第4节 测量平均速度(备课讲义)-2021-2022学年八年级物理上册同步备课讲义和课后训练（人教版）

第一章机械运动第4节测量平均速度【知识梳理】知识点、平均速度的测量实验器材：斜面、小车、停表、刻度尺实验原理：实验过程：使斜面保持很小的坡度；把小车放在斜面顶端，金属片放在斜面的底端，测量小车要通过的路程S；测量小车从斜面顶端滑下到撞击金属片的时间t；根据公式：算出平均速度；将金属片移至斜面的中点，再次测量小车到金属片的距离，小车从斜面的顶端滑下，撞到金属片的时间。然后算出小车通过上半段路程时的平均速度。表格：路程运动时间平均速度要点诠释：要使斜面保持较小的斜度，这样小车加速下滑的速度较慢方便计时。2、小车从斜面滑下时，一定要做直线运动，否则测量的路程比实际路程要小，影响实验结果。【典型例题】类型一：测物体的平均速度例1.做“测物体的平均速度”实验，如图，当小车自斜面顶端如图所示位置开始计时，滑至底端如图所示位置时停止计时。以下说法正确的是（）A．此过程小车的平均速度是1.6cm/s B．此过程小车的平均速度是1.4cm/s C．此过程小车的平均速度是1.2cm/s D．斜面的倾斜度越大越好，可以节省实验时间【解析】（1）从图中读出小车从顶端滑到底端所用的时间和路程，利用v＝可求出小车的平均速度。（2）斜面坡度越小，小车速度变化越慢，小车运动时间越长，越方便时间的测量。【答案】解：ABC、由图可知，小车从顶端滑到底端所用的时间：t＝15：0.3：05﹣15：03：00＝5s，行驶的路程：s＝8.00cm﹣2.00cm＝6.00cm，则此过程小车的平均速度：v＝＝＝1.20cm/s。故AB错误，C正确。D、斜面坡度越小，小车速度变化越慢，小车运动时间越长，因此，斜面应选择较小坡度，这样设计是为了实验中便于测量时间。斜面的倾斜度越大，实验时间越小，不便于测量小车运动的时间，故D错误。故选：C。【变式】如图记录了甲、乙两车在同一平直公路上行驶时，在相同的时间内通过的路程。以下分析正确的是（）A．甲车一定做匀速直线运动，乙车一定做加速直线运动 B．在每段相同的时间内，甲车的平均速度都比乙车的大 C．在20～30s的时间内，甲车的平均速度比乙车的大 D．在0～40s的时间内，甲、乙两车的平均速度大小相等【解析】（1）物体沿着直线快慢不变的运动为匀速直线运动，物体沿着直线速度一直增大的运动为加速直线运动，分析图示分析甲乙两车的运动情况；（2）比较甲乙两车在相等时间内通过的路程，判断两车的平均速度大小。【答案】解：A、由图中只能看出甲乙两车在每10s时间内的运动路程，但不知道每时每刻两车的运动情况，故甲车不一定做匀速直线运动，乙车不一定做加速直线运动，故A错误；BC、由图示可知，在20〜30s的时间内，甲车和乙车通过的路程相等，都是300m，所以由平均速度公式v＝可知，甲车的平均速度等于乙车的平均速度，故BC错误；D、在0～40s的时间内，甲、乙两车的路程都为1200m，根据速度公式v＝可知，甲车的平均速度等于乙车的平均速度，故D正确。故选：D。例2．一个小球从斜面滚下，用照相机每隔0.1s拍摄一次，记录小球运动情况的照片如图所示，则（）A．小球从A点运动到D点用时0.4s B．小球从A点运动到D点的平均速度为0.75m/s C．小球AC段的平均速度大于CD段平均速度 D．小球整个运动过程中速度越来越快【解析】（1）已知用照相机每隔0.1s拍摄一次，由图可知小球从A点运动到D点经过了3个时间间隔，据此求出用的时间；（2）读出AD之间的距离和所用的时间，根据v＝求出平均速度；（3）由图可知小球在相同时间内通过的路程越来越大，根据速度公式可知小球在整个运动过程中速度变化以及小球AC段的平均速度与CD段平均速度的大小关系。【答案】解：A、由图可知，小球从A点运动到D点经过了3个时间间隔，则用时3×0.1s＝0.3s，故A错误；B、AD之间的距离为s＝30.0cm＝0.3m，小球运动的时间为t＝0.3s，则小球从A点运动到D点的平均速度：v＝＝＝1m/s，故B错误；CD、由图可知小球在相同时间内通过的路程越来越大，所以，根据速度公式可知小球在整个运动过程中速度越来越快，则小球AC段的平均速度小于CD段平均速度，故C错误，D正确。故选：D。【变式】在“探究小车速度的变化”实验中，斜面AC的长度为120cm，B点是斜面AC的中点。实验时，小玲同学将小车放置在斜面A点，松手后，小车依次通过A、B、C三点的时间（停表每格为1s）如图所示。就小车下滑过程中，下列说法错误的是（）A．以木块为参照物，小车是运动的 B．为了便于计时，斜面的坡度应较小 C．小车通过全程的平均速度为12.5cm/s D．小车在AB段的平均速度小于在BC段的平均速度【解析】（1）物体相对于参照物，位置发生变化，物体是运动的；（2）斜面坡度小，小车运动速度慢；（3）用v＝计算全程平均速度；（4）小车做加速运动。【答案】解：A、以木块为参照物，小车的位置发生变化，是运动的，故A正确；B、斜面坡度小，小车运动速度慢，时间长，便于计时，故B正确；C、全程的平均速度为：v＝＝＝15m/s，故C错误；D、小车做加速运动，故小车在AB段的平均速度小于在BC段的平均速度，故D正确。故选：C。类型二：实验探究例3.在“测量平均速度”的实验中，装置如图所示，将小车从斜面上端A点由静止释放到达B点，用电子表记录小车的运动时间，图中方框内的数字是电子表的显示（数字分别表示“小时：分：秒”）。（1）该实验的原理是v＝；（2）小车在下落的过程中，受非平衡力（选填“平衡力”或“非平衡力”）作用，全程的平均速度是0.72km/h；（3）小车通过上半程的平均速度小于（选填“大于”、“小于”或“等于”）小车通过下半程的平均速度；（4）实验时应保持斜面的倾角较小（选填“大”或“小”），这样做的目的是为了便于测量时间。（5）如果在实验中，先释放了小车，才开始计时，那么测得的平均速度会偏大（选填“偏大”或“偏小”）。【解析】（1）测量物体平均速度的原理即为速度公式v＝；（2）求解物体的平均速度，利用物体走过的总路程除以总时间即可；（3）由图示知，上半程和下半程的路程都是0.5m，但通过上半程所用的时间为3s，下半程所用时间为2s，根据v＝分析速度大小关系；（4）为了便于测量小车运动的时间，斜面的倾斜程度应该设置的小一些；（5）小车经过起点的标线再开始计时，会使得测得的时间偏小，根据v＝分析测得的平均速度的变化情况。【答案】解：（1）测量平均速度，需要测量路程及对应的时间，该实验的原理是v＝；（2）由题意可知，小车是由静止状态变为运动状态，而且运动过程中没有维持匀速直线运动。所以小车不是处于平衡状态，故小车不是受平衡力的作用；由图示知，小车通过的全部路程为0.5m+0.5m＝1.0m，所用的时间为5秒，所以小车全程的平均速度为v＝＝＝0.2m/s＝0.72km/h；（3）由图示知，上半程和下半程的路程都是0.5m，但通过上半程所用的时间为3s，下半程所用时间为2s，所以小车通过上半程的平均速度小于小车通过下半程的平均速度；（4）为了便于测量时间并减小测量时间造成的误差，实验时应保持斜面的倾角较小，这样小车在斜面上运动的时间较长，测出的时间误差较小。（5）如果先释放了小车，才开始计时，所测的时间偏小，小车运动的路程不变，由v＝可知，会使所测的平均速度偏大。故答案为：（1）v＝；（2）非平衡力；0.72；（3）小于；（4）小；时间；（5）偏大。【变式】如图是“测量小车运动的平均速度”的实验装置让小车从斜面的A点由静止释放，分别将金属挡板固定在B点和C点，测出小车从A点运动到B点和C点的时间，即可测出不同阶段的平均速度：（1）AC之间的距离是80.0cm，实验中，金属挡板的作用是为了便于测量时间。（2）若测量AC段平均速度时，未到C点就停止计时，则测量出的平均速度比真实值偏大。（3）测得小车从A滑到B的时间tAB＝1.6s，从A滑到C的时间tAC＝2.4s，则BC段的平均速度vBC＝0.5m/s。【解析】（1）刻度尺的分度值为1cm，C点位于0刻度线处，读出A处的刻度即可得出AC之间的距离；在斜面的同一位置放置金属片，小车就可以在同一位置停下来，使小车运动的路程相等；（2）小车还未到C点就停止计时，会导致时间的测量结果偏小，根据速度公式分析解答；（3）由图读出路程，利用速度公式求平均速度。【答案】解：（1）刻度尺的分度值为1cm，C点位于0刻度线处，故AC之间的距离sAC＝80.0cm在斜面上放置一个金属片的目的就是让小车在同一位置停下来，与小车相碰发出声音，便于测出小车行驶相同路程的时间；（2）如果小车还未到C点就停止计时，会导致时间的测量结果偏小，根据v＝可知平均速度会偏大；（3）由图知，刻度尺的分度值为1cm，BC段的路程：sBC＝40.0cm，时间：tBC＝tAC﹣tAB＝2.4s﹣1.6s＝0.8s，BC段的平均速度为：vBC＝＝＝50cm/s＝0.5m/s。故答案为：（1）80.0；时间；（2）大；（3）0.5。类型三：计算问题例4.下表是厦门开往福州的D6212次动车的列车时刻表，如果小华同学乘坐该次列车从厦门返回福州。求：站序站名到站时间出发时间停留时间里程1厦门12：5702厦门北13：1913：212min31km3泉州13：4713：492min102km4莆田14：1414：162min171km5福州南14：4614：482min257km6福州15：02276km（1）厦门到莆田的时间：（2）该次动车从厦门北到福州的平均速度。【解析】（1）由表可知厦门到莆田的时间；（2）由表可知，从厦门北到福州的时间和路程，根据速度公式计算该次动车从厦门北到福州的平均速度。【答案】】解：（1）由表可知，厦门到莆田的时间：14：14﹣12：57＝1h17min；（2）由表可知，从厦门北到福州的时间：15：02﹣13：21＝1h41min＝h，从厦门北到福州的路程为：276km﹣31km＝245km，该次动车从厦门北到福州的平均速度为：v＝＝≈145.5km/h。答：（1）厦门到莆田的时间为1h17min；（2）该次动车从厦门北到福州的平均速度为145.5km/h。【变式】甲、丙两地车站的距离是800km，一列火车从甲地车站早上7：30出发开往丙地，途中在乙地车站卸货停靠了1h，在当日15：30到达丙地车站。列车行驶途中通过一座长400m的桥梁时以144km/h的速度匀速通过，列车全部通过桥梁的时间是25s。求：（1）火车从甲地开往丙地的平均速度是多少km/h？（2）火车的长度是多少米？【解析】（1）已知甲、丙两地车站的距离，根据从甲地出发的时间、到达丙地的时间可求出火车全程用的时间，利用公式v＝求出平均速度；（2）已知火车匀速过桥的速度和时间，利用速度公式求出火车全部通过桥梁所行驶的路程，总路程减去桥梁长就是火车的长度。【答案】解：（1）火车从甲地早上7：30出发开往丙地，在当日15：30到达丙地，则从甲地开往丙地所用时间t1＝15：30﹣7：30＝8h。火车从甲地开往丙地的平均速度：v1＝＝＝100km/h；（2）火车匀速过桥的速度v2＝144km/h＝40m/s，根据v＝可知，火车全部通过桥梁所行驶的路程为：s2＝v2t2＝40m/s×25s＝1000m，则火车的长度L火车＝s2﹣L桥＝1000m﹣400m＝600m。答：（1）火车从甲地开往丙地的平均速度是100km/h；（2）火车的长度是600m。例5.小豪同学上学时，前300s时间内的平均速度为v1＝4m/s，后300s内的平均速度为v2＝6m/s；放学回家时，前一半路程内的平均速度为v1'＝4m/s，后一半路程内的平均速度为v2'＝6m/s。求：（1）小豪同学上学时的平均速度v；（2）小豪同学放学时的平均速度v'；【解析】（1）由速度公式的变形公式求出前一半时间通过的路程和后一半时间通过的路程，然后由平均速度公式求出全程的平均速度；（2）由速度公式的变形公式求出前一半路程所用的时间和，后一半路程所用的时间然后由平均速度公式求出全程的平均速度。【答案】解：（1）由v＝可得，前300s所走的路程为：s1＝v1t＝4m/s×300s＝1200m，后300s所走的路程s2＝v2t＝6m/s×300s＝1800m，小豪同学上学时的平均速度v＝＝＝＝5m/s；（2）放学回家时，前一半路程所用的时间为：t1＝＝＝375s，后一半路程所用的时间为：t2＝＝＝250s，小豪同学放学时的平均速度：v′＝＝＝4.8m/s。答：（1）小豪同学上学时的平均速度为5m/s；（2）小豪同学放学时的平均速度为4.8m/s。【变式】小明同学在平直公路上骑自行车时，在第1min内通过的路程是120m，在第2min内通过的路程是180m，在第3min内通过的路程是300m，分别求出小明同学在第1min内的平