2.5 平均速度的测量（教学设计）物理新教材北师大版八年级上册

该初中物理教学设计聚焦平均速度的测量，以v＝s/t为核心原理，通过频闪照片情景导入，衔接已学的刻度尺、停表使用及速度概念，搭建从理论到实验的学习支架。 资料特色在于双实验设计，频闪照片读图与斜面小车操作结合，落实科学探究与科学思维，如误差分析中计时时机推理、平均速度与速度平均值辨析，辅以视频辅助教学，培养学生严谨态度，助力教师突破重难点，提升教学效率。

2.5 平均速度的测量（教学设计） 年级 八年级 学科 物理 教师 课题 2.5 平均速度的测量 教学 目标 物理观念 知道测量平均速度的原理是v＝s/t，明确要测量的物理量是路程和时间，会选用刻度尺和停表；知道小球自由下落、小车沿斜面下滑都是速度不断增大的变速直线运动。 科学思维 能根据实验数据计算各段的平均速度，归纳出小车沿斜面下滑速度变大的规律；理解平均速度不是速度的平均值，必须用总路程除以总时间。 科学探究 能设计测量平均速度的实验方案，规范测量并记录数据，求出平均速度；知道多次测量取平均值可以减小误差。 科学态度 与责任 养成实事求是、严谨细致的实验态度，正确、如实记录测量数据；了解平均速度在区间测速、交通运输等生活中的应用，把测量场景从实验室扩展到真实生活。 教材 分析 本节是北师大版八年级上册第二章《机械运动》的第五节，也是本章的第一个学生分组实验。前面几节学生已经学会用刻度尺测长度、用停表测时间，并建立了速度和平均速度的概念，本节把这些知识与技能综合起来，完成一次完整的间接测量：由v＝s/t确定要测的量，选择测量工具，设计步骤，记录数据，分析结论。教科书安排了频闪照片测小球下落的平均速度和斜面测小车下滑的平均速度两个实验，前者以读图为主，后者以动手操作为主，两者互相补充。“路程与时间必须一一对应”“下半程时间不能直接测量”是本节最容易出错、也是中考实验题的高频考点。 本节内容由“测量小球下落的平均速度”和“测量小车下滑的平均速度”两部分构成。实验原理与器材的选择、实验步骤与数据处理、由数据归纳运动越来越快的结论是这节课的重点；准确计时、误差来源的分析以及路程与时间的一一对应是这节课的难点。 学情分析 1. 知识储备分析：学生已经会使用刻度尺和停表，也理解了平均速度的含义，但还没有独立完成过“先定原理、再定测量量、后定器材”的实验设计，容易一上来就动手而说不清测量的是哪一段。 2. 思维能力分析：八年级学生读频闪照片时能看出“越来越快”，但把照片中的位置换算成路程、把曝光次数换算成时间仍需引导；对“先释放后计时会使速度偏大”这类误差分析，需要借助v＝s/t逐步推理。 3. 学习兴趣与态度分析：学生对动手实验兴趣浓厚，但小车下滑时间短，常常出现抢按或漏按停表的情况，需要明确分工、先练习后测量，并强调如实记录数据、不能凑数。 教学重点 测量平均速度的实验原理v＝s/t与器材选择；用频闪照片和斜面小车两种方法测量平均速度的步骤与数据处理；由各段平均速度的比较归纳出物体运动越来越快的结论。 教学难点 准确测量时间——小车运动时间短，要在释放的瞬间同步启动停表、到达终点时及时停表；平均速度与瞬时速度的区分；平均速度必须用总路程除以总时间，不能把各段速度取平均。 教学 器材 长木板（带刻度尺）、木块、小车、停表、挡板（金属片）、刻度尺；小球下落的频闪照片。 多媒体ppt，包含视频：《测量小车下滑的平均速度》《频闪摄影》等。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 【情景】如图2.5-1是利用频闪照相技术记录的小球下落过程的示意图。 【提出问题】要测出小球下落过程中任一阶段的平均速度，你需要知道哪些条件？ 【思考与探究】 1. 测量平均速度需要测量哪些物理量？需要用到什么测量工具？ 2. 根据图2.5-1，如何获取小球在AB、BC、CD、DE、EF各段的下落路程和时间？请尝试读出数据并计算各段的平均速度。 【引入】这节课我们就用两种方法亲自测一测物体运动的平均速度。 观察频闪照片，思考需要测量哪些量。 说出测量路程和时间分别要用什么工具。 尝试从照片中读出数据，进入新课。 学习新课 一、测量平均速度的原理与方法 1. 实验原理 v＝s/t。速度不能直接测量，只要测出物体通过的路程s和通过这段路程所用的时间t，就能算出这段过程中的平均速度。 2. 需要测量的物理量与工具 路程s——用刻度尺测量；时间t——用停表（秒表）测量。 3. 两条关键要求 （1）路程和时间要一一对应：求哪一段的平均速度，就要用那一段的路程和那一段的时间。 （2）测量的起点和终点要明确：读位置时要始终以物体的同一部位（如小球的上端、小车的前端）为准，中途不能改变。 明确实验原理v＝s/t。 说出需要测量的两个物理量及对应的工具。 理解路程与时间必须一一对应。 学习新课 二、测量小球下落的平均速度 1. 方法 用频闪照相机每隔相等的时间对下落的小球曝光一次，照片上留下小球在各个时刻的位置；旁边竖直放置刻度尺，就可以读出各段的路程。 2. 数据与计算（相邻两次曝光的时间间隔为0.05 s） AB段：s＝1.25 cm，t＝0.05 s，v＝0.25 m/s； BC段：s＝3.65 cm，t＝0.05 s，v＝0.73 m/s； CD段：s＝6.10 cm，t＝0.05 s，v＝1.22 m/s； DE段：s＝8.60 cm，t＝0.05 s，v＝1.72 m/s； EF段：s＝11.00 cm，t＝0.05 s，v＝2.20 m/s。 3. 结论 在相等的时间内小球下落的路程越来越长，各段的平均速度越来越大，所以小球下落过程做的是加速直线运动。 4. 注意事项 （1）计算平均速度时，路程和时间要一一对应，求哪段路程就用哪段时间； （2）读位置时可以选取小球的上端、中点或下端中的任意一个，但一旦选定就不能改变，每个位置都要取小球的相同部位； （3）误差来源：测量工具精确程度的限制；测量者的反应速度和读数带来的误差。 【例题1】　如图是小球从静止开始下落时的频闪摄影照片，照相机每隔0.02 s曝光一次。由照片可知，小球从A位置下落到F位置所用的时间是0.1 s，此过程中小球下落的平均速度大约是4 m/s，该小球的下落过程是变速直线运动（选填“匀速直线”或“变速直线”）。 【答案】0.1；4；变速直线 【详解】从A到F共有5个曝光间隔，所用时间t＝5×0.02 s＝0.1 s。由照片旁的刻度尺读出A、F两位置间的距离约为40 cm＝0.4 m，所以这段过程中小球下落的平均速度v＝s/t＝0.4 m/0.1 s＝4 m/s。照片中相邻两位置间的距离越来越大，说明小球在相等时间内通过的路程越来越长，所以它做的是变速直线运动。 【例题2】　如图所示为一个水滴下落过程的示意图。水滴由A位置下落到B位置，A、B之间的距离为20.0 cm，所用的时间为0.2 s，依据公式v＝s/t可计算出这个过程中水滴下落的平均速度为100 cm/s。 【答案】20.0；v＝s/t；100 【详解】由图中的刻度尺可知，A位置对准0刻度线，B位置对准20 cm刻度线，刻度尺的分度值是1 cm，读数要估读到分度值的下一位，所以A、B间的距离记为20.0 cm。测出了路程和时间，依据速度公式v＝s/t可得，水滴下落的平均速度v＝20.0 cm/0.2 s＝100 cm/s＝1 m/s。 看懂频闪照片记录运动的原理。 读出各段路程，计算各段平均速度。 归纳小球下落越来越快的结论。 做例题1、例题2，掌握频闪照片的读数与计算。 学习新课 三、测量小车下滑的平均速度 1. 探究目的 测量小车在斜面上运动各段的平均速度，判断小车沿斜面运动的速度变化情况。 2. 实验器材 长木板（带刻度尺）1块——搭建斜面、测量路程；木块1个——垫高木板一端、调节斜面倾角；小车1辆——沿斜面运动的物体；停表1个——测量运动时间；挡板（金属片）1个——帮助准确判断小车到达终点的时刻。 3. 实验步骤 步骤1 组装器材：将长木板一端用木块垫高、另一端放平构成斜面，坡度要小一些；在斜面底端放置挡板，小车撞击挡板发出响声，便于确定计时的终点。 步骤2 明确起点：让小车每次都从斜面顶端的零刻度处由静止释放。 步骤3 熟悉操作：一人释放小车，一人操作停表计时，分工明确、先练习几次再正式测量。 步骤4 测量：把小车放在斜面顶端零刻度处并用手扶住；听到“开始”口令时松手释放小车，同时按下停表；小车撞击挡板的瞬间停止计时，读出并记录时间。 步骤5 换测不同路程：分别测出小车通过0.3 m、0.6 m、0.9 m所用的时间，填入表格并算出各段的平均速度。 4. 实验记录表格 5. 分析与结论 比较各段的平均速度可以发现，小车通过的路程越长，算出的平均速度越大，说明小车沿斜面下滑时速度越来越大，做的是加速直线运动。 【例题3】　关于“测量平均速度”的实验，下列说法错误的是（　　） A．实验中为便于测量时间，应保持斜面较缓的坡度 B．用刻度尺和秒表一起测量出物体的速度，用到了等效替代法 C．小车在前半程的平均速度小于后半程的平均速度 D．用v＝s/t算出的平均速度，可以粗略表示小车在斜面上的运动情况 【答案】B 【详解】斜面的坡度越缓，小车下滑得越慢、运动的时间越长，越便于测量时间，A正确；本实验用刻度尺测出路程、用停表测出时间，再由v＝s/t算出速度，这是把不能直接测量的速度转化为可以直接测量的路程和时间，属于间接测量，并不是等效替代法，B错误；小车沿斜面下滑时速度越来越大，所以前半程的平均速度小于后半程的平均速度，C正确；由v＝s/t算出的是整段路程的平均速度，可以粗略地描述小车在斜面上运动的快慢，D正确。本题选错误的，故选B。 认识实验器材及各自的用途。 按步骤分组完成实验，明确分工。 规范记录数据并计算各段平均速度。 做例题3，理解实验中的方法与结论。 学习新课 四、误差分析与易错点 1. 坡度的选择 斜面坡度越小，小车下滑越慢、运动时间越长，计时带来的相对误差越小，测量越准确；但坡度过小小车可能滑不下来，所以要“小而能滑动”。 2. 计时的时机 （1）先释放小车、后按停表：测得的时间偏小，算出的平均速度偏大； （2）先按停表、后释放小车：测得的时间偏大，算出的平均速度偏小； （3）小车未到终点就停止计时：时间偏小，平均速度偏大。 【方法】用挡板（金属片）作终点，听到撞击声再停表，比用眼睛判断更准确。 3. 上、下半程的测量 下半程的起点在斜面中点，小车经过中点时并不停下，很难恰好在那一瞬间按表，所以下半程的时间通常用全程时间减去上半程时间求得。 【特别提醒】不能让小车从中点由静止滑下来测“下半程”，因为那样小车的初速度为零，与它实际经过中点时的速度不同。 4. 三段平均速度的关系 设上半程、下半程、全程的平均速度分别为v₁、v₂、v，则v₁＜v＜v₂，且v不等于(v₁＋v₂)/2——平均速度不是速度的平均值。 【例题4】　用如图所示的装置测量小车从A运动到B过程中的平均速度，实验中用刻度尺测量斜面AB之间的长度，用停表测量小车从A运动到B的时间。关于这个实验，下列说法中正确的是（　　） A．小车还未到达A处时就开始计时，将使测量的速度偏大 B．小车还未到达B处时就停止计时，将使测量的速度偏小 C．增大AB间的距离，将使测量的误差增大 D．适当减小斜面的倾斜角度，有利于减小测量误差 【答案】D 【详解】小车还未到达A处就开始计时，测得的时间比小车实际运动的时间长，而路程仍按AB计算，由v＝s/t可知测得的速度偏小，A错误；小车还未到达B处就停止计时，测得的时间偏短，测得的速度偏大，B错误；增大AB间的距离，小车运动的时间变长，计时带来的相对误差减小，测量误差减小，C错误；适当减小斜面的倾斜角度，小车下滑变慢、运动时间变长，便于准确计时，有利于减小误差，D正确。故选D。 分析坡度对测量误差的影响。 归纳三种计时失误分别使结果偏大还是偏小。 理解下半程时间为什么要用相减法求。 做例题4，掌握实验误差的分析方法。 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1．如图所示，小明在“测平均速度”的实验中，使小车从斜面A点静止下滑，经过B点到达C点，图中已标出小车经过A、B、C三点对应的时刻。下列说法中正确的是（　　） A．以斜面为参照物，小车是静止的 B．AB段的平均速度为0.2 cm/s C．小车从A点到C点做匀速直线运动 D．若小车过了A点后才开始计时，测出的AC段平均速度将偏大 【答案】D 【详解】小车沿斜面下滑，它相对于斜面的位置不断变化，以斜面为参照物小车是运动的，A错误；由图中刻度可知AB段的路程约为3.5 dm＝35 cm，由三个时刻可知小车从A到B用时2 s，AB段的平均速度约为17.5 cm/s，不是0.2 cm/s，B错误；小车在AB段用2 s、在BC段只用1 s却通过了更长的路程，说明它越滑越快，做的是变速直线运动，C错误；过了A点后才开始计时，测得的时间比实际时间短，而路程仍按AC计算，由v＝s/t可知测出的平均速度偏大，D正确。故选D。 2．为了探究小球在空中从静止开始自由下落时的运动情况，小金用照相机每隔相等的时间自动拍照一次，拍下小球下落时的运动情况如图甲所示（不计空气阻力）。 （1）为了测出小球下落的平均速度，需要用到的测量工具是刻度尺、停表； （2）乙图中四个速度随时间变化的关系图象，能正确反映该小球下落运动情况的是C（选填图中的字母）。 【答案】刻度尺、停表；C 【详解】（1）由v＝s/t可知，要测平均速度就要分别测出路程和时间，所以需要用刻度尺测路程、用停表（秒表）测时间。（2）由甲图可以看出，相等时间内小球下落的距离越来越大，说明小球的速度随时间不断增大，且增大得比较均匀。A图速度不断减小、B图速度保持不变、D图速度先减小后增大，都不符合；只有C图表示速度随时间均匀增大。故选C。 3．小明为了“测量物体运动的平均速度”，让小车从斜面的A点由静止开始下滑，并用电子设备记录了每隔相同时间小车在斜面上的位置，如图所示。下列说法不正确的是（　　） A．小车在AC段的平均速度与CD段的平均速度之比为1∶2 B．小车在AB段的平均速度与AC段的平均速度之比为1∶3 C．如果小车过了B点才停止计时，测得AB段的平均速度偏小 D．为了测出小车在下半程的平均速度，不能让小车从C点静止下滑 【答案】B 【详解】由图中的刻度可知，在相等的时间内小车通过的路程之比为AB∶BC∶CD＝1∶2∶3。设AB＝s、每段时间为T，则AC＝3s、用时2T，CD＝3s、用时T。A项：v_AC＝3s/2T，v_CD＝3s/T，两者之比为1∶2，正确；B项：v_AB＝s/T，v_AC＝3s/2T，两者之比为2∶3，不是1∶3，不正确；C项：过了B点才停止计时，测得的时间偏长，而路程仍按AB计算，测得的平均速度偏小，正确；D项：小车从C点静止下滑时的初速度为零，与它实际经过C点时的速度不同，测出的不是原来下半程的平均速度，正确。本题选不正确的，故选B。 4．如图是小红在探究小球运动时拍摄的频闪照片，A、B、C是小球运动过程中连续的三个位置。若每隔0.1 s拍摄一幅照片，由图中情景可知，小球从A位置运动到C位置通过的路程是3.85 cm，此过程中小球运动的平均速度是0.19 m/s。 【答案】3.85；0.19 【详解】由图中的刻度尺读数：A位置在3.40 cm处，C位置在7.25 cm处，所以A到C的路程s＝7.25 cm－3.40 cm＝3.85 cm。A、C之间有2个拍摄间隔，所用时间t＝2×0.1 s＝0.2 s。这段过程中小球运动的平均速度v＝s/t＝3.85 cm/0.2 s＝19.25 cm/s≈0.19 m/s。 5．物理兴趣小组用如图所示的实验装置“测量小车运动的平均速度”。实验中，他们将小车从带刻度（分度值为1 cm）的斜面顶端A点静止释放，并同时按下电子停表开始计时，图中圆圈内显示了小车位于A、B、C三点的时刻（数字分别表示“时∶分∶秒”）。 （1）由图中的实验数据可知，小车下滑过程中做加速运动（选填“减速”“匀速”或“加速”）； （2）根据图中信息，小车在下滑过程中BC段的平均速度大小是50.0 cm/s； （3）如果在A点时先释放小车、后按下停表开始计时，B、C两点都准确计时，则会使所测AB段的平均速度偏大（选填“偏大”“不变”或“偏小”）。 【答案】加速；50.0；偏大 【详解】（1）由图中时刻可知，小车从A到B用时2 s、从B到C用时1 s，而BC段的路程比AB段更长，说明小车在相等时间内通过的路程越来越大，做的是加速运动。（2）由图中刻度读出BC段的路程为50.0 cm，所用时间为1 s，所以BC段的平均速度v＝s/t＝50.0 cm/1 s＝50.0 cm/s。（3）先释放小车、后按下停表，计时的起点晚于小车出发的时刻，测得的时间比小车实际运动的时间短，而路程仍按AB计算，由v＝s/t可知测得的平均速度偏大。 6．如图1所示是“测量小车从斜面滑下的速度”实验的情景。 （1）本实验的原理是v＝s/t，实验中用到的测量工具有秒表和刻度尺； （2）将小车放在斜面80 cm刻度线处，静止放手滑下，放手时开始计时，当小车到0 cm时停止计时。通过实验操作，发现停止计时（选填“开始计时”或“停止计时”）的时机不好把握。解决问题后再做一次实验，又发现小车运动的时间太短、时间测量不准确；经过反复尝试会发现，斜面的坡度小一些（选填“大一些”或“小一些”），可以让小车滑下的时间变得长一些，从而较准确地测出时间； （3）调整好斜面后，小车从A点静止滑下，到达C点所用的时间如图2所示，小车经过AC段的平均速度是0.4 m/s； （4）实验中观察到小车从斜面上滑下时越来越快。为了验证自己的观察，小明想分别测出小车在上半程和下半程运动的时间，这样就可以通过相同路程比时间的方式比较出上、下半程的快慢。实际操作中，下（选填“上”或“下”）半程的时间很难直接测出。 【答案】v＝s/t；刻度尺；停止计时；小一些；0.4；相同路程比时间；下 【详解】（1）测平均速度的原理是v＝s/t，需要用刻度尺测出路程、用秒表测出时间。（2）放手的同时开始计时容易配合，而小车到达0 cm刻度线时速度很大，眼睛判断与手按停表之间存在反应时间，所以“停止计时”的时机不好把握；减小斜面的坡度，小车下滑变慢、运动时间变长，计时带来的相对误差减小，测量更准确。（3）由图1可知AC段的路程s＝80 cm＝0.8 m，由图2中停表的示数可知所用时间t＝2 s，所以AC段的平均速度v＝s/t＝0.8 m/2 s＝0.4 m/s。（4）上、下半程的路程相同，比较各自所用的时间就能判断快慢，用的是“相同路程比时间”的方法；下半程的起点在斜面中点，小车经过中点时并不停下，很难恰好在那一瞬间按下停表，所以下半程的时间很难直接测出，通常用全程时间减去上半程时间求得。 板 书 设 计 2.5 平均速度的测量 一、原理：v＝s/t　　测量量：路程s（刻度尺）、时间t（停表） 二、测小球下落：频闪照片　相等时间路程变大→加速直线运动 三、测小车下滑：斜面＋挡板　0.3 m、0.6 m、0.9 m分段测量 　　结论：小车沿斜面下滑越来越快 四、误差：坡度小一些→时间长→误差小 　　早计时→t偏大→v偏小　　晚计时/早停表→t偏小→v偏大 　　下半程时间＝全程时间－上半程时间 课 堂 小 结 2.5 平均速度的测量 1. 实验原理——v＝s/t，测出路程和时间就能算出平均速度；路程与时间必须一一对应。 2. 测量工具——刻度尺测路程，停表测时间。 3. 两个实验——频闪照片测小球下落、斜面测小车下滑，结论都是速度越来越大。 4. 减小误差——坡度小一些让时间长一些；用挡板确定终点；多次测量。 5. 易错点——下半程时间要用相减法求，不能让小车从中点静止下滑；平均速度不是速度的平均值。 作 业 教学反思 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $