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【暑假衔接】人教版初中八年级物理暑假自学课 第04讲 测量平均速度(教师版+学生版)讲义
展开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;
2.能更公式计算出物体在这段时间内运动的平均速度;
3.能写出简单的实验报告。
【基础知识】
知识点一、测量平均速度
【实验原理】。根据公式,用刻度尺测出物体运动的路程s,用停表测出通过这段路程所用时间t,就可以算出物体在这段时间内运动的平均速度。
【实验器材】刻度尺、停表、斜面、小车、金属片、木块。
【实验装置】如图所示,斜面的一端用木块垫起,使它保持较小的坡度,在斜面的底端或中部固定金属片。
【实验步骤】(1)使斜面保持较小的坡度,把小车放在斜面的顶端,金属片垂直固定在斜面的底端,用刻度尺测出小车将要通过的路程s1。
(2)用停表测量小车从斜面顶端滑下到撞击金属片所用时间t1,将小车通过的路程s1和所用时间t1填入表格中。
(3)将金属片移至斜面的中部,测出小车到金属片的距离s2和所用时间t2,将数据填入表格对应的位置。
(4)利用公式,分别计算出小车通过斜面全程的平均速度v1和通过上半段路程的平均速度v2,即小车通过斜面全程的平均速度为;小车通过上半段路程的平均速度为:。
(5)整理器材
【实验数据】
【分析与论证】
下车经过下半段的路程为s3=s1-s2=1m-0.5m=0.5m,时间为t3=t1-t2=3s-1.8s=1.2s。因此,小车通过下半段的路程的平均速度为。则平均速度的大小关系为:。
【实验结论】
小车而在斜面上做变速直线运动,在不同的路程段,小车平均速度大小不同。小车从斜面顶端运动到斜面底端的过程中速度越来越大。
1.斜面的长度要足够长、坡度要小(注意:坡度也不能过小,否则测出的平均速度大小会过于接近),且测量过程中不能改变斜面的坡度;
2.要测量哪一段路程的平均速度,就测量其对应的路程及通过这段路程所用时间。
3.若多次测量,则每次都要使小车从同一位置自由滑下;
4.若小车到达终点之后没有及时停止计时,所测平均速度偏小;若小车开始运动之后没有及时开始计时,所测平均速度变大。
现代测速方法
(2022·湖北省直辖县级单位·八年级期末)如图甲所示是“测量小车沿斜面下滑的平均速度”的实验。实验器材有小车、带刻度的斜面、小木块、金属片、停表。
(1)本实验测平均速度的原理是 _____;
(2)实验中应使斜面保持较 _____(选填“大”或“小”)的坡度,以减小测量 _____的误差;
(3)图中sAB=_____cm,测得小车从A滑到B的时间tAB=1.6s,从A滑到C的时间tAC=2.0s,则AC段的平均速度vAC=_____m/s(保留一位小数);
(4)测AB段的平均速度时,如果小车过了B点才停止计时,算出的速度值会 _____;
(5)图乙中能够较准确反映小车从A到B运动情况的是 _____(选填“A”或“B”)。
【答案】;小;时间;40.0;0.4;小;B。
【解析】(1)[1]本实验测平均速度的原理公式是: 。
(2)[2][3]实验中斜面坡度越大,小车沿斜面向下运动越快,计时会越困难,所以为测量时间方便,减小时间测量产生的误差,斜面坡度应较小。
(3)[4]由图知,刻度尺的分度值为1cm,AB段的路程sAB=80.0cm﹣40.0cm=40.0cm
[5]小车运动距离sAC=80.0cm,tAC=2.0s,小车通过AC段的平均速度
(4)[6]过了B点后停止计时,所计时间偏大,根据公式 可知,在路程不变的情况下,时间偏大,速度就会偏小。
(5)[7]A图中s﹣t图像知,相同时间内通过的路程相同,说明物体做匀速运动,B图中反映物体做加速运动,A不符合题意,B符合题意。
故选B。
【知识导图】
【考点剖析】
考点一:测量小车平均速度
例一:(2022·湖南株洲·八年级期末)在“测量运动平均速度”的实验中,某小组采用了一带有刻度尺的长木板,搭建实验装置如图所示:
(1)该实验的原理是 _______ 。
(2)实验中为了测量AB段的平均速度,在B点放置了一金属片,其好处是: _______ 。
(3)如图所示,小车从A到B经过的路程为 _________ cm,若AB段用时0.9s,则小车AB段的平均速度为 ______ m/s。
(4)将金属片放到C点,测量出小车从A到C用时1.6s,则小车在AC段的速度 _____ (选填“大于”“小于”“等于”)小车在AB段的速度。
(5)小组的成员分别画出小车从A到C的s﹣t图象的大致情况。其中与事实相符的是 ______ 。
A. B. C. D.
【答案】v=;使小车在同一位置停下,便于准确测量小车运动的时间;45.0;0.5;大于;C。
【解析】(1)[1]测量小车运动的平均速度的基本原理是v=;
(2)[2]为了让小车在同一位置停下来,便于测出小车行驶相同路程的时间,需要在斜面上放置一个金属片,故实验中金属片的作用是使小车在同一位置停下,便于准确测量小车运动的时间;
(3)[3]由图可知,刻度尺分度值为1cm,AB点对应的刻度分别为0.0cm、45.0cm,AB段的路程:
sAB=45.0cm﹣0.0cm=45.0cm,
[4]测得AB前半段用时0.9s,则AB段的平均速度:vAB==0.5m/s;
(4)[5]将金属片放到C点,测量出小车从A到C用时1.6s,sAC=100.0cm,
则AC段的平均速度:vAC==0.625m/s;
小车在AC段的速度大于小车在AB段的速度;
(5)[6]根据小车做加速直线运动分析小车从A到C的s﹣t图象的大致情况应是速度越来越大,故选C。
考点二:频闪摄影法测量平均速度
例二:(2022·四川成都·八年级期末)如图是一小球从A点沿直线运动到F点拍摄下的频闪照片,频闪照相机每隔0.1s闪拍一次。
(1)由A到F,小球在做_______直线运动;
(2)小球从A点运动到D点的平均速度_______(填“大于”“小于”或“等于”)小球从D点运动到F点的平均速度;
(3)小球从C点运动到D点的平均速度是_______m/s。
【答案】变速(加速);小于;0.25。
【解析】(1)[1]频闪照相机每隔0.1s闪拍一次,即相邻两点间的时间是相同的,由图可知
而速度为
即可判断小球作变速运动或加速运动。
(2)[2]同图可知,从A点运动到D点的时间为0.3s,距离为4.50cm,平均速度为
从D点运动到F点的时间为0.2s,距离为8.00cm,平均速度为
因此
(3)[3]从C点运动到D点的时间为0.1s,距离为2.50cm,平均速度是
。
考点三:区间测速
例三:(2022·湖南怀化·八年级期末)据统计,全国发生的车祸中有超过四分之一是超速引起的!为此,近年来加大了道路限速监控管理.一种是“定点测速”,即监测汽车在某点的车速;另一种是“区间测速”,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25 km,全程限速120 km/h,一辆轿车通过监测点A、B的速度分别为100 km/h和110 km/h,通过两个监测点的时间如图所示.
(1)采用“定点测速”,该轿车通过监测点A、B时会不会被判超速?
(2)采用“区间测速”,这辆轿车在该路段会不会被判超速?
【答案】(1)轿车通过监测点A、B时不会被判超速;(2)这辆轿车在该路段会被判超速。
【解析】(1)因为120km/h>110km/h>100km/h
所以该轿车通过监测点A、B时不会被判超速;
(2)采用“区间测速”,这辆轿车在该路段会被判超速.因为图中所示轿车在该路段所用的时间是
t= 10:41﹣10:31=10min=
所以轿车在该路段的速度v1==150km/h,150km/h>120km/h
所以采用“区间测速”这辆轿车在该路段会判超速。
【真题演练】
1.(2021·广东深圳·中考真题)(一)测量平均速度
某同学跑八百米,使用电子表计时,刚开始起跑时示数如图甲,跑到400m处示数如图乙,跑完800m时示数如图丙。
(1)该实验的原理是______;
(2)他前400m的平均速度是______;
(3)他前400m的平均速度______后400m的平均速度(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
【答案】;5m/s;大于。
【解析】(1)[1]要测量平均速度,需要知道路程的大小和时间,然后路程除以时间,即可得到平均速度的大小,所以该实验的原理是。
(2)[2]他前400m跑的路程是,跑到400m处示数如图乙,从图乙可以看到,这时间
根据可知,他前400m的平均速度
他前400m的平均速度是5m/s。
(3)[3]跑完800m时示数如图丙,可知这时的示数是2min52s,跑到400m处示数是1min20s,那么后400m需要的时间
后400m需要的时间是92s,根据可知,他后400m的平均速度
他后400m的平均速度约是4.3m/s,他前400m的平均速度是5m/s,他前400m的平均速度大于后400m的平均速度。
2.(2020·山西)为了保障学生安全,交警在育才中学校门前的街道,设置了限速30km/h的标志牌。有家长反映,经常有车辆超速。在没有安装测速仪的情况下,请你设计实验方案,测量校门前行驶车辆的平均速度是否超速。
(1)实验器材: ;
(2)实验步骤: ;
② ;
③ ;
④ ;
(3)实验结论: 。
【解析】(1)根据v=知,要测量平均速度需要用停表测量时间,用刻度尺测量路程,所以需要停表和刻度尺;
(2)实验步骤:
①在校门口前的街道边标识A、B两点,用刻度尺测出两点间的路程s;
②让一名同学站在A点,另一名同学站在B点;
③汽车车头行驶至A点时,A点处的同学举手示意,同时B点处的同学用停表开始计时,汽车车头行驶至B点时,B点处同学停止计时,记录汽车从A点到B点行驶的时间t;
④算出汽车的平均速度v=;
(3)实验结论:若v>30km/h则超速,若v≤30km/h则不超速。
故答案为:(1)停表、刻度尺;(2):①在校门口前的街道边标识A、B两点,用刻度尺测出两点间的路程s;②让一名同学站在A点,另一名同学站在B点;③汽车车头行驶至A点时,A点处的同学举手示意,同时B点处的同学用停表开始计时,汽车车头行驶至B点时,B点处同学停止计时,记录汽车从A点到B点行驶的时间t;④算出汽车的平均速度v=;(3)若v>30km/h则超速,若v≤30km/h则不超速。
【过关检测】
1.在测量小车运动的平均速度的实验中某小组采用了一带有刻度尺的长木板,搭建实验装置如图所示:
(1)该实验的原理是______;
(2)该实验中斜面的作用是______;
(3)如图所示,小车从A到B经过的路程为______cm,若AB段用时0.9s,则小车AB段的平均速度为______m/s;
(4)将金属片放到C点,测量出小车从A到C用时1.6s,则小车在AC段的平均速度______(填“大于”“小于”“等于”)车在AB段的平均速度;
(5)为了较准确的测量从A到C的平均速度,需要测量3次,其目的是______;
该组设计了实验表格如下,请将第一行空格补充完整______;
(6)小组的成员分别画出小车从A到C的s﹣t图象的大致情况,其中与事实相符的是______。
A. B. C. D.
【答案】;使小车做变速直线运动;45.0;0.5;大于;为了求平均值减小误差;时间t/s;C。
【解析】(1)[1]测量出小车通过的距离和运用所用的时间,根据可求出小车的平均速度,故测量小车运动的平均速度的基本原理是。
(2)[2]本实验测量小车运动的平均速度,该实验中斜面的作用是使小车做变速直线运动。
(3)[3]由图知,刻度尺分度值为1cm,A、B点对应的刻度分别为0.0cm、45.0cm,
AB段的路程sAB =45.0cm﹣0.0cm=45.0cm
[4]测得AB前半段用时0.9s,则AB段的平均速度
(4)[5]将金属片放到C点,测量出小车从A到C用时1.6s,AC段的距离为sAC=100.0cm
则AC段的平均速度;
可知小车在AC段的速度大于小车在AB段的速度。
(5)[6]多次测量取平均值可减小误差。测量从A到C的平均速度时,需要测量3次,是为了求平均值减小误差。
[7]根据知,表格中需要有记录时间的物理量,即时间t/s。
(6)[8]根据小车做加速直线运动分析,小车从A到C的s﹣t图象的大致情况应是速度越来越大。
AD.A 选项图中,物体做匀速直线运动;D选项图中,物体处于静止状态,故AD不符合题意;
B.图中,路程增加的幅度小于时间增加的幅度,即物体做减速运动,故B不符合题意;
C.图中路程增加的幅度大于时间增加的幅度,即物体做加速运动,故C符合题意。故选C。
2.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)小车的平均速度是通过______(选填“直接”或“间接”)测量的方法测得的,其测量原理是________;
(2)除了刻度尺,实验中用到的测量工具还有_________;
(3)实验测得小车从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 =_______m/s;
(4)实验时,发现小车的速度很快,不便于测量时间,则应采取的操作是________;
(5)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,记录数据如上表,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。
【答案】间接;v=;停表;0.5;减小斜面坡度;无。
【解析】(1)[1][2]小车的速度是通过测量小车运动的路程和时间,并根据速度公式v=求出的,因此是间接测量得出,测量原理是v=。
(2)[3]刻度尺测出路程,还要用停表测出运动时间,故测量工具还需要停表。
(3)[4]已知小车从A滑到B的时间tAB =1.6s,从A滑到C的时间tAC =2.4s,则小车在BC段所用时间为tBC =2.4s-1.6s=0.8s;
由图可知sBC=40cm=0.4m,则小车在BC段的平均速度vBC=;
(4)[5]小车的速度很快,不便于测量时间,则需要减小斜面坡度,使小车运动的慢一些。
[6]由表格中数据可知,在小车运动路程一定时,改变小车的轻重,小车运动所用的时间不变,由此说明,小车的平均速度与小车的轻重无关。
3.如图所示,在测量小车运动的平均速度的实验中,让小车从斜面的A点由静止形如下滑并开始计时,分别测出小车到达B点和C点的时间,即可算出小车在各段的平均速度。
(1)图中AB段的距离sAB =__________cm,测得时间tAB =1.6s,则AB段的平均速度vAB =_______m/s。
(2)如果小车过了B点才停止计时,则测得的平均速度vAB 会偏_______。
(3)实验中应多次测量,每次测量时必须让小车从 _______ 由静止开始下滑。
(4)vAB ________vAC (填“>”、“<”或“=”)。
【答案】40.0;0.25;小;同一位置;<。
【解析】(1)由图可知,刻度尺的分度值为1cm,读数要精确到分度值的下一位,
则sAB=80.0cm-40.0cm=40.0cm
AB段的距离为40cm。
AB段的平均速度vAB =;
AB段的平均速度为0.25m/s。
(2)如果小车过了B点才停止计时,会使时间的测量值偏大,根据可知,会使测得的速度偏小。
(3)实验中应多次测量,应保证小车每次通过的距离相等,所以每次测量时必须让小车从同一位置静止下滑。
(4)小车从A到C的过程做加速运动,速度越来越大,则AB段的平均速度小于AC段的平均速度。
路程
运动时间
平均速度
s1=1m
t1=3s
v1=0.33m/s
s2=0.5m
t2=1.8s
v2=0.28m/s
超声测速
声音遇到障碍物会反射回来,根据发射和接收的时间差,可计算出发射点到障碍物的实际距离,并测出物体的速度
频闪摄影法
频闪摄像是研究物体运动时常用的一种实验方法,它借助于电子闪光灯的连续闪光,在一个画面上记录下物体连续的运动过程。因为每一次摄影的时间间隔相等,所以照片上任意相邻影像的时间间隔都相等。如图所示是时间间隔0.2s记录的弹跳小球的运动情况
GPS测速
GPS导航定位系统不仅可为各个运动载体进行定位,还可以测出其速度,目前广泛应用于各种导航软件中
次数
路程s/m
速度v(m/s)
平均值vl /(m/s)
1
2
3
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
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