第4节 速度的测量（通关讲义）（原卷版）

学而优教有方第4节速度的测量知识点一、探究小车沿斜面滑下时速度变化的规律：1.提出问题：小车沿斜面滑下时速度是如何变化的?2.猜想与假设：(1)可能越来越大；(2)可能保持不变。3.设计实验：(1)原理：。

(2)实验器材：刻度尺、停表、斜面、小车、金属片。(3)实验装置：如图所示。(4)实验方法：用停表测出小车在某段路程上运行的时间，用刻度尺测出这段时间内通过的路程，利用公式v=s/t算出小车的平均速度。4.进行实验与收集数据：(1)把小车放在斜面顶端，把金属片垂直固定在斜面底端，用刻度尺测出小车将要通过的路程S1。(2)用停表测量小车从斜面顶端下滑到撞击金属片所用的时间t1,将小车通过的路程S1和所用的时间t1填入表格中。(3)将金属片移至斜面的中部，测出小车从斜面顶端滑过斜面上半段的路程S2和所用的时间

t2,将数据填入表格中。(4)利用公式算出小车在全程和上半段路程的平均速度。实验数据填入表格：运动路程/m运动时间/s平均速度/(m⋅s−1)s1＝t1＝v1＝s2＝t2＝v2＝5.分析与论证：小车沿斜面滑下时速度越来越大。6.评估：(略)7.交流；(1)在本实验中，为了方便计时，斜面要足够长、坡度要小(注意：坡度也不能过小，否则会造成每次测出的平均速度过于接近)，且测量过程中不要改变斜面的坡度。(2)金属片的作用：①防止小车滑落；②便于测准时间。(3)实验前要学会熟练地使用停表，以减小实验过程中测量时间的误差。(4)测量小车在斜面上通过的路程时，必须头对头，尾对尾。(5)要测量哪一段路程的平均速度，就测量其对应的路程及通过这段路程所用的时间。(6)因为小车在斜面上做加速直线运动，所以下半程的平均速度最大，上半程的平均速度最小，即。典例1、（2024·山东潍坊·二模）小明在做“测小车的平均速度”的实验中，设计了如图所示的实验装置：小车从长10dm带刻度的斜面顶端由静止下滑，图中的圆圈是小车到达A、B、C的时间，则：（1）本实验原理：；（2）实验中斜面的坡度较小，其目的是；（3）如果小车过了A点后才计时，则会使所测AC段的平均速度偏（填“大”或“小”）；（4）请根据图中所给信息回答：m/s（结果保留两位小数）；下图能说明小车在斜面上运动情况的图像是；（5）如果在某次实验中，经过测量计算出小车通过上半段路程AB的平均速度，小车经过BC段的平均速度，则小车通过全过程的平均速度m/s。典例2、小明在“测小车的平均速度”的实验中，设计了如图的实验装置：小车从斜面顶端由静止下滑，图中的圆圈是小车到达A、B、C三处时电子表的显示（数字分别表示“小时：分：秒”）（1）该实验的原理是。（2）该实验需要的器材除了小车、斜面、档板外，还需要测量工具和。（3）实验时应保持斜面的倾角较，这是为了方便测量.（4）根据图中信息回答：sAB=cm；vAB=m/s；tAC=s；vAC=m/s．（5）可以看出小车在下滑过程中做（选填“匀速”或“变速”）直线运动。典例3、（23-24八年级上·辽宁沈阳·阶段练习）用如图所示的装置，测量小车在斜面上下滑过程中，不同阶段的平均速度。（1）试验中斜面的倾斜程度要（填“小”或“大”）一些，在C点放置了一金属片，其好处是；（2）图中BC段的距离sBC＝cm，经测量小车在AC段运动过程中的时间为2s，则此过程小车的平均速度为vAC＝m/s；（3）在实验过程中，小车过了A点才开始计时，则所测量的AC段的平均速度会偏（选“大”或“小”）；（4）小车AB段的平均速度AC段的平均速度（选填“<”、“>”或“=”）；（5）小组的成员分别画出小车从A到C的s﹣t图像的大致情况。其中与事实大致相符的是。A． B． C． D．典例4、（23-24八年级下·广东惠州·期中）某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1cm）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”）。由图中的实验数据可知，小车下滑过程中做（选填“减速”、“匀速”或“加速”）运动。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（选填“偏大”、“不变”或“偏小”）。知识点二、频闪照相法测速度频闪照相测速是一种利用照相技术来测量物体速度的方法。这种方法通过频闪灯每间隔一定时间曝光，形成间隔相同时间的影像，从而记录物体的运动轨迹和位置。以下是对频闪照相测速的详细解释：1.原理：（1）频闪照相法利用频闪灯每隔相等时间闪光一次的特性。（2）当物体运动时，利用频闪灯照明，照相机可以拍摄出该物体每隔相等时间所到达的位置。（3）通过拍摄的照片，可以观察到物体在不同时间点的位置，从而分析其运动情况。2.实验步骤：（1）设置频闪灯的频率，即每秒闪光次数（如每秒10次）。（2）使用照相机配合频闪灯进行拍摄，确保每次闪光时照相机都能捕捉到物体的影像。（3）分析拍摄得到的照片，测量物体在不同时间点的位移。3.计算速度：（1）已知频闪灯的闪光频率（如每秒10次），则每两个相邻影像之间的时间间隔是固定的（如0.1秒）。（2）通过测量照片中物体在不同时间点的位移，结合时间间隔，可以计算出物体的平均速度。（3）如果需要更精确的数据，可以通过增加闪光频率和拍摄帧数来提高测量的精度。4.注意事项：（1）确保频闪灯和照相机的同步性，以保证每次闪光时都能捕捉到物体的影像。（2）选择合适的闪光频率和拍摄帧数，以满足测量精度的要求。（3）分析照片时，要注意测量误差和数据处理方法，以提高测量结果的准确性。典例5、（2024·江西·中考真题）以下是某同学“测量小球运动的速度”的实验报告，请你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实验器材小球、水平桌面、刻度尺、频闪照相机实验步骤（1）一小球在水平桌面上沿直线运动，下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：，，；记录这三段路程所对应的时间：。（3）分别计算小球通过这三段路程的平均速度。实验结论（1）小球在这三段路程的平均速度分别为：，，。（2）（选填“>”“<”或“=”），小球在水平桌面上做（选填“匀速”或“变速”）运动。安全提示小球运动时的速度不宜过快，以免小球动能过，从桌面掉落时伤人。典例6、（23-24八年级上·安徽淮北·阶段练习）频闪摄影又被称为连闪摄影，是借助于电子闪光灯的连续闪光，在一个画面上记录物体连续运动的过程。某实验小组采用频闪摄影的方法在实验室拍摄了苹果开始下落一段时间后的频闪照片，相机曝光的时间间隔为0.5s。（1）苹果在这一段时间内做（选填“匀速”或“变速”）运动；（2）苹果通过AB段的平均速度（选填“大于”“小于”或“等于”）通过AC段的平均速度；（3）若要测出苹果在AD段的平均速度，还需要的测量工具是，测量原理是。图中s1=1.0m，s2=2.0m，s3=3.0m，则苹果在AD段的平均速度是m/s。典例7、如图是一小球从A点沿直线运动到F点的频闪照片，频闪照相机每隔0.2s闪拍一次。分析照片可知：（1）小球在做直线运动（选填“匀速”或“变速”）；（2）小球从A点运动到D点的平均速度（选填“大于”、“小于”或“等于”）小球从C点运动到F点的平均速度；（3）小球在两点间的平均速度最大；小球从A点到F点运动的平均速度是m/s；（4）图中四个速度随时间的关系图象，能反映出该小球运动的图象是。（选填图中的选项字母）A．

B．

C．

D．

知识点三、传感器测量速度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：位置传感器利用超声波可以测出不同时刻小车与它的距离。这样计算机就可以算出运动的小车在不同位置时的速度。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。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。典例8、小海同学用图1所示的装置研究小车在斜面上的运动；他将小车从A处静止释放，用秒表测出小车从A处滑到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处滑到中点B处的时间t2＝1.7s；（1）实验中还需要的测量工具是；通过小海的测量数据可以判断，小车在AB段的平均速度（选填“大于”、“小于”或“等于”）AC段的平均速度；测量时如果不小心让小车过了C处才停止计时，则所测BC段的平均速度会（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）；（2）本实验还可以利用位置传感器通过超声波测出小车的实时距离，再用计算机算出运动速度，如图2所示；假设位置传感器发射的超声波信号经0.01秒反射回来并被接收，此时超声波在空气中的传播速度为340m/s，则传感器与小车间的距离是m；小车从A处滑到C处的过程，位置传感器的屏幕图像如图3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C处的速度为m/s。典例9、小明所在的实验小组想探究“物体从斜面上滑下的速度大小与哪些因素有关”。通过观察，他们提出了如下的猜想：猜想1：可能与物体的质量m有关猜想2：可能与斜面的倾角θ有关猜想3：可能与斜面的材料有关他们选择器材以下：一个右端固定有遮光片的滑块质量为200g、一个100g的砝码（可粘在滑块上表面）、两个长度相同材料不同的斜面A和B（斜面底端装有速度传感器）。实验装置如图甲所示，实验操作是让滑块沿斜面直线下滑，利用速度传感器测得滑块到达斜面底端时的速度v；（1）为了保证从实验数据得出结论的可靠性，滑块每次都由静止开始下滑，并且都从斜面的处释放；（2）本实验中，速度传感器的工作原理是当滑块上的遮光片通过传感器时，传感器发出的光被挡住开始计时，当遮光片离开传感器停止计时，由此计算出此时滑块的速度。已知遮光片的宽度为1.2cm，如果计时器某次显示的时间为0.005s，则此次测得的滑块速度为m/s；（3）小明他们改变相关条件，多次实验，得到了下列数据：实验序号θ斜面滑块总质量m/gv/（m·s﹣1）摩擦力f/N120°A2002.450.38220°A3002.450.56320°B2001.530.47420°B3001.530.71530°A2003.580.34640°A2004.380.30①分析表中数据可得：猜想是错误的；②分析比较实验序号，可知猜想2的结论；（4）研究猜想2时，他们探究了“不同倾角下滑块受到的摩擦力”，数据如上表，他们还设计了探究猜想2的另一个方案：让滑块从材料（选填“不同”或“相同”），倾角θ不同的斜面上C点由静止滑下，撞击D点的木块，控制CD距离相同，方案中滑块推动木块移动的距离大（选填“能”或“不能”）说明其速度大，分析上表数据，说明理由。当堂检测1．（23-24八年级上·辽宁沈阳·阶段练习）在测量平均速度的实验中，下列说法正确的是（）A．要使斜面的坡度越小越好，以便于测量时间B．小车在下半程的平均速度v2大于全程的平均速度vC．小车从木板顶端下滑时，木板长度即为小车全程通过的路程D．测量小车在下半程的平均速度v2时，要让小车从斜面中点由静止下滑2．（2024·安徽亳州·二模）频闪拍摄是研究物体运动的方式之一。某科创小组用频闪拍摄的方法来“测量小车运动的平均速度”，如图所示，他们用相机每隔曝光一次，拍摄了小车在斜面上下滑的频闪照片，小车在AC段的平均速度为。3．（23-24八年级下·全国·假期作业）某同学利用速度传感器测量小车在倾斜木板上下滑的速度，如图所示的是传感器显示屏显示的小车的路程随时间变化的图线。由图线可知，在时间段内，小车所做的运动非常接近；这段时间内小车的平均速度约为（精确到0.1）。4．（2024·陕西西安·模拟预测）如图1所示，“测量小车从斜面滑下的速度”实验的情景。（1）“测量小车从斜面滑下的速度”的实验原理是。实验中用到的测量工具有秒表和；（2）将小车放在斜面80cm刻度线处，静止放手滑下，放手时开始计时，当小车到0cm时停止计时，通过实验操作，发现（“开始计时”或“停止计时”）的时机不好把握。解决问题后，再一次实验。发现小车运动时间太短，时间测量不准确，经过反复尝试会发现，斜面的坡度（填“大一些”或“小一些”），可以让小车滑下的时间变得长一些，可以较准确的测量出时间；（3）调整好斜面，小车从A点静止滑下，到达C点用的时间如图2所示，小车经过AC段的平均速度是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斜面滑下的上半程和下半程的时间，就可以通过的方式比较出上半程和下半程的快慢。实际操作过程中，（选填“上”或“下