度__________（选填“大”或“小”）些，这样便于测量__________； (3)小车在AC段的平均速度__________m/s； (4)如果不小心让小车过了A点才开始计时，则所测AC段的平均速度会__________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）； (5)小车在斜面上运动情况最接近下列的哪个图像__________。 11．周末早上，小明去公园散步。从家出发后，他手机上的运动应用程序开始记录数据，步行10 min到达公园，在公园散步30 min后，手机上的运动应用程序记录的数据如图所示。（设小明步行的速度不变，且每走一步的距离不变）求： (1)小明走一步的距离。 (2)小明步行的速度。 (3)小明从公园以2.5m/s的速度匀速跑步回家需要的时间。 【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 $