1.4 测量平均速度（导学案）-2024-2025学年八年级物理上册同步备课系列（人教版）【原卷版】

第4节测量平均速度（导学案）【学习目标】1.能用刻度尺测出物体运动的路程，能用停表测出物体通过这段路程所用的时间，根据公式v=s/t计算出物体在这段时间内运动的平均速度。2.了解用位置传感器测量速度的方法。【学习重点】测量平均速度。【学习难点】用位置传感器测量速度的方法。【自主预习】阅读教材，完成以下问题：1．使用刻度尺测量长度时，首先要了解它的和，读数时，一定要有一位值。2.使用停表：第一次按动“按钮”——，长短指针开始转动；第二次按动——，长短指针暂时停止转动；第三次按动——，长短指针迅速回到零点。3．停表的读数：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_______；测量的物理量是和；需要的测量器材是：和。【合作探究】探究一、实验——测量物体运动的平均速度想想议议：测量小车的平均速度，实验原理是什么？需要测量哪些物理量？需要哪些测量仪器？1.设计实验（1）实验原理：_______.（2）需要测量的物理量：和。（3）实验器材：斜面、木块、小车、、、金属挡板等。（4）实验装置图如图所示：想一想，你能说出各个器材的作用吗？进行讨论，并完成填空。（5）实验器材的作用①斜面的作用：使小车获得动力，能够。②刻度尺的作用：测量小车通过的。使用刻度尺前要观察刻度尺的、和，使用时要“会放”、“会读”、“会记”。③停表的作用：测量小车运动的。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：搭建斜面时，斜面的坡度既不能太小也不能太大，为什么？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；斜面的坡度太大，小车运动的速度大，所用短，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。2.进行实验（1）测量全程平均速度如图2所示，将小车放在斜面顶端，金属片放在斜面底端。用刻度尺测出小车通过的路程s1，同时用停表测量小车从斜面顶端滑下到撞击的时间t1，把数据记入下表中。利用公式v1=s1/t1算出小车通过斜面全程的平均速度v1。（2）测量上半段的平均速度如图所示，将金属片移至斜面的，测出小车到金属片的距离s2；同时测出小车从斜面顶端滑过斜面上半段s2所用的时间t2，把数据记入下表中。利用公式v2=s2/t2算出小车通过上半段路程的平均速度v2。（3）计算下半段的平均速度想一想，怎样得到下半段的平均速度？我们可以通过计算得到小车在下半段的平均速度。方法是：根据前面的两次实验，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＝eq\f(s3,t3)算出小车通过下半段的平均速度v3。（4）实验中注意的事项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：“3、2、1”，读到“1”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。应让学生练习几次，熟练以后会使测量的结果更准确些。3.分析与论证（1）实验数据处理。计算出全程、上半段、下半段的平均速度。路段路程运动时间平均速度全程s1＝90cmt1＝2sv1＝m/s上半段s2＝35cmt2＝1.7sv2＝m/s下半段s3＝cmt3＝sv3＝m/s根据计算结果初步得出：上半段的平均速度最，下半段的平均速度最，全程的平均速度处在两者之间。（2）分析数据，归纳实验结论：①小车沿斜面下滑做直线运动。②各段路程的平均速度（相等/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内或哪一段中的平均速度。4.交流讨论（1）实验中什么环节容易出现误差？测量平均速度的实验，难点是计时结束要以听到声为准，即听到声音的同时停止计时，该操作难度较大，计时会存在误差。另外开始时，小车开始下滑与停表的启动可能不同步，也会存在误差。（2）你的数据和其他同学相同吗?为什么?各组实验数据不一定相等，因为斜面的不一定相同，小车运动的速度会不同；还有测量中会有误差，也会导致实验结果不同。【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”）。二、拓展性实验：用位置传感器测量物体的速度1.设计实验（1）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。（2）实验器材：位置传感器、小车、斜面、计算机等。（3）实验原理：位置传感器B利用超声波可以测出不同时刻小车A与它的。这样计算机就可以算出运动的小车在不同位置时的。计算机把在不同时间测出的运动物体的速度显示在屏幕上（横轴为时间，纵轴为速度），我们就可以直观地看出物体的速度是增大的、减小的还是不变的。2.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。3.实验结论通过速度变化图像，我们发现小车的速度不断变，后减为；通过速度变化图像，我们发现手掌移动的速度在不断变化。4.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；②计算机可以根据距离和对应时间信息，自动算出；③计算机可以直接显示出图像。【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）该实验的原理是______；（2）实验中斜面的坡度要______些，这样的目的是便于测量______；（3）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”）（4）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”）（5）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，通过图象可以看出小车在斜面上滑下时是______（选填“匀速”或“加速”）运动的，小车到达坡底时的速度为______m/s。探究三、一些测速、测距的方法1.超声波测距阅读课本P24“科学世界——超声波测距”，了解测距的原理。超声波测距原理如图所示，发射器向某一方向发射超声波，在发射的同时开始计时。超声波传播时碰到障碍物会被反射，接收器收到反射波就停止计时。根据计时器记录的时间t，超声波在空气中的传播速度v，仪器自动计算出发射点与障碍物之间的距离：。如果障碍物质是运动的物体，超声波测量仪还可以测出物体移动的速度。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.区间测速“区间测速”目前在全国大部分高速路实行。原理：“区间测速”，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，再根据两点间的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。【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？【精讲点拨】1．该实验成功的关键是时间的测量。小车开始运动的同时开始计时，小车撞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．做变速运动的同一物体，在各段路程的平均速度并不相等，平均速度描述的是做变速运动的物体在s这段路程或在t这段时间内的平均快慢程度。求解物体通过某段路程的平均速度时，一定要用物体通过的这段路程除以通过这段路程所用的时间。【归纳整理】【课堂练习】1.在测量平均速度的实验中，应该用______测量小车通过的路程s，用____测量小车运动的时间t，通过公式_______求出平均速度v。2.一物体作直线运动，全程50m，通过前一半路程用了4s，通过后一半路程用了6s，则该物体在全程中的平均速度为（）A.10m/sB.6.25m/sC.5m/sD.4.17m/s3．在测量平均速度的实验中，下列说法正确的是（）A．测量小车下半程的平均速度时，要让小车从斜面中点由静止下滑B．当启动停表后再把小车放开，观察到它撞击金属片时立即停止，读出的就是小车运动用的时间C．小车在全程的平均速度不等于上半程的平均速度和下半程的平均速度的平均值D．用刻度尺测出的斜面长就是小车通过的路程4.在“测量平均速度的实验中”，实验中如果测出上半程和下半程速度分别为v1、v2，则全程的平均速度是__________。5．如图为测量小车平均速度的装置．A是斜面上可移动的小车，B为固定在斜面上一段的位置传感器．位置传感器B利用超声波可以测出不同时刻小车A与它的距离，这样就可以计算出运动的小车在不同位置时的速度．小车由静止自由滑下时，速度与路程随时间变化的图象正确的是（）ABCD6．“测量平均速度”的实验装置如图，小车从斜面的A点由静止滑下并开始计时.（1）实验中为了方便计时，应使斜面的坡度较______（选填“大”或“小”）；（2）在AB段运动的路程是______cm；在BC段运动的平均速度是_____m/s，______（“＜”、“＝”、“＞”）AC段运动的平均速度；（3）如果小车过了A点才开始计时，则会使所测量速度偏______（选填“大”或“小”）。7．在一次综合实践活动中，小明要测量纸锥下落的速度。他用每隔相等时间拍照一次的相机（相机说明书上的相关描述如下：“每秒拍照1次，像成在同一底片上”），拍下如图所示的照片，请回答：（1）纸锥运动的时间tAB_____tBC（选填“＜”、“＝”、“＞”）；（2）从A到D纸锥下落的速度变化情况是_____，判断的依据是_