初中物理（通用）初中物理核心素養(yǎng)提升專輯物理測(cè)量類實(shí)驗(yàn)（2）——測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的平均速度目錄Contents典型例題課堂練習(xí)一、測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)

的平均速度實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

一、測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的平均速度停表

一、測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的平均速度【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】1.測(cè)量全程的平均速度①將小車放在斜面頂端，金屬片放在斜面底端，用刻度尺測(cè)出小車將要通過(guò)的路程s1.②用停表測(cè)量小車從斜面頂端滑下到撞擊金屬片的時(shí)間t1.2.測(cè)量上半段的平均速度①將金屬片移至斜面的中部，測(cè)出小車到金屬片的距離s2.②測(cè)出小車從斜面頂端滑過(guò)斜面上半段s2所用的時(shí)間t2.把測(cè)量數(shù)據(jù)記入表格中.一、測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的平均速度

一、測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的平均速度【分析與論證】一、測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的平均速度路程運(yùn)動(dòng)時(shí)間平均速度s1=70cmt1=2.5ss2=35cm

t2=1.6s

一、測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的平均速度（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)論小車在做加速直線運(yùn)動(dòng).在不同的路程段，小車的平均速度大小不同。所以講平均速度或計(jì)算平均速度時(shí)，必須強(qiáng)調(diào)是物體在哪一段時(shí)間內(nèi)或哪一段路程中的平均速度。1.小車運(yùn)動(dòng)距離的測(cè)量：從“車頭到車頭”或從“車尾到車尾”的距離；2.實(shí)驗(yàn)中應(yīng)多次測(cè)量求平均值減小誤差：每次測(cè)量時(shí)，必須讓小車從斜面上同一位置由靜止開始下滑；3.小車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判斷：從斜面頂端到底端的過(guò)程中小車受非平衡力作用做加速直線運(yùn)動(dòng)，小車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了改變.4.刻度尺的使用和讀數(shù)：刻度尺要估讀.一、測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的平均速度【交流與討論】5.誤差分析：（實(shí)驗(yàn)誤差主要來(lái)自于時(shí)間測(cè)量產(chǎn)生的誤差）①當(dāng)小車過(guò)了起始位置才開始計(jì)時(shí)或小車未達(dá)終點(diǎn)就停止計(jì)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量時(shí)間偏小，平均速度偏大；②當(dāng)小車到達(dá)終點(diǎn)后才停止計(jì)時(shí)或小車未開始運(yùn)動(dòng)提前計(jì)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量時(shí)間偏大，平均速度偏??；③小車沒有從靜止開始下滑，所測(cè)平均速度偏大.6.小車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的判斷：從斜面頂端到底端的過(guò)程中小車做變速直線運(yùn)動(dòng)，受非平衡力的作用.7.增大小車平均速度的方法：增大斜面的傾斜程度；一、測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的平均速度視頻演示——《測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的平均速度》【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康蘑贉y(cè)量小車在斜面上運(yùn)動(dòng)的速度。②測(cè)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。二、用位置傳感器測(cè)量速度3.實(shí)驗(yàn)原理位置傳感器B利用超聲波可以測(cè)出不同時(shí)刻小車A與它的距離。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)的速度。計(jì)算機(jī)把在不同時(shí)間測(cè)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。二、用位置傳感器測(cè)量速度小車位置傳感器實(shí)驗(yàn)裝置4.實(shí)驗(yàn)步驟①調(diào)節(jié)傳感器的位置，使傳感器的激光對(duì)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(lái)回移動(dòng)手掌，觀察計(jì)算機(jī)顯示速度波形的變化情況。5.實(shí)驗(yàn)結(jié)論通過(guò)速度變化圖像，我們發(fā)現(xiàn)小車的速度不斷變大，后減為零。通過(guò)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.二、用位置傳感器測(cè)量速度6.雷達(dá)測(cè)速（1）雷達(dá)測(cè)速測(cè)量的是瞬時(shí)速度.平時(shí)交警使用的定點(diǎn)測(cè)速或移動(dòng)測(cè)速都是雷達(dá)測(cè)速，測(cè)量的是瞬時(shí)速度。

（2）區(qū)間測(cè)速測(cè)量的是平均速度.它是利用雷達(dá)、攝像頭等現(xiàn)代手段記錄下汽車進(jìn)出區(qū)間路段所用的時(shí)間，再根據(jù)區(qū)間測(cè)速的長(zhǎng)度計(jì)算出汽車在該路段的平均速度；一般情況下，區(qū)間測(cè)速直接根據(jù)進(jìn)出區(qū)間測(cè)速路段的時(shí)間即可判斷是否超速，小于規(guī)定時(shí)間則為超速，否則就沒有超速。二、用位置傳感器測(cè)量速度視頻演示——《用位置傳感器測(cè)量速度》目錄Contents典型例題課堂練習(xí)探究實(shí)驗(yàn)二、典型例題【例題1】如圖所示是“測(cè)量小車的平均速度”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(cè)出小車到達(dá)B點(diǎn)和C點(diǎn)的時(shí)間，即可求出不同路段的平均速度。二、典型例題（1）該實(shí)驗(yàn)依據(jù)的原理是___________。（2）小車所放的斜面應(yīng)保持較_____（選填“大”或“小”）的坡度，這樣小車在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)間會(huì)_____（選填“長(zhǎng)”或“短”）些，便于測(cè)量時(shí)間。（3）小車從斜面頂端運(yùn)動(dòng)到底端的過(guò)程中，小車做的是_____（選填“勻速”或“變速”）直線運(yùn)動(dòng)。（4）小車從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)所用時(shí)間tAB＝_____s；小車在AC段的平均速度vAC＝_____m/s。（5）若小車經(jīng)過(guò)A點(diǎn)后才開始計(jì)時(shí)，vAC的測(cè)量值與真實(shí)值相比會(huì)_____（選填“偏大”、“偏小”或“相等”）。解析見下頁(yè)3

小

變速

長(zhǎng)

0.16

偏大

二、典型例題

【例題2】如圖甲為小明“測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的平均速度”的實(shí)驗(yàn)裝置，B點(diǎn)是全程AC的中點(diǎn)。圖乙是小亮同學(xué)用另一種辦法即時(shí)測(cè)定、顯現(xiàn)物體運(yùn)動(dòng)的裝置。位移傳感器利用超聲波測(cè)出不同時(shí)刻小車與它的距離，與之相連的計(jì)算機(jī)可以算出小車在不同位置的速度，并顯示在屏幕上，屏幕圖像如圖乙所示，橫軸為時(shí)間，縱軸為速度。

（1）除了圖中器材，小明要完成該實(shí)驗(yàn)，還需要的實(shí)驗(yàn)器材有______；（2）為了方便計(jì)時(shí)，應(yīng)該使斜面的坡度較____（選填“大”或“小”）；（3）小明同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)得的數(shù)據(jù)如表，則從A到C的過(guò)程中的下半程速度vBC＝______m/s；

0.5二、典型例題刻度尺、秒表小解析見下頁(yè)（4）通過(guò)小亮同學(xué)的計(jì)算機(jī)屏幕上的圖像判斷，小車在斜面上自由滑下時(shí)做的是______（選填“加速”或“減速”）運(yùn)動(dòng)。二、典型例題加速

路程運(yùn)動(dòng)時(shí)間平均速度s1＝80.0cmt1＝2.4s

s2＝40.0cmt2＝1.6s

（1）對(duì)于紙錐下落前的初始位置，有如圖甲、乙所示的兩種擺放方式，正確的是圖______；（2）小明同學(xué)通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)在紙錐都沒落地前，B紙錐在A紙錐的下面，從而判斷____（A/B）紙錐下落得快，這種比較方法實(shí)質(zhì)是______（相同時(shí)間比路程/相同路程比時(shí)間）；（3）實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)用秒表測(cè)量時(shí)間較難，為了便于測(cè)量，應(yīng)該選擇紙錐____（A/B）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)較好，同時(shí)讓紙錐從較______（高/低）的位置同時(shí)下落；【例題3】在探究“比較紙錐下落快慢”的活動(dòng)中，同學(xué)們將大小不等的紙錐由同一高度同時(shí)釋放。甲二、典型例題解析見下頁(yè)AB相同時(shí)間比路程

高二、典型例題（1）紙錐落地時(shí)是下端接觸地面，因此要控制下落的高度相同，應(yīng)選甲圖擺放方式。（2）因?yàn)閮蓚€(gè)紙錐從同一高度同時(shí)釋放，該過(guò)程中兩個(gè)紙錐運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是相同的，但B紙錐在下邊意味著B紙錐下落得快，B紙錐的路程大于A紙錐的路程，因此是相同時(shí)間比較路程。（3）紙錐下落的太快不利于測(cè)量下落的時(shí)間，因此要選下落比較慢的A紙錐，同時(shí)適當(dāng)?shù)脑黾痈叨葋?lái)增加運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。（5）小組間交流時(shí)，發(fā)現(xiàn)不同小組測(cè)得不同紙錐從相同高度（足夠高）下落的最終速度不同，請(qǐng)?zhí)岢霾孪耄杭堝F下落的最終速度可能與紙錐的______（寫出一條即可）有關(guān)。（4）接著小明所在小組利用相機(jī)頻閃拍照，探究紙錐豎直下落的快慢情況，照相機(jī)每隔0.2s曝光一次，拍攝的圖片如圖丙所示，由此可以判斷紙錐下落過(guò)程中速度的變化情況是____________（不變/先變大后不變/一直變大），在此過(guò)程中，紙錐經(jīng)過(guò)圖中F點(diǎn)的速度為______m/s；先變大后不變二、典型例題

錐角0.05（4）由丙圖可知從A位置到E位置過(guò)程中，相同時(shí)間間隔但路程越來(lái)越大，該過(guò)程紙錐運(yùn)動(dòng)的速度越來(lái)越快，而從E位置到G位置，相同時(shí)間間隔路程相同，該過(guò)程中做勻速運(yùn)動(dòng)，因此紙錐下落過(guò)程中速度是先變大后不變；從E位置到F位置共用時(shí)0.2s，運(yùn)動(dòng)的距離為1.0cm，可以求F點(diǎn)的速度為v=s/t=0.01m/0.2s=0.05m/s（5）由圖甲可發(fā)現(xiàn)，A、B兩個(gè)紙錐的錐角是不同的，使得A、B下落的最終速度不同，因此紙錐下落的最終速度可能與紙錐的錐角有關(guān)。目錄Contents典型例題課堂練習(xí)探究實(shí)驗(yàn)三、課堂練習(xí)三、課堂練習(xí)

1．在如圖所示的斜面上測(cè)量小車運(yùn)動(dòng)的平均速度，讓小車從斜面的A點(diǎn)由靜止開始下滑，分別測(cè)出小車到達(dá)B點(diǎn)和C點(diǎn)的時(shí)間，即可測(cè)出不同階段的平均速度。對(duì)上述實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)處理正確的是（）A．圖中AB段的路程sAB＝50.0cmB．如果測(cè)得AC段的時(shí)間tAC＝2.5s，則AC段的平均速度vAC=32.0cm/sC．在測(cè)量小車到達(dá)B的時(shí)間時(shí)，如果小車過(guò)了B點(diǎn)才停止計(jì)時(shí)，測(cè)得AB段的平均速度vAB會(huì)偏大D．為了測(cè)量小車在BC段的平均速度vBC，可以將小車從B點(diǎn)靜止釋放

B解析見下頁(yè)三、課堂練習(xí)

2．在測(cè)量平均速度的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是（）A．測(cè)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)所用的時(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(cè)出的斜面長(zhǎng)就是小車通過(guò)的路程A．測(cè)小車下半程的平均速度，應(yīng)讓小車從斜面起點(diǎn)靜止下滑.故A錯(cuò)誤；B．實(shí)驗(yàn)中啟動(dòng)停表和放開小車應(yīng)該在同一時(shí)刻.故B錯(cuò)誤；C．小車在全程的平均速度應(yīng)用總路程除以對(duì)應(yīng)的總時(shí)間，而不是上半程平均速度和下半程平均速度的平均值.故C正確；D．小車通過(guò)的路程應(yīng)該是斜面長(zhǎng)減去車身長(zhǎng).故D錯(cuò)誤。

C三、課堂練習(xí)

3．在“測(cè)量平均速度實(shí)驗(yàn)”中，斜面應(yīng)保持很小的坡度，這是為了便于實(shí)驗(yàn)測(cè)量______。如圖所示，若秒表每格為1s，該次實(shí)驗(yàn)中，小車前半程的平均速度v1=____m/s，后半程的平均速度v2=_______m/s，通過(guò)全程的平均速度v=_____m/s，通過(guò)上述計(jì)算可知，實(shí)驗(yàn)中小車通過(guò)上半路程的平均速度____（選填“大于”、“小于”或“等于”）小車通過(guò)下半路程的平均速度。時(shí)間0.10.150.12小于

三、課堂練習(xí)

解析見下頁(yè)

①斜面保持很小的坡度，可以減小小車的速度，增大運(yùn)動(dòng)時(shí)間，便于測(cè)量時(shí)間。

三、課堂練習(xí)

4．一小球從A點(diǎn)沿直線運(yùn)動(dòng)到F點(diǎn)的頻閃照片如圖，若頻閃照相機(jī)每隔閃拍一次?？芍∏驈腁點(diǎn)到F點(diǎn)做的是_________運(yùn)動(dòng)，從A點(diǎn)到F點(diǎn)的平均速度為_________。

變速直線0.125m/s三、課堂練習(xí)

5．高速公路實(shí)現(xiàn)“區(qū)間測(cè)速”全覆蓋。就是測(cè)算出汽車在某一區(qū)間行駛的平均速度，如果超過(guò)了該路段的最高限速，即被判為超速。若監(jiān)測(cè)點(diǎn)A、B相距15km，全程限速，一輛轎車通過(guò)兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的時(shí)間如圖所示。求：（1）轎車通過(guò)兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)所用的時(shí)間？（2）通過(guò)計(jì)算說(shuō)明，采用“區(qū)間測(cè)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(guò)AB路段區(qū)間測(cè)速不會(huì)被判超速，則通過(guò)AB路段時(shí)間最短用時(shí)多少s？

三、課堂練習(xí)

解析見下頁(yè)

監(jiān)測(cè)點(diǎn)A、B相距15km.（1）轎車通過(guò)兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)所用的時(shí)間？（2）通過(guò)計(jì)算說(shuō)明，采用“區(qū)間測(cè)速”，這輛轎車在該路段會(huì)不會(huì)被判超速？

（1）轎車通過(guò)兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)所用的時(shí)間為t=10h41min-10h31min=10min=h/6（2）速度為

所以這輛轎車在該路段不會(huì)被判超速。

三、課堂練習(xí)

監(jiān)測(cè)點(diǎn)A、B相距15km，求：（3）若要確保通過(guò)AB路段區(qū)間測(cè)速不會(huì)被判超速，則通過(guò)AB路段時(shí)間最短用時(shí)多少s？

（3）確保通過(guò)AB路段區(qū)間測(cè)速不會(huì)被判超速，此時(shí)最大速度v′=120km/h，則通過(guò)AB路段時(shí)間最短時(shí)間三、課堂練習(xí)

（1）為了比較紙錐下落的快慢，可將紙錐按如圖乙______（選填“A”或“B”）所示的位置釋放。若紙錐從同一高度同時(shí)由靜止釋放，可通過(guò)比較下落至地面的________來(lái)比較紙錐下落的快慢；還可以比較同一時(shí)刻紙錐下落的___________來(lái)比較下落的快慢。（2）如果要測(cè)量紙錐的下落平均速度，需要的測(cè)量工具有___________和___________。6．取兩張等大的圓形紙，分別剪去兩個(gè)大小不等的扇形（圖甲所示），再將它們做成圖乙所示的兩個(gè)錐角不等的紙錐。時(shí)間A三、課堂練習(xí)

路程刻度尺秒表解析見下頁(yè)三、課堂練習(xí)

（1）若使紙錐從同一高度落下，應(yīng)使紙錐的尖端位置在同一水平高度處，比較快慢時(shí)，即可采用相同時(shí)間比距離，也可采用相同距離比時(shí)間的方法。由于圖乙A中兩紙錐的下端高度相同，圖乙B中兩紙錐的上端高度相同，故為了比較紙錐下落的快慢，應(yīng)選圖乙A的位置釋放。實(shí)驗(yàn)中即可記錄下落至地面的時(shí)間，也可測(cè)出紙錐下落相同時(shí)間運(yùn)動(dòng)的距離；速度是單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的路程，類似于時(shí)間相同比路程的方法。（2）要得到速度，需測(cè)量路程和時(shí)間，測(cè)量路程的工具是刻度尺，測(cè)量時(shí)間的工具是秒表（計(jì)時(shí)器）。三、課堂練習(xí)

7.小海同學(xué)用圖1所示的裝置研究小車在斜面上的運(yùn)動(dòng)；他將小車從A處?kù)o止釋放，用秒表測(cè)出小車從A處滑到C處的時(shí)間t1＝2.5s；再次將小車從A處?kù)o止釋放，測(cè)出小車從A處滑到中點(diǎn)B處的時(shí)間t2＝1.7s；（1）實(shí)驗(yàn)中還需要的測(cè)量工具是__________；通過(guò)小海的測(cè)量數(shù)據(jù)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(cè)量時(shí)如果不小心讓小車過(guò)了C處才停止計(jì)時(shí)，則所測(cè)BC段的平均速度會(huì)______（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）；刻度尺小于

偏小該實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量路程，故還需刻度尺；AC段時(shí)間t1=2.5s，AB段時(shí)間t2=1.7s，B是中點(diǎn)，設(shè)一半路程為s，則AB段平均速度為v2=s/t2=s/1.7s；全程平均速度v1=2s/t1=s/1.25s；可知小車在前半程的平均速度小于全程的平均速度。測(cè)量時(shí)如果不小心讓小車過(guò)了C處才停止計(jì)時(shí)，測(cè)量時(shí)間偏大，根據(jù)速度公式可知所測(cè)BC段的平均速度會(huì)偏小。三、課堂練習(xí)

（2）本實(shí)驗(yàn)還可以利用位置傳感器通過(guò)超聲波測(cè)出小車的實(shí)時(shí)距離，再用計(jì)算機(jī)算出運(yùn)動(dòng)速度，如圖2所示；假設(shè)位置傳感器發(fā)射的超聲波信號(hào)經(jīng)0.01秒反射回來(lái)并被接收，此時(shí)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(guò)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(shí)做______（選填“勻速”或“變速”）運(yùn)動(dòng)，到達(dá)C處的速度為______m/s。變速1.5

1.7

（2）傳感器與小車間的距離為

s'=v't/2=340m/s×0.01s/2=1.7m由圖像可知，隨著時(shí)間增加，速度逐漸增加，可以看出小車在斜面上滑下時(shí)是加速運(yùn)動(dòng)；已知小車從A處滑到坡底C處的時(shí)間為2.5s，由圖可知，當(dāng)t＝2.5s