【八年级上册物理】第1.4课时 测量平均速度（解析版）

第1.4课时测量平均速度实验原理：利用公式v＝eq\f(s,t)计算．实验器材：斜面、木块、小车、刻度尺、停表、金属片等．实验方法：利用刻度尺测出物体通过的路程，利用停表测出物体通过这段路程所用的时间，则可利用公式v＝eq\f(s,t)计算出物体的平均速度．注意：斜面的坡度应该小一些．斜坡坡度越大，小车的速度越快，小车运动到底端所用的时间越短，越不易计时，测量时间时的误差就越大，所以为了减小误差，应该减小斜面的坡度．知识点一测量平均速度实验注意事项实验原理：；实验器材：斜面、小车、金属片、刻度尺、停表。实验时用刻度尺测出小车通过的路程，用停表测出小车通过这段路程所用的时间，再用公式计算出小车在该段路程的平均速度。实验目的：①测量下车下滑时的平均速度；②探究小车在斜面上运动的速度变化特点。实验步骤：（1）如图，斜面的一端用木块垫起，使它保持很小的坡度。（2）把小车放在斜面顶端，金属片放在斜面底端，用刻度尺测出小车车头到金属片的距离s1。（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）将金属片移至斜面的中部，小车放在斜面顶端，测出小车车头到金属片的距离s2，然后测出小车由斜面顶端滑下到撞击金属片的时间t2。（5）记录实验数据并求出相应物理量。分析与论证：分析表中数据，可得出，我们还可以进一步分析下半段路程的速度，从图中我们可看出下半段的路程，下半段的速度，三次平均速度的大小关系依次是：。实验结论：小车在从斜面顶端下滑到底端的过程中，速度越来越快。2.注意事项（1）金属片的作用是什么?答：便于测量时间和让小车停止运动。（2）斜面的坡度为什么不能太小也不能太大?答：斜面坡度过小，小车可能达不到底部；斜面的坡度过大，记录时间不准确，导致实验误差大。（3）如何测量小车在下半段的平均速度?答：先测量全程路程s1，总路程减去上半段路程s2，下半段所用时t2，全程所用总时间t1减去上半段所用时间t2，则（4）实验中为什么要求多测几组数据。答：为避免因实验偶然性带给结果的误差，增强实验结论的普遍性。（5）如何测小车下滑的距离。答：小车的距离为车头到车头距离，不是斜面的长度。（6）小车下滑的要求答：小车从斜面顶端静止释放，且保证每次小车都从同一位置释放。（7）测量过程能否改变斜面坡度？答：测量过程中不能改变斜面坡度。（8）测量中的偏大、偏小问题答：若小车开始开始滑动后才开始计时，会导致测量时间偏小（偏大/偏小），测量平均速度偏大（偏大/偏小）；若过了终点才停止计时，会导致测量时间偏大（偏大/偏小），测量平均速度偏小。【例1】做“测物体的平均速度”实验，如图，当小车自斜面顶端如图所示位置开始计时，滑至底端如图所示位置时停止计时。以下说法正确的是（）A．此过程小车的平均速度是1.6cm/s B．此过程小车的平均速度是1.4cm/s C．此过程小车的平均速度是1.2cm/s D．斜面的倾斜度越大越好，可以节省实验时间【解析】ABC、由图可知，小车从顶端滑到底端所用的时间：t＝15：0.3：05﹣15：03：00＝5s，行驶的路程：s＝8.00cm﹣2.00cm＝6.00cm，则此过程小车的平均速度：v＝＝＝1.20cm/s。故AB错误，C正确。D、斜面坡度越小，小车速度变化越慢，小车运动时间越长，因此，斜面应选择较小坡度，这样设计是为了实验中便于测量时间。斜面的倾斜度越大，实验时间越小，不便于测量小车运动的时间，故D错误。故选：C。【变式1】小明用如图所示的斜面和正方体木块做“测量物体运动的平均速度”实验，并用频闪照相机记录了木块沿斜面下滑的运动过程．频闪照相机每隔0.5s拍一张照片，照片记录木块在不同时刻的位置如图所示，已知木块的边长是5cm，由图可估算该木块从位置A到位置B的过程中木块的平均速度最接近于（）A．6cm/s B．13cm/s C．17cm/s D．19cm/s【解析】已知木块的边长是5cm，由图知，木块滑过得到路程约为35cm，木块所用时间：t＝0.5s×4＝2s；平均速度：v＝＝＝17.5cm/s，故C更接近实际。故选：C。【变式2】小强在“测量小车的平均速度”的实验中，他已经从实验室借到的实验器材有：小车一辆、秒表一个、长木板一块、小木块一个。（1）他为了完成该实验，还需要的实验器材是刻度尺。（2）实验的原理是v＝。（3）为了方便计时，应该使斜面的坡度较小（选填“较大”或“较小”）。（4）经测量，s1＝0.9m，s2＝0.4m，小车从斜面顶端由静止下滑的过程中，秒表记录如图所示，则小车在s3这段运动过程的平均速度是0.5m/s，如果小车还没到终点线就停止计时了，则测得的平均速度将偏大（选填“大”或“小”）。【解析】（1）根据v＝可知，测量小车的平均速度需要用秒表测出时间，用刻度尺测出小车通过的距离，题目中已经给出了秒表，因此还需要的实验器材是刻度尺；（2）实验的原理是：v＝；（3）若要计时方便，应使斜面的坡度较小一些，使小车在斜面上通过的时间更长；（4）s1＝0.9m，s2＝0.4m，则s3＝0.9m﹣0.4m＝0.5m，由图知：t3＝1s，所以小车在s3上的平均速度：v3＝＝＝0.5m/s；如果小车还没到终点线就停止计时了，说明记录的时间会变短，所以根据v＝可知测得的平均速度将偏大。故答案为：（1）刻度尺；（2）v＝；（3）较小；（4）0.5；大。知识点二现代测速方法（1）超声波测距离：装置含有超声波发射装置、接收装置、控制器三部分。超声波发射装置发射一段超声波，遇到障碍物后超声波会发生反射，反射回来的超声波会被接收装置接收。当发射装置发射超声波以后控制器便开始记录时间，当接收装置接收到反射回来的超声波以后控制器停止计时，全程总时间为t。因此就可以测出障碍物离发射装置的距离。超声波测距离：，t代表全程的总时间。（2）雷达测速：交通警察是采用测速雷达来发现超速并及时提醒司机的.当将测速雷达瞄准行驶车辆时，测速雷达就会显示出该车的瞬时速度，警察就可以判断其是否超速行驶（3）频闪摄影：又称为连闪摄影，在一个画面上记录物体连续运动过程的记录方法。如图所示频闪摄影特点：①每一张频闪照片，都是由多张照片叠加而成的。②相邻两图之间时间间隔都是相同的。如图所示，若频闪相机每隔0.2s闪一次，则图中影像1和影像2，影像2和影像3、影像3和影像4之间时间间隔都是0.2s。【例2】如图所示是用照相机所拍摄的某一小球在水中下落的一张频闪照片。已知水池壁上每块瓷砖的高度为a，闪光灯每隔△t时间闪亮一次（即拍摄一次）观察照片，关于小球的运动，以下判断不正确的是（）A．小球从A位置到C位置的运动是变速运动 B．小球从B位置到D位置的运动是匀速运动 C．小球从A位置到C位置的平均速度为 D．小球通过D点时的速度为【解析】（1）由题意知，小球从A到B，从B到C的运动时间相等，由图示可知，小球从A到B，从B到C的路程不相等，因此小球从A到C做变速直线运动，故A正确；由图可知，sAC＝3a，tAC＝2△t，小球从A到C的平均速度＝＝，故C正确；（2）由图可知，小球从B到C，从C到D的路程相等，它们的运动时间相等，因此从B到D小球做匀速直线运动，故B正确，由图示可知，sBD＝2a，tBD＝2△t，小球从B到D的速度v＝＝＝，故D错误；故选：D。【变式3】“频闪摄影”是研究物体运动时常用的一种方法。如图为两个质量相同的甲、乙小球均从位置a竖直下落到位置b的频闪照片。由图可知甲球做匀速直线运动，（均选填“匀速”或“变速”），若每隔0.02s拍照一次，并测得ab间的距离是1.80cm，则乙球的平均速度0.3m/s。【解析】（1）甲球在相等时间内通过的路程相同，并且甲做直线运动，所以甲做匀速直线运动；（2）从位置a竖直下落到位置b乙球所用时间为0.02s×3＝0.06s，乙球从a到b通过的路程：s＝1.80cm＝0.018m；乙球的速度：v乙＝＝＝0.3m/s。故答案为：匀速；0.3。1．如图是一辆汽车做直线运动的s﹣t图象，对线段OA、AB、BC、CD所表示的运动，下列说法正确的是（）A．AB段汽车做匀速直线运动 B．BC段汽车运动的平均速度为30km/h C．CD段汽车做减速运动 D．BC段汽车做匀速直线运动【解析】A、AB段汽车的路程不随时间而变化，则汽车处于静止状态，故A错误。B、BC段的平均速度是vBC＝＝＝45km/h，故B错误；BC段的s﹣t图象是一条倾斜的直线，所以BC段汽车做匀速直线运动，故D正确；C、OA段汽车的路程增加，是向前运动的，CD段的汽车路程是减小的，则汽车是往回运动的，所以CD段的运动方向与OA段的运动方向相反，但其s﹣t图象也是一条倾斜的直线，所以CD段汽车做匀速直线运动，故C错误。故选：D。2．如图所示甲、乙微型小车的运动记录，两小车均由左向右运动。现利用频闪照相记录两小车的位置，频闪相机每隔0.02s拍一次照，用字母A、B、C、D、E标记小车的位置。下列说法正确的是（）A．甲做减速运动，乙做匀速运动 B．从A位置运动至E位置甲的平均速度大于乙的平均速度 C．乙运动至D位置时速度为1m/s D．从D位置运动至E位置甲、乙的平均速度相等【解析】A、图中，甲车在相同时间内通过的距离变大，做加速直线运动；乙车相同时间内通过的距离相同，故小车做匀速运动，故A错误；B、由图可知，从A位置运动至E位置甲车的路程小于乙车的路程，时间相同，由v＝可得，甲的平均速度小于乙的平均速度，故B错误；C、乙运动至D位置时路程s＝6cm＝0.06m，所用时间t＝3×0.02s＝0.06s，乙运动至D位置时速度v＝＝＝1m/s，故C正确；D、从D位置运动至E位置甲车的路程大于乙车的路程，所用时间相同，故甲的平均速度大于乙的平均速度，故D错误。故选：C。3．做“测物体的平均速度”实验，如图，当小车自斜面顶端如图所示位置开始计时，滑至底端如图所示位置时停止计时。以下说法正确的是（）A．此过程小车的平均速度是1.6cm/s B．此过程小车的平均速度是1.4cm/s C．此过程小车的平均速度是1.2cm/s D．斜面的倾斜度越大越好，可以节省实验时间【解析】ABC、由图可知，小车从顶端滑到底端所用的时间：t＝15：0.3：05﹣15：03：00＝5s，行驶的路程：s＝8.00cm﹣2.00cm＝6.00cm，则此过程小车的平均速度：v＝＝＝1.20cm/s。故AB错误，C正确。D、斜面坡度越小，小车速度变化越慢，小车运动时间越长，因此，斜面应选择较小坡度，这样设计是为了实验中便于测量时间。斜面的倾斜度越大，实验时间越小，不便于测量小车运动的时间，故D错误。故选：C。4．2019年12月20日长征四号运载火箭，首次执行“一箭九星”发射任务，运载火箭全长约50m，分别从视频中截取火箭发射前和发射后第8s的位置图像如图所示，则火箭发射后8s内的平均速度最接近于（）A．5m/s B．9m/s C．12m/s D．15m/s【解析】由题知，火箭长50m。以火箭的顶端与发射架的顶端相比较，由图可知，火箭发射后8s实际上升距离大约1.5个火箭高度，即s≈72m。平均速度为：v＝＝＝9m/s故选：B。5．“频闪摄影”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，闪光灯每隔一定的时间闪亮一次，底片就记录下这时物体的位置。如图是甲、乙两个网球从左向右运动时的频闪照片，则下列说法正确的是（）A．甲球运动的时间比乙球短 B．甲、乙两球运动的时间基本相同 C．甲球的运动速度基本保持不变 D．乙球的运动速度越来越小【解析】AB、闪光灯每隔一定的时间闪亮一次，即摄影的时间间隔是相同的；由图知，甲球被拍摄了5次（所用时间为5个间隔时间），乙球被拍摄了3次（所用时间为3个间隔时间），所以甲球运动的时间比乙球长；故AB错误；CD、由图知，甲球在相等时间内通过的路程基本相同，所以甲球运动的速度基本保持不变，故C正确；而乙球在相等时间内通过的路程越来越长，即乙球的运动速度越来越大，故D错误。故选：C。6．在“探究小车速度的变化”实验中，斜面AC的长度为120cm，B点是斜面AC的中点。实验时，小玲同学将小车放置在斜面A点，松手后，小车依次通过A、B、C三点的时间（停表每格为1s）如图所示。就小车下滑过程中，下列说法错误的是（）A．以木块为参照物，小车是运动的 B．为了便于计时，斜面的坡度应较小 C．小车通过全程的平均速度为12.5cm/s D．小车在AB段的平均速度小于在BC段的平均速度【解析】A、以木块为参照物，小车的位置发生变化，是运动的，故A正确；B、斜面坡度小，小车运动速度慢，时间长，便于计时，故B正确；C、全程的平均速度为：v＝＝＝15m/s，故C错误；D、小车做加速运动，故小车在AB段的平均速度小于在BC段的平均速度，故D正确。故选：C。7．一物体做直线运动，它在前2s内的平均速度是6m/s，后4s内的平均速度是4m/s，则下列说法中（）①它前2s内一定做匀速直线运动②它后4s内的平均速度等于14.4km/h③它6s内通过了28m的路程④它6s内的平均速度是5m/sA．只有①②正确 B．只有②③正确 C．只有②④正确 D．只有③④正确【解析】①物体在前2s的平均速度是6m/s，不能证明它前2s一定做匀速直线运动，故①错误；②后4s的平均速度v2＝4m/s＝4×3.6km/h＝14.4km/h，故②正确；③物体在前2s内通过的路程：s1＝v1t1＝6m/s×2s＝12m，后2s内的路程是s2＝v2t2＝4m/s×4s＝16m，物体6s通过的总路程s＝s1+s2＝12m+16m＝28m，故③正确；④物体6s内的平均速度：v＝＝≈4.67m/s，故④错误。故选：B。8．如图所示，记录了一辆小汽车在平直公路上行驶的情况，该小汽车做的是直线运动，它在整个运动过程中的平均速度是m/s。【解析】由图可知小汽车每分钟通过的路程是不相等的，所以小汽车做的是变速直线运动，小汽车的运动路程为3240m，时间为4min，它在整个运动过程中的平均速度是：v＝＝＝13.5m/s。故答案为：变速；13.5。9．为了“探究小车沿斜面下滑时速度的变化”给你提供了如图所示的装置。在测平均速度的实验中（如图），斜面应选择较小