1.4 測量平均速度（導(dǎo)學(xué)案）-2024-2025學(xué)年八年級物理上冊同步備課系列（人教版）【原卷版】

第4節(jié)測量平均速度（導(dǎo)學(xué)案）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.能用刻度尺測出物體運(yùn)動(dòng)的路程，能用停表測出物體通過這段路程所用的時(shí)間，根據(jù)公式v=s/t計(jì)算出物體在這段時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的平均速度。2.了解用位置傳感器測量速度的方法?！緦W(xué)習(xí)重點(diǎn)】測量平均速度?！緦W(xué)習(xí)難點(diǎn)】用位置傳感器測量速度的方法?！咀灾黝A(yù)習(xí)】閱讀教材，完成以下問題：1．使用刻度尺測量長度時(shí)，首先要了解它的和，讀數(shù)時(shí)，一定要有一位值。2.使用停表：第一次按動(dòng)“按鈕”——，長短指針開始轉(zhuǎn)動(dòng)；第二次按動(dòng)——，長短指針暫時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；第三次按動(dòng)——，長短指針迅速回到零點(diǎn)。3．停表的讀數(shù)：示數(shù)=小表盤示數(shù)（）+大表盤示數(shù)（）。若小表盤分針不過半，按照s讀數(shù)；若小表盤分針過半，按照s讀數(shù)。4.測量小車的平均速度，實(shí)驗(yàn)原理是_______；測量的物理量是和；需要的測量器材是：和?！竞献魈骄俊刻骄恳?、實(shí)驗(yàn)——測量物體運(yùn)動(dòng)的平均速度想想議議：測量小車的平均速度，實(shí)驗(yàn)原理是什么？需要測量哪些物理量？需要哪些測量儀器？1.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（1）實(shí)驗(yàn)原理：_______.（2）需要測量的物理量：和。（3）實(shí)驗(yàn)器材：斜面、木塊、小車、、、金屬擋板等。（4）實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖所示：想一想，你能說出各個(gè)器材的作用嗎？進(jìn)行討論，并完成填空。（5）實(shí)驗(yàn)器材的作用①斜面的作用：使小車獲得動(dòng)力，能夠。②刻度尺的作用：測量小車通過的。使用刻度尺前要觀察刻度尺的、和，使用時(shí)要“會(huì)放”、“會(huì)讀”、“會(huì)記”。③停表的作用：測量小車運(yùn)動(dòng)的。會(huì)讀停表的示數(shù)：示數(shù)=小表盤示數(shù)（min）+大表盤示數(shù)（s），根據(jù)小表盤分針是否過半加30s。④金屬片的作用：讓小車停止運(yùn)動(dòng)，便于測量。（6）實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：搭建斜面時(shí)，斜面的坡度既不能太小也不能太大，為什么？①搭建斜面時(shí)，坡度不能太小也不能太大。斜面的坡度太小，小車可能達(dá)不到；斜面的坡度太大，小車運(yùn)動(dòng)的速度大，所用短，導(dǎo)致測量難度大、實(shí)驗(yàn)誤差大。②實(shí)驗(yàn)過程中，斜面的傾斜程度不能變。2.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（1）測量全程平均速度如圖2所示，將小車放在斜面頂端，金屬片放在斜面底端。用刻度尺測出小車通過的路程s1，同時(shí)用停表測量小車從斜面頂端滑下到撞擊的時(shí)間t1，把數(shù)據(jù)記入下表中。利用公式v1=s1/t1算出小車通過斜面全程的平均速度v1。（2）測量上半段的平均速度如圖所示，將金屬片移至斜面的，測出小車到金屬片的距離s2；同時(shí)測出小車從斜面頂端滑過斜面上半段s2所用的時(shí)間t2，把數(shù)據(jù)記入下表中。利用公式v2=s2/t2算出小車通過上半段路程的平均速度v2。（3）計(jì)算下半段的平均速度想一想，怎樣得到下半段的平均速度？我們可以通過計(jì)算得到小車在下半段的平均速度。方法是：根據(jù)前面的兩次實(shí)驗(yàn)，可計(jì)算出小車通過下半段的路程：s3=；計(jì)算出通過下半段路程所用時(shí)間：t3=；根據(jù)公式v3＝eq\f(s3,t3)算出小車通過下半段的平均速度v3。（4）實(shí)驗(yàn)中注意的事項(xiàng)①做好小組內(nèi)人員的分工，一位同學(xué)操作小車，一位同學(xué)操作停表，一位同學(xué)記錄數(shù)據(jù)，要分工明確，并協(xié)調(diào)好。②在正式實(shí)驗(yàn)前，先練習(xí)用停表計(jì)時(shí)，方法是：先將小車放于斜面頂端，將金屬片置于斜面底端，并開始倒計(jì)時(shí)：“3、2、1”，讀到“1”時(shí)操作小車的同學(xué)釋放小車，負(fù)責(zé)計(jì)時(shí)的同學(xué)同時(shí)啟動(dòng)停表計(jì)時(shí)，當(dāng)聽到小車撞擊金屬片的聲音時(shí)，立即按下停表，并報(bào)出數(shù)值。應(yīng)讓學(xué)生練習(xí)幾次，熟練以后會(huì)使測量的結(jié)果更準(zhǔn)確些。3.分析與論證（1）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理。計(jì)算出全程、上半段、下半段的平均速度。路段路程運(yùn)動(dòng)時(shí)間平均速度全程s1＝90cmt1＝2sv1＝m/s上半段s2＝35cmt2＝1.7sv2＝m/s下半段s3＝cmt3＝sv3＝m/s根據(jù)計(jì)算結(jié)果初步得出：上半段的平均速度最，下半段的平均速度最，全程的平均速度處在兩者之間。（2）分析數(shù)據(jù)，歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論：①小車沿斜面下滑做直線運(yùn)動(dòng)。②各段路程的平均速度（相等/不相等）。所以講平均速度或計(jì)算平均速度時(shí)，必須強(qiáng)調(diào)是物體在哪一段內(nèi)或哪一段中的平均速度。4.交流討論（1）實(shí)驗(yàn)中什么環(huán)節(jié)容易出現(xiàn)誤差？測量平均速度的實(shí)驗(yàn)，難點(diǎn)是計(jì)時(shí)結(jié)束要以聽到聲為準(zhǔn)，即聽到聲音的同時(shí)停止計(jì)時(shí)，該操作難度較大，計(jì)時(shí)會(huì)存在誤差。另外開始時(shí)，小車開始下滑與停表的啟動(dòng)可能不同步，也會(huì)存在誤差。（2）你的數(shù)據(jù)和其他同學(xué)相同嗎?為什么?各組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不一定相等，因?yàn)樾泵娴牟灰欢ㄏ嗤?，小車運(yùn)動(dòng)的速度會(huì)不同；還有測量中會(huì)有誤差，也會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不同?！纠}1】如圖是“測量小車平均速度”的實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)時(shí)讓小車從斜面的A點(diǎn)由靜止滑下，分別測出小車到達(dá)B、C點(diǎn)的時(shí)間，即可求出不同路段的平均速度。（1）小車所放的斜面應(yīng)保持較___的坡度，這樣小車在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)間會(huì)___（選填“長”或“短”）些，便于測量時(shí)間。（2）小車從斜面頂端運(yùn)動(dòng)到底端的過程中，小車做的是_____（選填“勻速”或“變速”）直線運(yùn)動(dòng)。（3）小車在AC段的平均速度vAC＝_____m/s。（4）若小車經(jīng)過A點(diǎn)后才開始計(jì)時(shí)，vAC的測量值與真實(shí)值相比會(huì)_____（選填“偏大”、“偏小”或“相等”）。二、拓展性實(shí)驗(yàn)：用位置傳感器測量物體的速度1.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模孩贉y量小車在斜面上運(yùn)動(dòng)的速度。②測量人的手掌移動(dòng)時(shí)速度的變化情況。（2）實(shí)驗(yàn)器材：位置傳感器、小車、斜面、計(jì)算機(jī)等。（3）實(shí)驗(yàn)原理：位置傳感器B利用超聲波可以測出不同時(shí)刻小車A與它的。這樣計(jì)算機(jī)就可以算出運(yùn)動(dòng)的小車在不同位置時(shí)的。計(jì)算機(jī)把在不同時(shí)間測出的運(yùn)動(dòng)物體的速度顯示在屏幕上（橫軸為時(shí)間，縱軸為速度），我們就可以直觀地看出物體的速度是增大的、減小的還是不變的。2.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（1）調(diào)節(jié)傳感器的位置，使傳感器的激光對準(zhǔn)小車，讓小車從斜面上滑下，觀察計(jì)算機(jī)顯示速度波形的變化情況。（2）將手掌放在位置傳感器前，來回移動(dòng)手掌，觀察計(jì)算機(jī)顯示速度波形的變化情況。3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論通過速度變化圖像，我們發(fā)現(xiàn)小車的速度不斷變，后減為；通過速度變化圖像，我們發(fā)現(xiàn)手掌移動(dòng)的速度在不斷變化。4.分析論證傳感器測距離配合計(jì)算機(jī)測速的優(yōu)點(diǎn)：①位移傳感器可自動(dòng)測出各時(shí)刻的；②計(jì)算機(jī)可以根據(jù)距離和對應(yīng)時(shí)間信息，自動(dòng)算出；③計(jì)算機(jī)可以直接顯示出圖像。【例題2】小明同學(xué)用如圖甲的裝置研究小車在斜面上的運(yùn)動(dòng)。他將小車從坡頂A處靜止釋放，測出小車從A滑到坡底C處的時(shí)間t1＝2.5s再次將小車從A處靜止釋放，測出小車從A滑到中點(diǎn)B處的時(shí)間t2＝1.8s。（1）該實(shí)驗(yàn)的原理是______；（2）實(shí)驗(yàn)中斜面的坡度要______些，這樣的目的是便于測量______；（3）通過小明的測量數(shù)據(jù)可以判斷，小車在前半程的平均速度______全程的平均速度；（“大于”、“等于”或“小于”）（4）小明想測量小車在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中后半段的平均速度，他應(yīng)該將小車從______處靜止釋放，并在B處開始計(jì)時(shí)，在C處停止計(jì)時(shí)；（選填“A”或“B”）（5）物體運(yùn)動(dòng)的情況還可以通過另一種辦法即時(shí)測定、顯現(xiàn)出來。位置傳感器利用超聲波測出不同時(shí)刻小車與它的距離，計(jì)算機(jī)就可以算出小車在不同位置的速度（如乙圖）。屏幕圖象如丙圖，橫軸為時(shí)間，縱軸為速度，通過圖象可以看出小車在斜面上滑下時(shí)是______（選填“勻速”或“加速”）運(yùn)動(dòng)的，小車到達(dá)坡底時(shí)的速度為______m/s。探究三、一些測速、測距的方法1.超聲波測距閱讀課本P24“科學(xué)世界——超聲波測距”，了解測距的原理。超聲波測距原理如圖所示，發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射的同時(shí)開始計(jì)時(shí)。超聲波傳播時(shí)碰到障礙物會(huì)被反射，接收器收到反射波就停止計(jì)時(shí)。根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間t，超聲波在空氣中的傳播速度v，儀器自動(dòng)計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)與障礙物之間的距離：。如果障礙物質(zhì)是運(yùn)動(dòng)的物體，超聲波測量儀還可以測出物體移動(dòng)的速度。2.測速儀（定點(diǎn)測速）如圖所示是在高速公路上常見的測速裝置，其主要部分是一個(gè)測速儀。其原理如下圖所示，汽車向測速儀的方向勻速駛來，測速儀向汽車發(fā)出兩次短促的（超聲波）信號，超聲波信號遇見汽車前面板，反射回測速儀。測速儀根據(jù)汽車在兩次遇到信號之間所通過的路程及所用的時(shí)間，由速度公式v=s/t可得出汽車的平均速度。3.區(qū)間測速“區(qū)間測速”目前在全國大部分高速路實(shí)行。原理：“區(qū)間測速”，就是在兩監(jiān)測點(diǎn)安裝監(jiān)控和測速探頭，測出一輛車通過兩個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的，再根據(jù)兩點(diǎn)間的算出該車在這一區(qū)間路段的平均車速，如果這個(gè)平均車速超過了該路段的最高限速，即被判為?！纠}3】高速公路實(shí)現(xiàn)“區(qū)間測速”全覆蓋。就是測算出汽車在某一區(qū)間行駛的平均速度，如果超過了該路段的最高限速，即被判為超速。若監(jiān)測點(diǎn)A、B相距15km，全程限速，一輛轎車通過兩個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的時(shí)間如圖所示。求：（1）轎車通過兩個(gè)監(jiān)測點(diǎn)所用的時(shí)間為______；（2）通過計(jì)算說明，采用“區(qū)間測速”，這輛轎車在該路段會(huì)不會(huì)被判超速？（3）若要確保通過AB路段區(qū)間測速不會(huì)被判超速，則通過AB路段時(shí)間最短用時(shí)多少s？【精講點(diǎn)撥】1．該實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是時(shí)間的測量。小車開始運(yùn)動(dòng)的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，小車撞金屬片的同時(shí)停止計(jì)時(shí)。正式實(shí)驗(yàn)之前應(yīng)該多練習(xí)幾次，熟練之后會(huì)使測量數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確。2．做變速運(yùn)動(dòng)的同一物體，在各段路程的平均速度并不相等，平均速度描述的是做變速運(yùn)動(dòng)的物體在s這段路程或在t這段時(shí)間內(nèi)的平均快慢程度。求解物體通過某段路程的平均速度時(shí)，一定要用物體通過的這段路程除以通過這段路程所用的時(shí)間。【歸納整理】【課堂練習(xí)】1.在測量平均速度的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)該用______測量小車通過的路程s，用____測量小車運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t，通過公式_______求出平均速度v。2.一物體作直線運(yùn)動(dòng)，全程50m，通過前一半路程用了4s，通過后一半路程用了6s，則該物體在全程中的平均速度為（）A.10m/sB.6.25m/sC.5m/sD.4.17m/s3．在測量平均速度的實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是（）A．測量小車下半程的平均速度時(shí)，要讓小車從斜面中點(diǎn)由靜止下滑B．當(dāng)啟動(dòng)停表后再把小車放開，觀察到它撞擊金屬片時(shí)立即停止，讀出的就是小車運(yùn)動(dòng)用的時(shí)間C．小車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．用刻度尺測出的斜面長就是小車通過的路程4.在“測量平均速度的實(shí)驗(yàn)中”，實(shí)驗(yàn)中如果測出上半程和下半程速度分別為v1、v2，則全程的平均速度是__________。5．如圖為測量小車平均速度的裝置．A是斜面上可移動(dòng)的小車，B為固定在斜面上一段的位置傳感器．位置傳感器B利用超聲波可以測出不同時(shí)刻小車A與它的距離，這樣就可以計(jì)算出運(yùn)動(dòng)的小車在不同位置時(shí)的速度．小車由靜止自由滑下時(shí)，速度與路程隨時(shí)間變化的圖象正確的是（）ABCD6．“測量平均速度”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖，小車從斜面的A點(diǎn)由靜止滑下并開始計(jì)時(shí).（1）實(shí)驗(yàn)中為了方便計(jì)時(shí)，應(yīng)使斜面的坡度較______（選填“大”或“小”）；（2）在AB段運(yùn)動(dòng)的路程是______cm；在BC段運(yùn)動(dòng)的平均速度是_____m/s，______（“＜”、“＝”、“＞”）AC段運(yùn)動(dòng)的平均速度；（3）如果小車過了A點(diǎn)才開始計(jì)時(shí)，則會(huì)使所測量速度偏______（選填“大”或“小”）。7．在一次綜合實(shí)踐活動(dòng)中，小明要測量紙錐下落的速度。他用每隔相等時(shí)間拍照一次的相機(jī)（相機(jī)說明書上的相關(guān)描述如下：“每秒拍照1次，像成在同一底片上”），拍下如圖所示的照片，請回答：（1）紙錐運(yùn)動(dòng)的時(shí)間tAB_____tBC（選填“＜”、“＝”、“＞”）；（2）從A到D紙錐下落的速度變化情況是_____，判斷的依據(jù)是_