1.4 测量平均速度（教学设计）-2024-2025学年八年级物理上册同步备课系列（人教版）

第4节测量平均速度（教学设计）年级八年级授课时间课题第4节测量平均速度教学目标1.能用刻度尺测出物体运动的路程，能用停表测出物体通过这段路程所用的时间，根据公式v=s/t计算出物体在这段时间内运动的平均速度。2.了解用位置传感器测量速度的方法。教材分析本节是学生第一次分组实验课。教师通过这节的教学，不仅要让学生学会用刻度尺和停表测出小车在斜面上运动的平均速度，而且又让学生知道平均速度的数值在不同的时间内或不同的路程段中其大小会不同。讲平均速度或计算平均速度时，必须强调是物体在哪一段时间内或哪一段路程中的平均速度，否则是没有任何意义的。学生通过亲身参与整个实验过程，体会利用物理公式间接测定物理量的科学方法。由于本节是学生的第一次分组实验课，教师应引导学生阅读实验室的使用规则，让学生养成遵守实验室要求、注意安全等习惯。教学器材长木板、小木块、小车、刻度尺、停表、金属片；ppt、包含视频资料：《测量物体运动的平均速度》、《用位置传感器测量速度》、《超声波测速》等。教学过程教师活动学生活动导入新课演示实验，同时提出问题：①粉笔头的自由下落；②小车从斜面上滑下。你能判断这些物体运动的速度是否变化？速度的变化有什么特点？今天我们设计一个实验，测量小车从斜面顶端滑下时，在上半程、下半程以及全程的平均速度，观察小车的运动情况，探究速度的变化特点。学习新课——《测量平均速度》。观察演示实验，思考问题，进入场景。学习新课一、1.设计实验【提出问题】测量小车的平均速度，实验原理是什么？需要测量哪些物理量？需要哪些测量仪器？【总结】在学生讨论的基础上进行总结：（1）实验目的：用刻度尺和停表测小车的平均速度。（2）实验原理：v＝EQ\F(s,t)（3）需要测量的物理量：路程s和时间t。（4）实验器材：斜面、木块、小车、刻度尺、停表、金属挡板等。停表停表（5）实验装置：将长木板的一端用小木块垫起，形成一个坡度很小的斜面，如下图所示。【提问】你能说出各个器材的作用吗？学生讨论发言，教师进行补充。【总结】在学生讨论的基础上进行概括总结：（6）实验器材的作用①斜面的作用：使小车能够自由下滑。②刻度尺的作用：测量小车通过的路程。使用刻度尺前要观察刻度尺的零刻度线、量程和分度值，使用时要“会放”、“会读”、“会记”。③停表的作用：测量小车运动的时间。会读停表的示数：示数=小表盘示数（min）+大表盘示数（s）根据小表盘分针是否过半加30s。④金属片的作用：让小车停止运动，便于测量时间。（7）实验注意事项：【提问】搭建斜面时，对斜面的坡度有什么要求？①搭建斜面时，坡度不能太小也不能太大。斜面的坡度太小，小车可能达不到底部；斜面的坡度太大，小车运动的速度大，时间短，导致测量难度大、实验误差大。②实验过程中，斜面的倾斜程度不能变。③测量小车下滑路程时，起点从车头算起，终点也应该是车头。（8）测量方法①测量全程平均速度：将小车放在斜面顶端，金属片放在斜面底端。用刻度尺测出小车通过的路程s1，同时用停表测量小车从斜面顶端滑下到撞击金属片的时间t1，把数据记入表格中。利用公式v1=s1/t1算出小车通过斜面全程的平均速度v1。②测量上半段的平均速度：将金属片移至斜面的中部，测出小车到金属片的距离s2；同时测出小车从斜面顶端滑过斜面上半段s2所用的时间t2，把数据记入表格中。利用公式v2=s2/t2算出小车通过上半段路程的平均速度v2。③计算下半段的平均速度：【提出问题】怎样得到下半段的平均速度？【分析】我们可以通过计算得到小车在下半段的平均速度。方法是：根据前面的两次实验，可计算出小车通过下半段的路程：s3=s1-s2计算出通过下半段路程所用时间：t3=t1-t2根据公式v3＝s3/t3算出小车通过下半段的平均速度v3。2.学生分组实验（1）做好小组内人员的分工，一位同学操作小车，一位同学操作停表，一位同学记录数据，要分工明确，并协调好。（2）在正式实验前，鼓励学生先练习用停表计时，方法是：先将小车放于斜面顶端，将金属片置于斜面底端，并开始倒计时：“5、4、3、2、1、0”，读到“0”时操作小车的同学释放小车，负责计时的同学同时启动停表计时，当听到小车撞击金属片的声音时，学生立即按下停表，并报出数值。应让学生练习几次，熟练以后会使测量的结果更准确些。（3）教师巡视指导，发现学生出现的问题，给予辅导，纠正错误操作。3.分析论证（1）展示（可将几组学生计算好的实验表格投影展示出来）路段路程运动时间平均速度全程s1＝90cmt1＝2sv1＝0.35m/s上半段s2＝35cmt2＝1.7sv2＝0.2m/s下半段s3＝35cmt3＝0.3sv3＝1.23m/s根据计算结果发现：上半段的平均速度最小，下半段的平均速度最大，全程的平均速度处在两者之间：v下>v全>v上。引导学生分析数据归纳结论。（2）实验结论：①小车沿斜面下滑做加速直线运动。4.交流讨论（2）误差分析：（实验误差主要来自于时间测量产生的误差）①当小车过了起始位置才开始计时或小车未达终点就停止计时，会导致测量时间偏小，平均速度偏大；②当小车到达终点后才停止计时或小车未开始运动提前计时，会导致测量时间偏大，平均速度偏小；③小车没有从静止开始下滑，所测平均速度偏大。（3）增大小车平均速度的方法：增大斜面的倾斜程度。（4）实验中应多次测量求平均值减小误差：每次测量时，必须让小车从斜面上同一位置由静止开始下滑。（5）刻度尺的使用和读数：刻度尺要估读。【播放视频】——《测量物体运动的平均速度》【例题1】如图是“测量小车平均速度”的实验装置。实验时让小车从斜面的A点由静止滑下，分别测出小车到达B、C点的时间，即可求出不同路段的平均速度。（1）小车所放的斜面应保持较___的坡度，这样小车在斜面上运动时间会___（选填“长”或“短”）些，便于测量时间。（2）小车从斜面顶端运动到底端的过程中，小车做的是_____（选填“匀速”或“变速”）直线运动。（3）小车在AC段的平均速度vAC＝_____m/s。（4）若小车经过A点后才开始计时，vAC的测量值与真实值相比会_____（选填“偏大”、“偏小”或“相等”）。【答案】（1）小，长；（2）变速；（3）0.16；（4）偏大。【解析】（1）斜面越陡，小车运动得越快，运动时间越短，测量误差较大，故实验时应尽量使斜面保持较小的坡度，这样小车在斜面上运动时间会长些，便于测量时间。（3）小车在AC段所用时间tAC＝09:25:20-09:25:15=5sAC段运动的路程sAC＝80cm=0.8m小车在AC段的平均速度vAC=（4）若小车经过A点后才开始计时，则测得AC段的时间偏小，由

v

=

s讨论实验器材的作用，回答并相互补充。掌握刻度尺、停表的使用。了解实验中的注意事项。讨论回答测量全程、上半段平均速度的方法。讨论回答，计算下半段的平均速度的方法。进行分组实验。注意要分工明确，并协调好。计算三个路段的平均速度。分析论证，找出小车运动速度的变化规律。观看视频《测量物体的平均速度》，了解该实验规范操作的完整过程。做学习新课二、拓展性实验：用位置传感器测量物体的速度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B利用超声波可以测出不同时刻小车A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.【播放视频】——《用位置传感器测量速度》【例题2】小明同学用如图甲的装置研究小车在斜面上的运动。他将小车从坡顶A处静止释放，测出小车从A滑到坡底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滑到中点B处的时间t2＝1.8s。（1）该实验的原理是______；（2）实验中斜面的坡度要______些，这样的目的是便于测量______；（3）通过小明的测量数据可以判断，小车在前半程的平均速度______全程的平均速度；（“大于”、“等于”或“小于”）（4）小明想测量小车在整个运动过程中后半段的平均速度，他应该将小车从______处静止释放，并在B处开始计时，在C处停止计时；（选填“A”或“B”）（5）物体运动的情况还可以通过另一种办法即时测定、显现出来。位置传感器利用超声波测出不同时刻小车与它的距离，计算机就可以算出小车在不同位置的速度（如乙图）。屏幕图象如丙图，横轴为时间，纵轴为速度，通过图象可以看出小车在斜面上滑下时是______（选填“匀速”或“加速”）运动的，小车到达坡底时的速度为______m/s。【详解】（1）该实验需要测出路程和时间，根据公式v＝EQ\F(s,t)计算出速度.（2）斜面坡度越大，小车沿斜面向下加速运动越快，过某点的时间会越短，计时会越困难，所以为使计时方便，斜面坡度应小些。（3）设全程路程为L。因为前半程AB段的时间为1.8s，则小车在前半程的平均速度小车全程的平均速度所以vAB＜vAC，即小车在前半程的平均速度小于全程的平均速度。（4）测量小车在整个运动过程中后半段的平均速度，他应该将小车从A处静止释放，并在B处开始计时，在C处停止计时。（5）匀加速直线运动的v﹣t图象是一条向上倾斜的直线，由图象知道，小车在斜面上滑下时是加速运动的。小车到达坡底时的时间是2.5s，对应的速度为0.8m/s。了解用位置传感器测量速度的原理。观看或进行实验。会用位置传感器测量物体的速度。归纳结论。观看视频，了解用位置传感器测量速度的完整过程。做题，知道位置传感器利用超声波可以测出小车在不同位置的速度.学习新课三、一些测速、测距的方法1.超声波测距让学生阅读课本P24“科学世界——超声波测距”，了解测距的原理。【讲解】超声波测距原理如图所示，发射器向某一方向发射超声波，在发射的同时开始计时。超声波传播时碰到障碍物会被反射，接收器收到反射波就停止计时。根据计时器记录的时间t，超声波在空气中的传播速度v，仪器自动计算出发射点与障碍物之间的距离：S=vt/2如果障碍物质是运动的物体，超声波测量仪还可以测出物体移动的速度。2.测速仪（定点测速）如图所示是在高速公路上常见的测速装置，其主要部分是一个测速仪。其原理如下图所示，汽车向测速仪的方向匀速驶来，测速仪向汽车发出两次短促的（超声波）信号，超声波信号遇见汽车前面板，反射回测速仪。测速仪根据汽车在两次遇到信号之间所通过的路程及所用的时间，由速度公式v=s/t可得出汽车的平均速度。3.区间测速“区间测速”目前在全国大部分高速路实行。原理：“区间测速”，就是在两监测点安装监控和测速探头，测出一辆车通过两个监测点的时间，再根据两点间的距离算出该车在这一区间路段的平均车速，如果这个平均车速超过了该路段的最高限速，即被判为超速。【例题3】高速公路实现“区间测速”全覆盖。就是测算出汽车在某一区间行驶的平均速度，如果超过了该路段的最高限速，即被判为超速。若监测点A、B相距15km，全程限速，一辆轿车通过两个监测点的时间如图所示。求：（1）轿车通过两个监测点所用的时间为______；（2）通过计算说明，采用“区间测速”，这辆轿车在该路段会不会被判超速？（3）若要确保通过AB路段区间测速不会被判超速，则通过AB路段时间最短用时多少s？【答案】（1）10min；（2）不会；（3）450s.【详解】（1）轿车通过两个监测点所用的时间为（2）速度为所以这辆轿车在该路段不会被判超速。（3）确保通过AB路段区间测速不会被判超速，此时最大速度v′=120km/h，则通过AB路段时间最短时间测速仪区间测速做例题，区间测速课堂练习课堂练习1.在测量平均速度的实验中，应该用______测量小车通过的路程s，用____测量小车运动的时间t，通过公式_______求出平均速度v。【答案】刻度尺，停表，v＝EQ\F(s,t)。【解析】在测量平均速度的实验中，应该用刻度尺测量小车通过的路程s，用停表测量小车运动的时间t，通过公式v＝EQ\F(s,t)求出平均速度v。2.一物体作直线运动，全程50m，通过前一半路程用了4s，通过后一半路程用了6s，则该物体在全程中的平均速度为（）A.10m/sB.6.25m/sC.5m/sD.4.17m/s【答案】C。【解析】根据平均速度公式计算如下:v＝EQ\F(s,t)=EQ\F(50m,4s+6s)=5m/s；所以选项C正确。3．在测量平均速度的实验中，下列说法正确的是（）A．测量小车下半程的平均速度时，要让小车从斜面中点由静止下滑B．当启动停表后再把小车放开，观察到它撞击金属片时立即停止，读出的就是小车运动用的时间C．小车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．用刻度尺测出的斜面长就是小车通过的路程【答案】C。【解析】A．测小车下半程的平均速度时，应让小车从斜面起点由静止下滑。故A错误；B．实验中启动停表和放开小车应该在同一时刻。故B错误；C．小车在全程的平均速度应用总路程除以对应的总时间，而不是上半程平均速度和下半程平均速度的平均值。故C正确；D．小车通过的路程应该是斜面长减去车身长。故D错误。所以选C。4.在“测量平均速度的实验中”，实验中如果测出上半程和下半程速度分别为v1、v2，则全程的平均速度是__________。【答案】EQ\F(2v1v2,v1+v2).【解析】设上、下半程的路程各为s，则对应的时间分别为：t1＝EQ\F(s,v1)t2＝EQ\F(s,v2)根据平均速度公式推导如下:v＝EQ\F(s,t)=EQ\F(2s,t1+t2)=EQ\F(2s,s/v1+s/v2)=EQ\F(2v1v2,v1+v2)5．如图为测量小车平均速度的装置．A是斜面上可移动的小车，B为固定在斜面上一段的位置传感器．位置传感器B利用超声波可以测出不同时刻小车A与它的距离，这样就可以计算出运动的小车在不同位置时的速度．小车由静止自由滑下时，速度与路程随时间变化的图象正确的是（）ABCD【答案】A【详解】小车在下滑过程中，小车运动的速度随着时间的推移逐渐是变大的，由图象可知，A不断变大，B先变大后变小，C不变，D变小；故只有图象A符合题意．所以选A．6．“测量平均速度”的实验装置如图，小车从斜面的A点由静止滑下并开始计时.（1）实验中为了方便计时，应使斜面的坡度较______（选填“大”或“小”）；（2）在AB段运动的路程是______cm；在BC段运动的平均速度是_____m/s，______（“＜”、“＝”、“＞”）AC段运动的平均速度；（3）如果小车过了A点才开始计时，则会使所测量速度偏______（选填“大”或“小”）。【答案】（1）小；（2）40.0，0.4，＞；（3）大。【详解】（1）斜面的坡度较小，小车下滑速度就较小，所用时间较长，这样就比较方便准确的测量时间。（2）由图可知AB段运动的路程s=80.0cm-40.0cm=40.0cm小车通过BC段的路程s=40.0cm=0.400m所用时间t=14∶20∶43-14∶20∶42=1s则小车在BC段运动的平均速度v＝EQ\F(s,t)＝EQ\F(0.400m,1s)=0.4m/s由于小车下滑过程中做加速运动，故小车在BC段的平均速度大于AC段的平均速度。（3）如果小车过了A点才开始计时，测量的时间会偏小一些，根据速度公式可知，在路程不变时，时间偏小，测得的平均速度会偏大。7．在一次综合实践活动中，小明要测量纸锥下落的速度。他用每隔相等时间拍照一次的相机（相机说明书上的相关描述如下：“每秒拍照1次，像成在同一底片上”），拍下如图所示的照片，请回答：（1）纸锥运动的时间tAB_____tBC（选填“＜”、“＝”、“＞”）；（2）从A到D纸锥下落的速度变化情况是_____，判断的依据是_____；（3）右侧为纸锥从E到F过程放大图，EF段纸锥运动的路程是_____cm，EF段纸锥下落的速度是_____m/s。【答案】（1）＝；（2）先变大后不变；在相等时间内通过的路程先变大后不变；（3）20.0，0.2。【详解】（1）由题意可知，用每隔相等时间拍照一次的相机拍照时，相邻的两个位置之间的时间间隔是相同的，即tAB＝tBC（2）相邻的两个位置之间的时间相等，由图可知，从A到D纸锥下落的过程中，相邻两个位置之间的距离先变大后不变，根据v＝EQ\F(s,t)可知，速度先变大后不变。（3）由图可知，刻度尺的分度值为1cm，E到F的路程为80.0cm﹣60.0cm＝20.0cm＝0.200m照相机每秒拍照1次，则EF之间的时间为t＝1s则纸锥下落的速度是v＝EQ\F(s,t)＝EQ\F(