人教版（2024）八年级上册（2024）速度的测量学案设计

这是一份人教版（2024）八年级上册（2024）速度的测量学案设计，共37页。学案主要包含了新教材人教版，实验思路，实验原理与器材，实验步骤，实验数据记录与处理，实验结论，实验误差分析，拓展应用等内容，欢迎下载使用。
【知识框架+知识精讲（1 个知识归纳+4 个题型）+课后作业】
模块二 知识精讲
情景导入
公路上常见的区间测速设备是如何测量车辆平均速度的？
知识归纳
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【实验思路】
既然 v = s/t，要测量物体的平均速度，就需要测量出物体运动的路程 s 和通过这段路程所用的时间 t。这是
一个间接测量的方法——通过测量其他物理量来得到目标量。
【实验原理与器材】
实验原理：速度公式 。
测量工具：
 刻度尺：用于测量小车运动的路程。需要选择合适的量程和分度值。
 停表（秒表）：用于测量小车运动的时间。使用前要观察分度值，练习操作。
实验装置：
 斜面：用长木板和木块搭建，使木板保持很小的坡度。这样小车下滑速度慢，便于测量时间。坡度不
能太大，否则时间太短，测量误差大。
 金属片：放置在斜面底端或中部（测量不同段），小车撞击时发出声音，便于准确记录停止计时的时
刻，从而减小测量时间产生的误差。
【实验步骤】
步骤 1（测量全程）：
(1) 把小车放在斜面顶端，金属片放在斜面底端。
(2) 用刻度尺测出小车将要通过的距离 s₁（从车头到车头或车尾到车尾，保持测量起点和终点一致）。
(3) 用停表测量小车从斜面顶端滑下到撞击金属片的时间 t₁。
(4) 根据 v₁ = s₁ / t₁ 算出整个斜面的平均速度。
步骤 2（测量上半程）：
(1) 将金属片移至斜面的中部，测出小车到金属片的距离 s₂。
(2) 同样用停表测出小车从斜面顶端通过上半段路程 s₂ 的时间 t₂。
(3) 计算上半程平均速度 v₂ = s₂ / t₂。
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关于下半程：下半程的距离 s₃ = s₁ - s₂，下半程的时间 t₃ = t₁ - t₂，因此下半程的平均速度 v₃ = s₃ / t₃。不能
让小车从斜面中点静止释放来测量下半程，因为这样小车的初始速度不同，不再是原来的运动过程了。
【实验数据记录与处理】
数据表格：实验的各段路程和对应时间需要记录在预设的表格中。
表格
路程 运动时间 平均速度
s₁= ______ t₁= ______ v₁= ______
s₂= ______ t₂= _____ v₂= ______
计算：代入公式时，要注意物理量的对应关系，即计算哪一段的平均速度，就使用哪一段的路程和时间。
同时要注意单位的统一，路程一般用米（m），时间用秒（s），速度的单位就是米/秒（m/s）。
【实验结论】
 运动性质：小车沿斜面下滑的速度越来越快，说明小车做变速直线运动，或更具体地说，是一种加速
直线运动。
 速度关系：通过实验数据可以发现：上半程最慢，全程中等，下半程最快。即速度关系为：
v₃（下半程） > v₁（全程） > v₂（上半程）。
【实验误差分析】
时间测量是误差的主要来源：由于人的反应速度限制，在启动和停止停表时总会有些延迟。
常见操作偏差造成的结果：
若小车过了起点才开始计时 → 测得的时间 t 偏小 → 计算出的平均速度 v 偏大。
若小车还没到达终点就停止计时 → 测得的时间 t 偏小 → 计算出的平均速度 v 偏大。
若小车到达终点后才停止计时 → 测得的时间 t 偏大 → 计算出的平均速度 v 偏小。
改进方法：在正式实验前练习几次停表操作；适当减小斜面坡度，使小车运动时间更长，从而减小时间测
量误差。
【拓展应用】
 用传感器测量速度：教材“拓展实验”中介绍了一种利用超声波传感器测量速度的方法。传感器发出超声
波并根据反射波的时间计算与物体的距离，计算机再根据时间间隔算出物体在不同位置的速度。
 超声波测距的科学世界：超声波测距的原理是，发射器向障碍物发射超声波并同时开始计时，接收器
收到反射波后就停止计时。根据计时器记录的时间 t 和超声波在空气中的传播速度 v，由 s = v × t / 2
即可算出发射点与障碍物之间的距离。这一原理在汽车倒车雷达、智能机器人等领域有广泛应用。
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【例 1】某实验小组用如图甲所示装置做“测量小车的平均速度”的实验。
(1)该实验的原理是_____________；
(2)在测量过程中，为了方便计时，应使斜面的坡度较_____________（选填“大”或“小”）；
(3)分别将金属片放在 C 点和 B 点，每次让小车从 A 点由静止开始运动，测出小车运动的路程和时间并记录
在下表中，小车从 A 点运动到 C 点的路程 _____________cm；
路程 运动时间 平均速度
(4)分析数据可知，小车在 BC 段的平均速度为_____________cm/s；小车在 AB 段平均速度_____________（选
填“大于”“小于”或“等于”）BC 段平均速度，说明小车在做_____________（选填“匀速”或“变速”）运动；
(5)另一小组用同一套装置做实验，测出 A 点到 C 点的距离（如图乙所示）和小车运动的时间，用测出的距
离作为路程计算出小车全程的平均速度与实际平均速度相比总是偏_____________，理由是_____________。
【答案】(1)
(2)小
(3)90.0
(4) 75 小于 变速
(5) 大 路程多算了一个小车的车长
【详解】（1）平均速度的定义式，通过测量路程 s 和时间 t 计算平均速度。
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（2）斜面坡度越小，小车下滑速度越慢，运动时间更长，计时误差更小，方便计时。
（3）刻度尺分度值 1cm，故从 A 点到 C 点路程 。
（4）BC 段路程为
BC 段时间为
BC 段平均速度为
AB 段平均速度为
小车在 AB 段平均速度小于 BC 段平均速度,速度发生变化，小车做变速运动。
（5）测量的路程多算了小车自身的长度，路程测量值偏大，时间为真实值，由 可知，计算出的平均速
度偏大。
【变式 1-1】小明在“测小车的平均速度”的实验中，设计了如图所示的实验装置；小车从带有刻度（分度值
为 ）的斜面顶端由静止下滑，图中圆圈记录了小车到达 三处时电子表显示的时刻（格式为“时：
分：秒”）。
(1)该实验是根据________原理进行测量的。
(2)实验中为了方便计时，应使斜面的坡度较________（选填“陡”或“缓”）些。
(3)根据图中所给信息可得：小车在 段的平均速度 ________ 。
(4)实验前必须学会熟练使用电子表，如果让小车过了 A 点后才开始计时，则会导致所测 段的平均速度
偏________（选填“大”或“小”）。
(5)在图中有四个速度随时间变化的关系图像，其中能反映出小车下滑运动情况的是________。
A． B． C． D．
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【答案】(1)
(2)缓
(3)0.175
(4)大
(5)C
【详解】（1）测量平均速度的实验原理就是速度公式 。
（2）斜面坡度越缓，小车下滑速度越慢，运动时间越长，方便计时，因此选坡度缓一些。
（3）由图可知：
因此平均速度
（4） 过 A 点才开始计时，会使测得的 AC 段总时间偏小，路程 准确，根据 ，测得的平均速度会偏大。
（5） 小车沿斜面下滑时做加速直线运动，速度随时间增大而增大：A 是减速、B 是匀速、D 是先减速后加
速，只有 C 的速度随时间均匀增大，符合小车下滑的运动规律，故选 C。
【变式 1-2】图甲是“测量物体运动的平均速度”的实验装置。
(1)本次实验为便于测量小车在斜面上的运动时间，应使斜面保持很 __________ （选填“平缓” 或“陡峭”）
的坡度。
(2)下表是实验中收集的数据，小车通过 AC 段的时间如图乙所示，为 __________ s；分析数据可知，vAB=
_____________________ m/s，vAC=__________ m/s （速度的计算结果保留两位小数）。
AB 段 AC 段
路程 s/cm 50.0 100.0
时间 t/s 2.5
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(3)下列能反映该小车从斜面顶端下滑过程的图像是 （填字母）。
A． B． C．
(4)完成实验后，小强在对实验进行评估时意识到，时间不容易测准。在测量时间时，以下做法中能减小测
量误差的是 （填字母）。
A．熟练使用秒表 B．适当减小选定位置的间距
【答案】(1)平缓
(2) 4.4 0.20 0.23
(3)B
(4)A
【详解】（1）实验中，应使斜面保持平缓的坡度，减缓小车下滑的速度，使小车在斜面上运动的时间长些，
便于测量时间。
（2）[1]由图乙可知，小表盘指针在 0 到 1 之间，未过半，大表盘读数为 4.4s，所以小车通过 AC 段的时间
是 4.4s。
[2]AB 段的速度为
[3]AC 段的速度为
（3）小车通过 BC 段的时间为
AB 段的路程等于 BC 段的路程，而 AB 段的时间大于 BC 段的时间，根据公式 可知， ，因此小
车从斜面顶端下滑时，做加速直线运动。
A．图中过原点的倾斜直线，斜率不变，做匀速直线运动，故 A 不符合题意；
B．图中图像向上弯曲，斜率越来越大，代表速度越来越大，做加速运动，故 B 符合题意；
C．图中随着时间的增大，路程不变，处于静止状态，故 C 不符合题意。
故选 B。
（4）A．熟练使用秒表可以更准确地测量时间，减小误差，故 A 符合题意；
B．适当减小选定位置的间距，会使小车运动时间更短，更不容易测量准确，增大误差，故 B 不符合题意。
故选 A。
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【例 2】某实验小组的同学在测量物体运动的平均速度时，让小球从斜面 A 点由静止开始滚下，频闪相机记
录了小球在相同时间内通过的路程，如图所示。
(1)从 A 到 D，小球滚下的速度变化情况是______（选填“保持不变”“不断变快”或“不断变慢”），判断的依据
是______。
(2)如果频闪相机每隔 0.2s 拍摄一次，测得 ， ，则小球在 BC 段的平均速度为______
m/s，小球在 AC 段的平均速度为______m/s。
(3)若要减慢小球经过 D 点时的速度，可采用的方法是______（选填“增大”或“减小”）斜面坡度。
【答案】(1) 不断变快 相同时间路程变大
(2) 0.75 0.5
(3)减小
【详解】（1）频闪相机的拍照间隔时间相同，由图可知，从 A 到 D，相同时间内小球通过的路程越来越大，
根据 可得，小球的速度不断变快。
（2）根据平均速度计算公式 ，BC 段的平均速度
AC 段的平均速度
（3）斜面坡度越小，小球下滑的加速度越小，速度增加越慢，到达 D 点时速度越小，因此需要减小斜面坡
度。
【变式 2-1】小明同学用如图-1 所示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 处滑到坡底 C 处的时间 ；再次将小车从 A 处静止释放，测出小车从 A 处滑到中点 B 处的
时间 。
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(1)实验时应使斜面的坡度小些，这样做的目的是减小测量______（选填“时间”或“路程”）的误差。
(2)通过小明的测量数据可以判断，小车在前半程 的平均速度______（选填“大于”“等于”或“小于”）全程
的平均速度。
(3)实验中，对于如何获取下半程 的平均速度 ，下列方法最好的是______。
A．小车从 B 处由静止释放，测出 B 到 C 所用的时间 与路程 ，计算得到
B．小车从 A 处由静止释放，经过 B 处开始计时，到达 C 处后测得时间 ，再测量路程 ，计算得到
C．不测量，利用已有数据求得 ， ，再计算得到
(4)小车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（如图-2 所示）。屏幕图像如图-3 所示，通过图像
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。
(5)通过查阅资料，得知速度-时间图像与横坐标轴所包围部分（即图中阴影部分）的面积就是小车运动的距
离。如图-4 所示是小车 A 运动的速度-时间图像（图像的趋势不改变），由此分析出小车 A 在 0~1s 内的平
均速度为______m/s。如果在小车 A 开始运动的同时，在 A 后方 1m 处释放一同向匀速运动的小车 B，当
时两车在某位置恰好相遇，则小车 B 的速度大小为______m/s。
【答案】(1)时间
(2)小于
(3)C
(4) 加速 0.832
(5) 0.1 0.7
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【详解】（1）在测量物体平均速度的实验中，斜面坡度越小，小车下滑的速度就越慢，运动的时间就越长。
这样做的目的，是让我们有更充足的时间来准确测量时间，从而减小因计时太快带来的误差。
（2）设全程路程为 L，则小车运动的距离 ，
由题可知，所用的时间 ，
则小车在前半程的平均速度
小车运动全程的平均速度
所以 ，即 AB 段的平均速度小于全程的平均速度。
（3）A. 小车在下滑过程中，到达 B 点的速度并不为零，所以让小车从 B 点由静止释放，到达 C 点的时间，
并不等于下半段的时间，故计算得到 v3 结果不准确；
B. 小车从 A 点由静止释放，经过 B 点时小车是运动的，这样计时误差较大；
C. 不测量，利用已有数据求得 ， ，再计算得到 结果比较准确。
故应选 C。
（4）由图-3 可知匀加速直线运动的 v-t 图像是一条向上倾斜的直线，斜率
v 随时间 t 的增大逐渐增大，则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 2.6s，对应的速度
（5）由图-4 可知，小车 A 在 0~1s 内的平均速度运动的距离
此时间段内小车的平均速度
在图-4 中 v-t 图像的斜率 ，则当 时
小车 A 此时运动的距离
小车 B 此时运动的距离
小车 B 的速度
【变式 2-2】物理实验室中常用打点计时器记录时间，某打点计时器的振针每 1 秒钟内上下振动共 50 次。
如图（a）、（b）所示，为用该打点计时器分别测量甲、乙两个物体运动时所打出的两条纸带，则：
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（1）打点计时器的振针每打下两个点之间的时间间隔是______秒。
（2）甲物体从 a-c 所用的时间______乙物体从 所用的时间（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
（3）比较（a）、（b）两纸带的打点情况，可判断______物体的运动快慢始终保持不变。
【答案】 0.02 小于 乙
【详解】（1）[1]打点计时器的振针每 1 秒钟内上下振动共 50 次，那么打点计时器的振针每打下两个点之
间的时间间隔为
（2）[2]打点计时器从 a—c 的时间间隔为 0.04s，从 A−E 的时间间隔为 0.08s，故甲物体从 a-c 所用的时间小
于乙物体从 所用的时间。
（3）[3]观察甲、乙两个物体运动时所打出的两条纸带的间隔距离，乙物体间隔相等所以运动快慢始终保持
不变，甲物体间隔不相等所以运动快慢在改变。
【例 3】为比较纸锥下落快慢，用两个相同的纸片分别裁去一个扇形，如图甲，做成图乙所示的两个锥角不
等的纸锥。
(1)实验时应选择图乙___________（选填“a”或“b”）中所示的位置，将两个纸锥从同一高度同时释放，通过
比较下落至地面的___________来比较纸锥下落的快慢，这种比较方法实质是___________（选填“相同时间
比路程”或“相同路程比时间”）。
(2)实验中发现纸锥下落的时间很难测量，提出以下两种解决方案，可行的是___________。（填字母）
A．提高开始下落的高度
B．采用多次测量时间取平均值的方法
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(3)如图丙所示是用频闪相机拍下某一纸锥下落过程的照片，纸锥从 A 下落到 B 的过程做___________（选填
“匀速”或“变速”）运动，判断的依据是___________。
已知照相机每隔 0.2 s 曝光一次，照片与实际物体的尺寸大小之比为 1∶8，测得照片上 B、D 之间距离为 2 cm，
则纸锥在 BD 段的平均速度为___________m/s。
【答案】(1) a 时间 相同路程比时间
(2)A
(3) 变速 相同时间内通过的路程不同 0.4
【详解】（1）实验需要保证两个纸锥从同一初始高度下落，即纸锥的下端离地面的高度相同，因此选图 a；
两个纸锥从同一高度释放，通过比较下落至地面的时间来比较快慢，用时少的，下落得快；
这种方法，下落总路程相同，比较时间，实质是相同路程比时间。
（2）A．纸锥下落时间难测量的原因是下落过快、总时间过短，提高下落起始高度，会增大下落路程，延
长下落总时间，方便测量时间，故 A 符合题意；
B．多次测量取平均值只能减小误差，无法解决“时间太短难以测量”的问题，故 B 不符合题意。
故选 A。
（3）由图丙可知，A 到 B 过程中，频闪相机每次曝光的时间间隔相同，但纸锥通过的路程不相等，即相同
时间内通过的路程不同，因此是变速运动；
照片中 BD 距离，实际路程
B 到 D 共 2 个曝光间隔，总时间
平均速度
【变式 3-1】小明设计了图甲所示方案“研究气泡的运动速度”；
(1)实验中，为方便时间的测量，应该让玻璃管与水平面的夹角尽可能______（选填“大”或“小”）一些。实验
中气泡经过 O 点开始计时，测出气泡从 O 点运动到距 O 点 20cm 处、40cm 处、60cm 处、80cm 处所用时间
分别为 10.0s、20.0s、30.0s、40.0s；根据测量结果，可知气泡在该过程中做_____运动；
(2)若小明从 O 点开始所取的每个区间的距离依次增大，如图乙所示，则气泡在 10cm~30cm 区间内的平均速
度______（选填“>”、“15km/h 则超速，若 v≤15km/h 则不超速。
14．如图甲是“测量小车运动的平均速度”的实验装置，让小车从斜面的 A 点由静止释放开始下滑，分别测
出小车从 A 点到达 B 点和 C 点的时间，即可测出不同阶段的平均速度。
(1)该实验的测量原理是________；
(2)实验中 C 处使用金属挡板是为了便于测量________（选填“速度”或“时间”）：实验中为了方便计时，应
使斜面的坡度较________（选填“大”或“小”）；
(3)小车通过 段时，测得时间 ，则 段的平均速度 ________m/s；实验中，如果小车过了
B 点才停止计时，则所测 段的平均速度偏________（选填“大”或“小”）；
(4)小楠实验时，又选用了形状相同、轻重不同的小车，在同一个斜面上做了多次实验，记录数据如下表，
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分析表中数据可知：小车的平均速度与小车的轻重________（选填“有”或“无”）关。
序号 小车的轻重 运动距离/cm 运动时间/s
1 较轻 80.0 2.5
2 较重 80.0 2.5
3 更重 80.0 2.5
(5)科技馆中有一件叫做“最速降线”的展品，如图乙所示。将两个相同的小球 A 和 B 分别放在甲、乙轨道的
起点，同时由静止释放，发现在乙轨道上的小球 B 先到达终点。在小球沿轨道从起点到终点的运动过程中，
下列说法中正确的是________。
A．小球 B 沿轨道乙运动过程中通过的路程较短
B．小球 B 全程的平均速度大于小球 A 全程的平均速度
C．小球 A 沿轨道甲做匀速运动，小球 B 沿轨道乙做变速运动
【答案】(1)
(2) 时间 小
(3) 0.25 小
(4)无
(5)B
【详解】（1）实验中，分别用刻度尺测量小车的运动路程和用秒表测量小车的运动时间，根据 计算小
车的平均速度，所以，测量小车平均速度的实验原理是 。
（2）[1]在斜面上放置金属挡板的目的是让小车在同一位置停下，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]实验中为了便于测量时间，斜面的坡度要较小，来延长小车在斜面上运动的时间。
（3）[1]图中 AB 段的距离为
测得时间 tAB=1.6s，则 AB 段的平均速度为
[2]如果小车过了 B 点才停止计时，tAB 偏大，由 知道，vAB 偏小。
（4）由表格数据知道，小车的轻重不同，小车运动的路程和时间都不变，即小车运动的平均速度不变，说
明小车的平均速度与小车的轻重无关。
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（5）由题意可知，两球的质量相同，最初的高度相同。
AB．由图可知，小球 B 沿轨道乙运动过程中通过的路程较长，且在乙轨道上的小球 B 先到达终点，即所用
时间较少，由 知道，小球 B 全程的平均速度大于小球 A 全程的平均速度，故 B 正确，A 错误；
C．小球 A 和 B 在从顶端到底端下滑的过程中，速度越来越快，即小球 A 和 B 都做加速运动，故 C 错误。
故选 B。
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