資源簡介

第二章 機械運動
八年級上冊 ?滬教版
圖示為“復興號”動車組在高鐵線路上迅速駛過橋梁的場景。運動是宇宙中的普遍現象，大到星系、小到原子，宇宙萬物都在運動。本章我們將學習最基本的運動形式——機械運動，并用物理學的語言和方法來描述機械運動。
通過本章內容的學習，你將了解機械運動、速度和勻速直線運動等基本概念，知道運動有相對性；體驗建立物理模型的過程；學會測量速度。在描述運動、研究運動的過程中初步建立運動觀念。
導入新課
第3節 速度的測量
如圖所示，上海洋山深水港的超大型自動化集裝箱碼頭現場空無一人。一個個集裝箱被平穩地吊起，由無人駕駛的導引車井然有序地自動“派送”。
集裝箱上升的速度有多大？
速度的測量
01
s-t 圖像
02
課堂總結
03
提升練習
04
第3節 速度的測量
速度的測量
01
第3節 速度的測量
一 速度的測量
1. 學生實驗——測量物體運動的速度
【實驗原理與方案】
要測量鉤碼上升的速度，需要測量鉤碼通過的路程s和通過這段路程所用的時間t，再利用公式 v= s/t 即可計算出鉤碼速度v的大小。
【實驗裝置與方法】
本實驗要用到刻度尺、電子秒表、電動機、細線、鉤碼和鐵架臺等。搭建如圖所示的實驗裝置。電動機穩定運行時，能夠通過細線帶動鉤碼緩慢平穩地豎直上升。
一 速度的測量
【實驗操作和數據收集】
（1）刻度尺緊靠立柱，平行于細線放置。在刻度尺上每隔10cm貼一條標記線。
（2）打開電動機，當鉤碼經過標記線O處開始計時，此后鉤碼每經過一個標記線記錄一次時間。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}過程
路程s/cm
時間t/s
速度v/（m·s-1）
O→A
10
A→B
10
B→C
10
C→D
10
D→E
10
數據記錄表
一 速度的測量
【數據處理】將相關測量數據填入表中，并求出鉤碼上升的速度。
【交流討論】
（1）根據所得數據，描述鉤碼的運動情況。
（2） 在實驗中，如果一接通電動機電源就開始計時，會對實驗造成什么影響？
（1）根據所得數據可知，鉤碼近似做勻速直線運動。
（2） 在實驗中，如果一接通電動機電源就開始計時，會使測量的速度值偏小。因為剛接通電動機電源時，電動機的速度從小變大，若進行計時，會使測量時間變大，使測量的速度偏小。
一 速度的測量
2. 雷達測速
（1）區間測速
“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。
一 速度的測量
（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。
測速儀
一 速度的測量
【例題1】某位同學做了測量鉤碼運動速度的實驗，表記錄了鉤碼到達部分標記線所用的時間。求鉤碼在BC段的速度是多大？
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}過程
時間t/s
O→A
3.25
O→B
6.46
O→C
9.60
BC段的路程為s=10cm，所用的時間為
t=9.60s-6.46s=3.14s
鉤碼在BC段的速度為
v=????????=10cm3.14s=3.18m/s
?
一 速度的測量
【例題2】高速公路實現“區間測速”全覆蓋。就是測算出汽車在某一區間行駛的平均速度，如果超過了該路段的最高限速，即被判為超速。若監測點A、B相距15km，全程限速，一輛轎車通過兩個監測點的時間如圖所示。求：
（1）通過計算說明，采用“區間測速”，這輛轎車在該路段會不會被判超速？
（2）若要確保通過AB路段區間測速不會被判超速，則通過AB路段時間最短用時多少s？
一 速度的測量
（1）通過計算說明，采用“區間測速”，這輛轎車在該路段會不會被判超速？
（2）若要確保通過AB路段區間測速不會被判超速，則通過AB路段時間最短用時多少s？
????=????????=15kmh/6?= 90km/h＜120km/h
?
（2）確保通過AB路段區間測速不會被判超速，此時最大速度v′=120km/h，則通過AB路段時間最短時間
????′=????????′=15km120km/h?= 0.125h=450s
?
（1）轎車通過兩個監測點所用的時間為
t=10h41min-10h31min=10min=h/6
速度為
所以這輛轎車在該路段不會被判超速。
【例題3】用如圖甲玻璃管及刻度尺來“探究氣泡的運動”，記錄氣泡不同時刻在刻度尺上的位置s，用測量的數據繪出s-t圖像如圖乙，由實驗裝置及圖像的信息可以得出的結論是：氣泡做__________運動；氣泡的速度為______ m/s。
由圖像可知路程與時間成正比，所以小氣泡做勻速直線運動。
氣泡的速度為
0.075
勻速直線
????=????????=85cm?10cm10s=7.5cm/s=0.075m/s
?
一 速度的測量
s-t 圖像
02
第3節 速度的測量
二 s-t 圖像
在物理學中除了文字、表達式以外，還可以用圖像來描述運動。
以時間t為橫軸、路程s為縱軸建立平面直角坐標系，將實驗數據以點的形式標記到坐標系中，再用光滑的線將這些點連起來，就得到了s-t圖像。s-t圖像能反映物體運動的路程隨時間變化的規律。
二 s-t 圖像
1. 勻速直線運動的s-t圖像
某位同學做了測量鉤碼運動速度的實驗，表記錄了鉤碼到達各標記線所用的時間。
（1）根據表中的數據，在s-t圖中標出遺漏的數據點 。
（2）觀察數據點的分布特征，將它們用光滑的線連起來。
二 s-t 圖像
觀察數據點的分布特征，將它們用光滑的線連起來。發現圖線為一條傾斜的直線，說明物體通過的路程與時間成正比，物體做勻速直線運動。
如圖甲所示，勻速直線運動的圖像是一條過原點O的傾斜直線。實驗中記錄的數據點個數是有限的，而通過數據點得到的圖線由無數個點組成。我們可從圖像上的任意一點知道物體通過的路程和對應的運動時間，從而得到物體運動的速度。
乙圖線為平行于時間軸的直線，說明物體靜止。
二 s-t 圖像
2. 勻速直線運動的 v-t 圖像
如圖所示，橫坐標表示時間，縱坐標表示速度，甲圖線為平行于時間軸的直線，隨著時間的增加速度不變，說明物體做勻速直線運動。
乙圖線為過坐標原點的傾斜直線，隨時間的增加，速度增大，表明物體做加速運動。在v-t圖像中，0~ t0時間內物體通過的距離對應著圖線與t軸構成的陰影面積。
二 s-t 圖像
在速度—時間（v-t）圖象中，同一坐標系，截距越大，速度越大。如圖所示，隨時間的增加速度不變，表示物體做勻速直線運動，且v甲＞????乙。
?
二 s-t 圖像
3. s-t 或 v-t 圖像的應用
①讀出任一時間內物體通過的路程或通過一段路程所用的時間
根據如圖所示的圖像，物體甲在5s內通過的路程為____m.
20
②求出做勻速直線運動物體的速度，比較運動的快慢情況
v乙=????乙????乙=8m2s?＝4m/s
?
v丙=????丙????丙=4m4s?＝1m/s
?
v乙＞????丙
?
二 s-t 圖像
③在同一坐標系中比較運動的快慢
時間相同 t=t2時，比較路程：
因為s2＞s1，所以A物體運動的快。
路程相同s=s1時，比較時間：
因為t1＜t2，所以A物體運動的快。
④在不同坐標系中比較運動的快慢
v甲=????甲????甲=2.4m6s?＝0.4m/s
?
v乙=????乙????乙=1.2m12s?＝0.1m/s
?
因為v甲＞????乙，所以甲運動的快.
?
乙
?
二 s-t 圖像
【例題4】甲、乙兩輛小車運動的s-t圖像如圖所示。由此可判斷：
①甲做____________運動，乙做____________運動.
②甲的速度為v甲= _____m／s，乙的速度 v乙=_____m／s.
③在10min內甲、乙運動的路程分別為________、 _____ 。
勻速直線
勻速直線
5
2
3000m
1200m
在坐標系中，時間的單位是min，計算時要變為s.
v甲=????甲????甲=40m8s?＝5m/s
?
v乙=????乙????乙=20m10s?＝2m/s
?
二 s-t 圖像
【例題5】甲、乙兩小車在筆直公路上同向行駛，如圖所示，圖甲是小車甲位置s與時間t的關系的s-t圖像，圖乙是小車乙運動速度v與時間t的關系的v-t圖像，由圖像可知（　　）
A．甲由靜止開始運動，乙一直做勻速直線運動
B．甲、乙兩車相對靜止
C．甲、乙兩車運動5s所通過的路程不同
D．甲車的速度越來越快，乙車的速度不變
如圖甲所示，甲的通過的路程與時間的圖像為一條過原點的直線，
為正比例關系，即甲車做勻速直線運動，速度為
如圖乙所示，時間改變時，乙車的速度為2m/s保持不變，為勻速直線運動。故兩車速度相同，相同時間通過路程相同，如果甲、乙兩小車在筆直公路上同向行駛，則兩車相對位置保持不變，為靜止狀態。故ACD不符合題意，B符合題意。
B
故選B.
課 堂 總 結
03
第3節 速度的測量
課堂總結
速度的測量
【實驗原理與方案】v= s/t
【實驗裝置與方法】刻度尺、電子秒表、電動機、
細線、鉤碼和鐵架臺等.
【實驗操作和數據收集】
【數據處理】
【交流討論】
①s-t圖像：是一條過原點O的傾斜直線，
說明物體做勻速直線運動.
②v-t 圖像：為平行于時間軸的直線，
說明物體的速度是變化的.
s-t圖像
測量運動
的速度
提 升 訓 練
04
第3節 速度的測量
提升訓練
1. 小明用手機導航查詢從A地去B地的步行路線，查詢結果顯示：435m，7min。試通過估算判斷手機導航給出的步行時間是否合理。
時間t=7min=420s
人步行的速度大約v=1m/s
在這段時間內行走的路程約為
s=vt=1m/s×420s=420m
所以手機導航給出的步行時間是否合理。
提升訓練
2. 如圖所示是小球下落的頻閃照片，如果閃光燈每秒鐘閃亮100次，球從位置A到位置B經過的時間是（ ）
A．0.06秒 B．0.07秒
C．6秒 D．7秒
閃光燈每秒鐘閃亮100次，即閃光燈每閃一次時間間隔是0.01s，球從位置A到位置B經過的閃光次數為6次，故經過的時間是0.06s，故A符合題意，BCD不符合題意。
故選A。
A
提升訓練
3. 如圖所示，是甲、乙兩車做勻速直線運動的s-t圖像．由圖可知，甲車運動的速度為____米/秒，其物理意義是_______ ；乙車運動8秒鐘通過的路程為_____米；若甲、乙兩車同時從同一地點出發，沿同一直線運動4秒鐘，則它們的距離為_______米。
由圖像可知，甲車運動8s時，通過的路程為20m，所以甲車的速度為
v=s/t=20m/8s=2.5m/s
甲車速度為2.5m/s，其物理意義是甲車1s內運動的路程為2.5m。
由圖像可知，乙車運動8s通過的路程為10m。
由圖像可知，甲車運動4s時，通過的路程為10m；乙車運動4s時，通過的路程為5m。若甲、乙兩車向同一方向運動，則4s后它們的距離為10m-5m=5m；若甲、乙兩車向相反方向運動，則4s后它們的距離為10m+5m=15m。
2.5
見解析
10
5或15
提升訓練
4. 物體的運動可以用s-t、v-t圖像來反映。以下四個圖像，能正確反映物體做勻速直線運動的是（　　）
A．（1）和（2）
B．（3）和（4）
C．（1）和（3）
D．（2）和（4）
C
（1）表示隨著時間的增大，路程也在變大，路程與時間成正比，物體做勻速直線運動；
（2）表示隨著時間的增加，路程不變，說明物體保持靜止；
（3）表示隨著時間的增大，速度保持不變，物體做勻速直線運動；
（4）表示隨著時間的增大，速度越來越大，物體做加速運動。
所以能正確反映物體做勻速直線運動的是（1）和（3），C符合題意，ABD不符題意。
故選C。
提升訓練
5. 如圖是一位攝影愛好者用頻閃攝影技術拍的一張照片，清晰地記錄了網球被擊出后某一段的運動軌跡，已知此次攝影的相鄰兩次曝光的時間間隔為0.01s，網球的實際直徑約為6cm，網球從A位置運動到B位置所用的時間是____ s，網球在AB段運動的實際平均速度約為______m/s。
根據題意可得，相鄰兩次曝光的時間間隔為0.01s，網球從A位置運動到B位置一共5個間隔，所用的時間t＝0.05s。
0.05
20
????=????????=1m0.05s=20m/s
?
由圖知，刻度尺的分度值為1mm，即照片中網球的直徑為0.30cm，照片中網球從A位置運動到B位置通過的路程為5.00cm，已知網球的實際直徑約為6cm，設網球實際通過的路程為s，由比例關系可得 ????5.00cm=6cm0.30cm s＝100.00cm＝1m
則網球在AB段運動的平均速度
?
提升訓練
6. 取長70cm的細玻璃管注滿水，管上標有均勻刻度，管中留5mm 高的小氣泡，將玻璃管反轉，觀察氣泡運動，如圖甲所示。
（1）該實驗用到的測量工具有________ ；為了便于測量時間，應設法使管內氣泡運動得______（選填“慢”或“快”）一些；
（2）根據實驗數據和圖像可知氣泡在0~50cm的過程中運動的平均速度為_____cm/s（小數點后保留兩位有效數字），由圖像可知，氣泡做_________運動。
慢
秒表
5.56
勻速直線
距離 s/cm
0
10
20
30
40
50
時間t/s
0
1.8
3.6
5.4
7.2
9
提升訓練
（1）實驗中需要測量距離及時間，通過v=s/t來求速度，玻璃管上標有刻度，可直接測量距離，所以還需要測量時間的工具秒表。
為了便于測量時間，應讓水泡在在玻璃管中運動時間較長，則運動較慢些。
（2）由圖像及表格知，氣泡在9s內，通過50cm的距離，平均速度 v=s/t=50cm/9s≈5.56cm/s
由圖像知，s-t圖線是一過原點的傾斜直線，s與t成正比，所以氣泡做勻速直線運動。

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