平均速度的测量

【名师解读】八年级物理精品导学学案(北师大版)
第三章 物质的简单运动
第四节 平均速度的测量
探究目标
1.知识与技能 学会使用秒表、刻度尺正确地测量时间、距离，并会求平均速度.
2.过程与方法 体会设计实验、实验操作、记录数据、分析实验结果的总过程.
3.情感、态度与价值观 通过实验激发学生的兴趣，培养学生认真仔细的科学态度，正确、实事求是记录数据的作风.

探究指导
物理宫殿
1.正确使用秒表测时间
（1）认识秒表的功能键
各种秒表一般都具有启动、暂停、回零三项基本功能.如图3.4-1所示.秒表的中间按钮为启动、暂停键，旁边按钮为回零键.

图3.4-1
（2）如何给机械秒表上发条
秒表分为机械秒表和电子秒表两类.电子秒表使用的是纽扣式电池，机械秒表在用之前要先给它上发条.上发条的方法是：旋动秒表中间按钮的顶端，听到“嗒、嗒……”的声音.在每次使用结束后应让机械秒表继续走动，以使发条放松.
（3）使用秒表的方法
第一次按动——启动，长短指针开始转动；
第二次按动——暂停，长短指针暂时停止转动；
第三次按动——回零，长短指针迅速回到零点.
（4）秒表读数的方法
首先弄清大表盘、小表盘每大格、每小格表示的时间.秒表的最后读数为小表盘读数与大表盘读数之和.
2.测物体运动的平均速度的方法
用秒表测出物体在某路程上运动的时间，用刻度尺测出这段时间内通过的路，利用了 = 求出这段路程的平均速度.
3.实验报告
实验报告的内容包括：实验题目、实验目的、实验器材、简单的实验方法与步骤、实验数据的记录（一般用表格呈现）、实验结果.在实验报告的后面还可以提出问题并对本实验提出意见和建议.
【例1】 小明和同学有利用棉线、刻度尺、秒表、火柴、一盘新蚊香、蚊香架等器材测量蚊香燃烧的平均速度，他们设计了如下步骤，请你补充完整：
（1）；
（2）将蚊香支在蚊香架上并点燃5min（即t1），如图3.4-2；
（3）；
（4）用公式 = 求蚊香燃烧的平均速度，其表达式为 =接下来他们进行讨论；
（5）根据蚊香燃烧的速度能否算出剩余蚊香还能燃烧多长时间？如果能，其字母表达式为t2＝；
（6）根据测量能否计算出从晚上10点到早上6点需烧多少盘蚊香？如果能，其字母表达式为n=.

图3.4-2
请帮助小明和他的同学设计一个数据表格，并填上需要测量的物理量.
思路与技巧 利用 = ，用棉线和刻度尺测出一盘新蚊香的长度，以及点燃一段时间后剩余长度，即可算出平均速度.然后又可根据t＝ 算出剩余蚊香燃烧的时间.
答案 （1）用棉线和刻度尺测出一盘新蚊香长度为l
（3）再用棉线和刻度尺测出剩余蚊香长度为l1
（4） =
（5）能 t2= t1
（6）能 n＝ 或n=
实验表格：
项
目蚊香
总长度
l(cm)燃烧
时间
t1(min)剩余
长度
l1(cm)燃烧
速度
(cm/min)
剩余燃
烧时间
t2(min)每晚用
蚊香时
间t (min)每晚用
蚊香数
n(盘)
数值
【例2】 （武汉市中考题）小明在“测小车的平均速度”的实验中，设计了如图3.4-3所示的实验装置：小车从带刻度（分度值为lcm）的斜面顶端由静止下滑，图中的圆圈是小车到达A、B、C三处时电子表的显示（数字分别表示“小时：分：秒”），则；
（1）该实验是根据公式进行测量的；
（2）实验中为了方便计时，应使斜面的坡度较（填“大”或“小”）；
（3）请根据图中所给信息回答：
SAB=cm; tBC=s;
vAC=m／s.

图3.4-3
（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，则会使所测AC段的平均速度vAC偏（填“大”或“小”）
思路与技巧 （1）速度的计算公式 = ；
（2）斜坡坡度越大，小车运动到底端所用的时间越短，越不易计时；
（3）需要回答的三个问题涉及三个不同的物理量，且研究的对象也不同，应注意公式中物理量的意义；
（4）当小车过了A点后才开始计时，相当于缩短了小车通过相同的距离所用的时间，使速度值增大.
答案 （1） = （2）小 （3）4 1 0.03 （4）大

探究体验
提出问题 小明放学回家骑车行驶在学校操场的斜坡上，感觉车越往下运动速度越快.小明想：车在斜坡上向下运动的速度究竟有没有变化？
制定计划 粉笔、秒表、卷尺l把、皮球1个
收集证据
①先在斜坡的高处，用粉笔画一条起始线A.在斜坡的底部，用粉笔画一条终点线B.在A和B两点的中间，用粉笔画一条中间线M.如图3.4-4;

图3.4-4
②在A处释放皮球，让它滚向B处.用秒表记下球从A处滚到M处所用的时间和球从M处滚到B处所用的时间；
③用卷尺量出A、B间的距离，然后设计实验数据表格，算出每段路程中的平均速度.
路程/cm时间/s速度/m?s-1
AM
MB
AB
探究点拨 皮球沿斜坡滚下的速度越来越快，如果斜坡越陡皮球滚下的速度越大.

聊天室
话题：体育比赛中的电子计时器
胖胖：老师，国际体育比赛中，运动员跑步时为了减少误差是怎样计时的？
老师：现今的体育比赛已广泛使用电子计时器.当发令员的枪声响起，计时器便会因电触的缘故自动开启.而在终点线上有一光束，当有运动员到达终点冲线时，光束被阻，计时器便会停止计时.如图3.4-5所示.

图3.4-5

快乐套餐

1.大李想要测定纸片下落的速度，具体测量时可采用的方法有
A.先选定一段时间，测定纸片在这段时间内下落的距离
B.先选定某一段距离，测定纸片通过这段距离所用的时间
C.预先不选定时间或距离，直接测定纸片下落时通过某段距离所用的时间
根据实验的具体情况，你认为大李采用哪种方法较好？原因是
.
2.图3.4-6是机械停表、电子停表的实物照片，图中机械停表短针刻度所标数字的单位是，长针刻度所标数字的单位是，停表所表示的时间是；另外，照片中电子停表所显示的数字为“0：00.02.01”，左起第一个数字表示的时间单位是，第2、3个数字所表示的时间单位是，第4、5个数字所表示的时间单位是，照片中电子停表所表示的时间是
图3.4-6
3.某校探究学习研究小组，为了研究蚯蚓在粗糙面上爬得快，还是在光滑面上爬得快，他们用同一蚯蚓在相同的外界条件刺激下，分别让它们在不同的表面上爬行，为了比较蚯蚓在不同表面上爬行的快慢，必须算出蚯蚓爬行的为了准确测出爬行的路程，在确定蚯蚓的爬行起点和终点时，他们应该选择蚯蚓的（填“头部”或“尾部”）作为观察对象，在确定蚯蚓的爬行路径是弯曲的，为了测出它爬行的路程，除了使用棉线外，还需要的测量器材是.
4.（重庆市中考题）有两个同学，用下面的方法来测量小钢球运动的平均速度.
在水平桌面上的一条直线上标出A、B、C三个点，拿一根分度值为1mm的米尺紧靠直线，A、B、C三点在米尺上对应的读数如图3.4-7所示.
当小钢球贴着米尺运动经过A、B、C三点时，两同学用手表记下了小钢球经过A、B、C三点时对应的时刻，如图3.4-7所示.
则小钢球在通过AB、BC和AC各段路程中，平均速度分别为：
vAB=；vBC=；vAC=.

图3.4-7
5.小高参加学校田径队进行短跑训练，王老师为了帮他进一步提高成绩，对他的百米成绩进行了分析测试.在每隔20m处安排了一个计时员，各计时员在发令员鸣枪时起动秒表，跑经指定位置时按停秒表，他们的读数分别是2.9s、5.5s、7.9、10.7s、12.8s.通过这些数据可知道：

（1）小高跑100 m的平均速度是；
（2）小高在第个20m速度最快，平均速度是；
（3）小高在哪几个阶段的速度低于全程的平均速度？为了提高成绩，你对他有什么建议？

6.小刚是班上有名的短跑运动员.有一天，大家为小刚跑步的速度是否比小玲骑自行车速度更快的事争论起来，大家吵着要在操场上进行比赛.正在这时，小玲说，如果比赛时间足够长，我的速度肯定比小刚快；如果比赛的距离太短，我的速度可能比他的慢.
（1）小玲所指的速度是什么速度？
（2）请你设计一个比赛方案，来证明小玲判断的对错；
（3）如果小刚与小玲因故不能同时到达比赛场地进行比赛，这场速度的比较还能进行吗？
（4）以下两表是体育老师为小刚、小玲测试的成绩表，请你分析表中的数据，回答以下问题：
表1：小刚跑步的成绩表
路程/m10205080120160200240300400
时间/s2.85.18.611.518.830.345.258.582.5122.5
表2：小玲骑自行车的成绩表
路程/m10205080120160200240300400
时间/s5.07.510.015.026.034.242.050.062.082.0
①在400 m全程中，小刚和小玲的平均速度分别是多少？
②从表中可以看出，至少在多少路程内，小刚的平均速度比小玲的平均速度大？
③从表中可以看出，至少在多少秒以后，小玲的平均速度比小刚的平均速度大？

④我们把表格中两个相邻的数据之间的路程称为一个阶段.
问：从起点开始，在哪一个路段小玲的速度第一次超过小刚在这个路段的速度？
7.工程上常用爆破的方法开山劈岭.设某工人师傅在钻孔内装好炸药后，用一条长96cm的引火线引燃炸药.如果引火线燃烧速度是0.8cm/s，点火人点燃引火线后以5m／s的速度跑开，他能不能在爆炸前跑到离点火处500m远的安全地带（用三种方法计算）?

8.国庆节期间，小芳和同学们乘火车从襄樊回重庆，当火车行至襄渝铁路大巴山冷水隧道前一段平直轨道时，小芳对其他同学说：“我们能否用手边的器材估测出火车的速度?”许多同学参加了测量，他们各自的做法如下：
（1）小芳听到列车上广播“前方3km便是大巴山冷水隧道”.恰好此时火车鸣笛，小芳测得经t秒后听到从大巴山反射来的回声后说：“我已能算出火车的速度.”
（2）坐在窗旁的小军不动声色，看着窗外每隔100m的电线杆，并数着自己脉搏跳动的次数，数出每通过两根电线杆时自己脉搏跳动了N次，小军突然宣布：“我已测出火车的速度.”设小军自己平时每分钟脉搏跳动n次；
（3）小强跑到列车驾驶室，回来后笑着说：“我已知道了火车的速度.”
（4）小慧看着自己的手表，问了一下乘务员每根铁轨长L，数出t秒内铁轨响了N次，小慧说自己的方法可以测火车的速度.
请你判断一下，小芳、小军能否测出火车速度？如果能，他们的测量结果是什么？小强、小慧的方法能否测出火车速度（此问只回答，不需算出）？

9.学校即将召开秋季运动会.初二（3）班的李老师和本班四位参加4×100m接力赛跑的同学到运动场进行赛前训练.如图3.4-8.练了一会儿，同学们开始讨论：甲、乙两同学都认为丁同学跑步途中的速度越来越慢；丁同学则认为甲、乙的观察都不准确，他感觉自己跑步的速度是越来越快的.李老师看到同学们争论起来，笑了笑说：“同学们，证明自己或别人的看法是否正确，需要收集有说服力的证据才行，大家想一想，怎样才能证明丁同学跑步速度是越来越慢，还是越来越快的呢？”

图3.4-8
10.张亮用如图3.4-9所示的装置探究小车沿斜面下滑时速度的变化.
（1）张亮在斜面中点处放一金属片，用停表记下小车从斜面顶端滑下至撞击金属片的时间 t1，并用刻度尺量出小车通过的距离 s1；
（2）张亮把金属片放在斜面终点，在斜面中点位置释放小车，测出小车下滑到底端撞击金属片的时间t2和这段时间内小车通过的距离s2；
（3）用测得的数据求出各段的平均速度.张亮发现v1＝v2，于是得出结论：小车从斜面顶端滑至底端做匀速直线运动.
你认为张亮的实验过程妥当吗？为什么？

图3.4-9
11.图3.4-10是两张用照相机拍摄到的水龙头滴水时的照片.甲、乙两张照片中水龙头滴水的快慢各不相同.若甲照片中的水龙头以每秒10滴水的快慢滴水，即相邻两滴水之间开始下落的时间间隔Δt＝1／10s.设水滴下落的高度用h表示，单位是m，水滴下落的时间用t表示，单位是s，则根据甲图可知h与t两者间的定量关系式为：；比较甲、乙两图可知乙照片中的水龙头每分钟滴滴水.

图3.4-10
12.星扬中学物理活动小组张贴一份“竞赛通知”的海报，如图3.4-11.
小聪和班上的同学为了在竞赛中取胜，决定探究降落伞在空中滞留的时间与什么因素有关？
（1）通过分析猜想，小聪和同学们认为影响降落伞飞行时间的长短可能与降落伞的形状有关，还可能与有关；
（2）猜想必须通过实验来检验.猜想中，影响降落伞在空中滞留时间的因素很多.为此设计实验时，要用到物理中常用到的研究方法叫法；
（3）小聪和同学们经过设计制作出降落伞，实验中发现降落伞从3m高处落下在空中运动的时间为6s，则降落伞在空中运动的平均速度多大？
（4）小聪和同学们如果想在竞赛中取胜，你对他们有何建议？

图3.4-11

参考答案
［快乐套餐］ 1.B；纸片下落在空中距离不好测量，固定距离后，通过测量时间就可以求速度
2.min；s；10s；h；min；s
2.01s
3.速度；尾部；刻度尺
4.0.03m/s；0.02m/s；0.024m/s
5.(1) 7.8m/s (2)559.5m/s （3）第一、第二、第四个20m 建议：加强起跑和增强耐力的训练.
6.（1）平均速度 （2）提示：人起跑速度快，如果比赛路程只有几米，自行车还没来得及加速，自行车的平均速度就更小，人骑自行车比跑步更轻松，比赛路程长时，跑步的人平均速度小 （3）提示：分别记录两人运动的路程和所用的时间，求出平均速度 （4）①3.3m/s；4.9m/s；②160 m；③42 s；④200～240 m
7.方法一：t1=s1/v1=96cm÷0.8cm/s=120s,t2=s2/v2=500m÷5m/s=100s，因为t1＞t2,所以点火人能跑到安全地带；方法二：t1=s1/v1=96cm÷0.8cm/s =120s，m=v2t1=5m/s×120s＝600m，因为s＞s2，所以点火人能够跑到安全地带；方法三：t1=s1/v1=96cm÷0.8cm/s=120s,v=s2/t1=500cm/120s＝4.17m/s,因为v＜v2，所以点火人能跑到安全地带；方法四：t2=s2/v2＝500m÷5m／s＝100s，s′＝v1t2=0.8cm/s×100s=80cm，因为s′＜s1，所以点火人能跑到安全地带；方法五：t2＝s2／v2＝500÷5m/s=100s, v′=s′1/t2=96cm÷100s=0.96cm/s,因为v′＞v1，所以人能跑到安全地带
8.小芳、小军能测出火车的速度.小芳测量方法：v声?t+v火车?t=2s，v火车= = = m/s；小军的测量方法：脉搏跳动一次的时间为 ，则v火车?（N× ）=s，得v火车= = m/s；小强和小慧也能测出火车的速度.小强是通过看驾驶室里的速度显示表的示数知道火车速度的，小慧的测量方法是v火车?t=(N-1)L，v火车=
9.略
10.不妥当.因为在实验中探究的是小车下滑全过程的速度变化，小车过中点时有一定速度，不能设定为零，故不妥当
11.h＝5t2；226
12.（1）面积或质量或体积 （2）控制变量法 （3） = = =0.5m/s （4）尽量把降落伞面积做大些，质量尽量小


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