資源簡介

(共31張PPT)
4. 速度的測量
第一單元 機械運動
1.能夠明確平均速度是描述物體在某一段時間內或某一段路程內的平均快慢程度的物理量。
2.能夠正確掌握停表和刻度尺的使用方法，以便在實驗中準確測量時間和距離。
3.能夠通過實驗數據，利用平均速度的計算公式求出物體的平均速度，并加深對平均速度的理解。
4.能夠理解并掌握測量平均速度的實驗方法，包括實驗器材的選擇、實驗步驟的設計以及實驗數據的記錄等。
5.通過實驗活動，培養學生認真仔細的科學態度和正確、實事求是記錄測量數據的嚴謹作風。
有一天，小明放學回家，騎車行駛在某一斜坡上，感覺車越往下運動速度越快。
小明想知道車在斜坡上向下運動的速度究竟有沒有變化，能否設計一個實驗來研究呢？
演示：讓小車從斜面頂端滑到底端，觀察小車的運動情況。
小車從斜面上滑下，做的是什么運動？在物理學中，用什么描述變速直線運動物體的快慢程度？
一、情景引入
【提出問題】
怎樣測量物體（小車）的速度
【實驗原理】
【實驗器材】
斜面、小車、刻度尺、停表、金屬片
實驗：測量小車運動的速度
【設計實驗】
1.如上圖所示,把小車放在斜面頂端，金屬片放在斜面底端，用刻度尺測出小車將要通過的路程s1，把s1和以后測得的數據填入下表中;
2.用停表測量出小車從斜面頂端下滑到撞擊金屬片的時間t1；
實驗：測量小車運動的速度
3.根據測得的s1、t1，利用公式 算出小車通過斜面全程的平均速度v1;
4.將金屬片移至斜面的中部,測出在斜面頂端的小車到金屬片的距離s2;
5.測出小車從斜面頂端滑過斜面前半段路程s2所用的時間t2,算出小車通過前半段路程的平均速度v2;
6.計算出小車通過后半段的路程s3和所用的時間t3,然后算出小車通過后半段路程的平均速度v3。
實驗：測量小車運動的速度
【數據記錄】
【分析與論證】
通過實驗數據可知：v3＞v1＞v2
實驗：測量小車運動的速度
路程 運動時間 平均速度
S1＝ cm t1＝ s v1＝ m/s
S2＝ cm t2＝ s v2＝ m/s
S3＝ cm t3＝ s v3＝ m/s
【實驗結論】
小車沿斜面由頂端運動到底端的過程中，它的速度越來越大。且全程的平均速度位于前后兩段平均速度之間。
例1．（2024·湖南長沙·一模）小明所在的物理興趣小組的幾名同學用斜面和小車來測平均速度，如圖所示。
（1）斜面與水平桌面的角度越 ，
實驗中時間的測量越準確。
（2）小車在斜面上滑過某段斜面時的始、末
位置如圖所示，小車滑過的路程約為 cm。若小車滑過這段路程所用的時間為2.5 s，則小車在這段時間內的平均速度為 m/s。
實驗：測量小車運動的速度
典例精析
小
60.0
0.24
典例精析
典例2、（2022·廣西百色·中考真題）如圖所示是“測量小車的平均速度”的實驗裝置。實驗時讓小車從斜面的A點由靜止滑下，分別測出小車到達B點和C點的時間，即可求出不同路段的平均速度。
（1）實驗原理是 ；
（2）實驗時，為了使小車在斜面上運動
的時間長些，便于測量時間，應 （選填“增大”或“減小”）斜面的傾斜角度；
（3）小車從A點運動到B點所用時間tAB= s；從A點到C點的路程sAC= cm；小車在AC段的平均速度vAC= m/s。
減小
3
80.0
0.16
典例精析
典例3、（2024·河南周口·模擬預測）小南準備做“測量小車的平均速度”的實驗，籌備到的實驗器材有：小車一輛、電子秒表一個、長木板一塊、小木塊一塊。
（1）為了完成該實驗，還需要的實驗器材有 。
（2）實驗中把斜面的坡度放置的較小，這樣做的目的是 。
（3）經測量，s1=0.9m，s2=0.4m，小車從斜面頂端由靜止下滑的過程中，秒表記錄如圖所示，則小車在s3上的平均速度是 m/s。
（4）實驗前必須學會熟練使用電子秒表，如果讓小車過了點后才開始計時，則會使所測段的平均速度偏 （選填“大”或“小”）。
刻度尺
方便測量時間
0.5
大
典例精析
典例4、（2024·安徽六安·三模）某物理興趣小組用如圖所示的實驗裝置“測量小車運動的平均速度”。實驗中，他們將小車從帶刻度（分度值為1cm）的斜面頂端A點靜止釋放，并同時按下電子停表開始計時，圖中圓圈內顯示了小車位于A、B、C三點的時刻（數字分別表示“時：分：秒”）。
（1）根據圖中信息，小車在下滑過程中BC段的平均速度大小是 m/s。
（2）由圖中的實驗數據可知，小車下滑過程中做運動 （選填“減速”“勻速”或“加速”）。
0.5
加速
頻閃照相法測速度
頻閃照相測速是一種利用照相技術來測量物體速度的方法。這種方法通過頻閃燈每間隔一定時間曝光，形成間隔相同時間的影像，從而記錄物體的運動軌跡和位置。以下是對頻閃照相測速的詳細解釋：
1.原理：
（1）頻閃照相法利用頻閃燈每隔相等時間閃光一次的特性。
（2）當物體運動時，利用頻閃燈照明，照相機可以拍攝出該物體每隔相等時間所到達的位置。
（3）通過拍攝的照片，可以觀察到物體在不同時間點的位置，從而分析其運動情況。
頻閃照相法測速度
2.實驗步驟：
（1）設置頻閃燈的頻率，即每秒閃光次數（如每秒10次）。
（2）使用照相機配合頻閃燈進行拍攝，確保每次閃光時照相機都能捕捉到物體的影像。
（3）分析拍攝得到的照片，測量物體在不同時間點的位移。
3.計算速度：
（1）已知頻閃燈的閃光頻率（如每秒10次），則每兩個相鄰影像之間的時間間隔是固定的（如0.1秒）。
（2）通過測量照片中物體在不同時間點的位移，結合時間間隔，可以計算出物體的平均速度。
頻閃照相法測速度
（3）如果需要更精確的數據，可以通過增加閃光頻率和拍攝幀數來提高測量的精度。
4.注意事項：
（1）確保頻閃燈和照相機的同步性，以保證每次閃光時都能捕捉到物體的影像。
（2）選擇合適的閃光頻率和拍攝幀數，以滿足測量精度的要求。
（3）分析照片時，要注意測量誤差和數據處理方法，以提高測量結果的準確性。
典例精析
典例5、（2024·河南周口·二模）某科創小組用頻閃拍攝的方法來“測量小車運動的平均速度”，如圖所示，他們用相機每隔0.5s曝光一次，拍攝了小車在斜面上下滑的頻閃照片。請根據照片信息回答下列問題。
（1）小車從A點到C的路程sAC＝ cm，小車在AC段的平均速度vAC＝ cm/s；
（2）根據照片信息可判斷小車做 直線運動（選填“勻速”或“變速”）；
40.0
40
變速
傳感器測量速度
1. 設計實驗
（1）實驗目的：①測量小車在斜面上運動的速度；②測量人的手掌移動時速度的變化情況。
（2）實驗器材：位置傳感器、小車、斜面、計算機等。
（3）實驗原理：位置傳感器利用超聲波可以測出不同時刻小車與它的距離。這樣計算機就可以算出運動的小車在不同位置時的速度。計算機把在不同時間測出的運動物體的速度顯示在屏幕上（橫軸為時間，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。
傳感器測量速度
2.進行實驗
（1）調節傳感器的位置，使傳感器的激光對準小車，讓小車從斜面上滑下，觀察計算機顯示速度波形的變化情況。
（2）將手掌放在位置傳感器前，來回移動手掌，觀察計算機顯示速度波形的變化情況。
傳感器測量速度
3. 實驗結論
通過速度變化圖像，我們發現小車的速度不斷變大，后減為零。
通過速度變化圖像，我們發現手掌移動的速度在不斷變化。
4.分析論證
傳感器測距離配合計算機測速的優點：
（1） 位移傳感器可自動測出各時刻的距離；
（2） 計算機可以根據距離和對應時間信息，自動算出速度；
（3） 計算機可以直接顯示出速度～時間圖像。
典例精析
典例6．（22-23八年級上·廣東珠海·期末）小海同學用圖1所示的裝置研究小車在斜面上的運動；他將小車從A處靜止釋放，用秒表測出小車從A處滑到C處的時間t1＝2.5s；再次將小車從A處靜止釋放，測出小車從A處滑到中點B處的時間t2＝1.7s；
（1）實驗中還需要的測量工具是 ；通過小海的測量數據可以判斷，小車在AB段的平均速度 （選填“大于”、“小于”或“等于”）AC段的平均速度；測量時如果不小心讓小車過了C處才停止計時，則所測BC段的平均速度會 （選填“偏大”、“偏小”或“不變”）；
刻度尺
小于
偏小
典例精析
（2）本實驗還可以利用位置傳感器通過超聲波測出小車的實時距離，再用計算機算出運動速度，如圖2所示；假設位置傳感器發射的超聲波信號經0.01秒反射回來并被接收，此時超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，則傳感器與小車間的距離是 m；小車從A處滑到C處的過程，位置傳感器的屏幕圖像如圖3所示，由圖像可知，小車沿斜面下滑時做 （選填“勻速”或“變速”）運動，到達C處的速度為 m/s。
1.7
變速
1.5
超聲波測距、測速
1.超聲波測距
超聲波測距原理如圖所示，發射器向某一方向發射超聲波，在發射的同時開始計時。超聲波傳播時碰到障礙物會被反射，接收器收到反射波就停止計時。根據計時器記錄的時間t，超聲波在空氣中的傳播速度v，儀器自動計算出發射點與障礙物之間的距離：S=vt/2
如果障礙物質是運動的物體，超聲波測量儀還可以測出物體移動的速度。
超聲波測距、測速
2.測速儀（定點測速）
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。測速儀根據汽車在兩次遇到信號之間所通過的路程及所用的時間，由速度公式v=s/t可得出汽車的平均速度。
超聲波測距、測速
3.區間測速
“區間測速”目前在全國大部分高速路實行。
原理：“區間測速”，就是在兩監測點安裝監控和測速探頭，測出一輛車通過兩個監測點的時間，再根據兩點間的距離算出該車在這一區間路段的平均車速，如果這個平均車速超過了該路段的最高限速，即被判為超速。
典例精析
典例7．（23-24八年級上·重慶九龍坡·期中）交通部門常用超聲波測速儀來檢測車速。測速原理是測速儀前后兩次發出并接收到被測車射回的超聲波信號，再根據兩次信號的時間差，測出車速，如圖甲所示。某次測速中，測速儀發出與接收超聲波的情況如圖乙所示，表示超聲波與測速儀之間的距離。則該被測汽車前后兩次接收到超聲波的時間間隔是 s，該汽車的平均速度是 m/s（已知超聲波的速度為340m/s）。
1.7
20
課堂反饋
1．（2024·河南周口·二模）頻閃攝影是研究物體運動常用的實驗手段。在暗室中，照相機的快門處于常開狀態，頻閃儀每隔一定時間閃光一次，照亮運動的物體，于是膠片上記錄了物體在幾個閃光時刻的位置。圖甲是完全相同的A、B兩球從空中同一高度先后由靜止開始豎直下落的頻閃照片示意圖。已知頻閃儀每隔0.1s閃光一次，照片上1cm代表空中實際距離10cm。
（1）由圖甲可知：先由靜止開始下落的是 （選填“A”或“B”）球；
（2）用刻度尺測量照片上B球相鄰位置之間的距離s5時，示數如圖乙所示，
則s5= mm；B球通過的過程中的平均速度為v = m/s；
（3）用刻度尺測得照片上 A球相鄰位置之間的距離s2’＝14.7mm ，
s3’＝24.5mm則A球通過s2’、s3’過程中的平均速度之比v2’∶v3’ = 。
39.0
A
3.9
3∶5
課堂反饋
2．（2024·廣西桂林·二模）如圖為測量物體運動速度的實驗。
（1）本實驗的原理是： ，實驗時應選擇坡度較 的斜面；
（2）讀出本次實驗中小車從B點到C點所用的時間為t＝ s；并算得AC段的平均速度為 dm/s；
（3）相對于靜止釋放而言，若小車在A點釋放時，
不小心給了一個沿斜面向下的推力，則測得AC段的平
均速度將 （選填“變大”、“變小”或“不變”）。
1
小
3
變大
3．（23-24八年級上·河北邢臺·期中）小明同學用如圖甲所示的裝置研究小車在斜面上的運動。他將小車從坡頂A處由靜止釋放，測出小車運動到坡底C處的時間t1＝2.6s；再次將小車從A處由靜止釋放，測出小車從A處滑到中點B處的時間t2＝1.8s。
（1）該實驗的原理是 ；
（2）通過小明的測量數據可以判斷，小車在AC段前半程的平均速度 （選填“大于”、“等于”或“小于”）全程的平均速度。若AC段的距離為1.3m，則小車通過AC段的平均速度為 m/s；
（3）小明想測量小車在整個運動過程中后半段的平均速度，他應該將小車從 （選填“A”或“B”）處由靜止釋放；
課堂反饋
小于
0.5
A
（4）位置傳感器利用超聲波測出不同時刻小車與它的距離，計算機就可以算出小車在不同位置的速度。小紅利用傳感器得到的整個過程中的數據如圖乙所示，通過圖像可以看出小車在斜面上滑下時是 （選填“勻速”或“加速”）運動的；小車到達坡底時的速度為 m/s。
4．（23-24八年級下·全國·假期作業）某同學利用速度傳感器測量小車在傾斜木板上下滑的速度，如圖所示的是傳感器顯示屏顯示的小車的路程隨時間變化的圖線。由圖線可知，在0.6～4.0s時間段內，小車所做的運動非常接近 ；這段時間內小車的
平均速度約為 （精確到0.1）m/s。
課堂反饋
加速
0.8
勻速直線運動
0.3
5．（23-24八年級上·河北唐山·期中）如圖所示，這是某高速路上的一個區間測速的相關標識。一汽車以 60km/h的速度進入全長為36km的區間測速路段，勻速行駛了一段距離；然后又以90km/h的速度勻速行駛了0.2h；然后再以60km/h的速度繼續勻速行駛直至離開該區間測速路段。求：
（1） 汽車以 90km/h的速度行駛的路程；
（2）汽車前、后以60km/h的速度行駛的總時間；
（3）由路標可知該路段汽車行駛平均速度不得超過 km/h；
在該區間測速路段該車輛的平均速度 （選填“超過”或“未超過”）限定速度。
課堂反饋
解：（1）[1]由得，汽車以90km/h的速度行駛的路程為：
（2）[2]汽車以60km/h的速度行駛的路程為：
由 得，汽車前后以60km/h的速度行駛的總時間為：
（3）[3][4]由圖可知，該路段汽車行駛平均速度不得超過80km/h；而該車輛的平均速度為
因為 ， 所以該車未超過限定速度。
課堂小結
作業
1.完成教材P29 1-3題
2.利用手中的刻度尺和計時器（手表或手機）測量你正常步行的速度，寫出你的測量過程和結果，并利用測量的結果估測學校操場的周長。

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