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第一章 机械运动
第4节 测量平均速度
教学目标
1．通过测量小车运动的平均速度，学会用停表和刻度尺正确地测量时间和距离，并能计算出小车在各段路程内的平均速度。
2．通过实验过程，一方面加深对平均速度的理解，另一方面培养学生的实验设计及操作能力和实事求是的科学态度及与他人合作的意识。
3．会计算变速直线运动的平均速度。
知识点 测量物体运动的平均速度
1．实验原理：平均速度的公式是_x0001__x0001_（s是物体通过的路程，t是通过这一路程所用的时间）。
实验时，用刻度尺测出物体通过的路程s，用停表测出物体通过这段路程所用的时间t，利用公式_x0001_ 即可计算出物体在这段时间内（或通过这段路程）的平均速度。
2．实验器材：刻度尺、停表、小车、长木板、小木块、金属片。
3．实验步骤、实验数据记录
实验装置如图所示，斜面的一端用木块垫起，使它保持很小的坡度。
实验步骤如下。
1. 把小车放在斜面顶端，金属片放在斜面底端，用刻度尺测出小车将要
通过的路程s1，把s1和后面测得的数据填入下表中。
2. 用停表测量小车从斜面顶端滑下到撞击金属片的时间t1。
3. 根据测得的s1、t1，利用公式????1=????1????1算出小车通过斜面全程的平均速度v1。
4. 将金属片移至斜面的中部，测出小车到金属片的距离s2。
5. 测出小车从斜面顶端滑过斜面上半段路程s2所用的时间t2，算出小车通
过上半段路程的平均速度v2。
?
4．注意事项
（1）实验装置安装：安装时，斜面倾角要小一点，但不能过小，过小则小车不动，过大就会使小车运动得过快，计时不准确；实验的起、止点间的距离应适当大一点，这样计时和测量路程都更准确一些。
（2）小车释放时：把小车放到斜面顶端，小车应从斜面顶端由静止自由释放。
（3）路程s的测量：小车通过的路程应是从开始时“车头”到结束时“车头”的距离，而不是开始时“车尾”到金属片的距离或者斜面的长度。刻度尺读数时要规范准确。
（4）时间t的测量：测时间时，计时开始与小车释放应是同时的，小车与金属挡板发生碰撞时要马上停止计时，且释放小车和计时由同一人同时完成。停表读数时要规范准确。
（5）计算平均速度：注意平均速度与路程和时间的对应关系。如计算全程的平均速度时，用总路程除以整个过程所用的时间。
5．实验分析与结论
计算出小车通过全程的平均速度v1=s1/t1，通过上半段路程的平均速度v2=s2/t2，还可以推算出通过下半程的平均速度v3=（s1-s2）/（t1-t2）。
（1）实验分析：①小车在斜面上做变速直线运动，且后半段的平均速度v3>全程的平均速度v1>上半段路程的平均速度v2。②小车全程的平均速度大于它上半段的平均速度，但不是二倍关系。③小车沿斜面下滑的平均速度越来越大，说明小车沿斜面下滑得越来越快。④小车在任意一段路程中的平均速度都小于它在最末端的速度。
（2）实验结论：小车在斜面上做变速直线运动，在不同路段平均速度的大小不同，且从斜面顶端到底端运动速度越来越大。
生活中的应用：“频闪摄影”测速度
“频闪摄影”是研究变速运动常用的手段。在暗室中照相机的频闪快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈的闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置，拍摄相邻的两个位置时中间间隔的时间相等。根据频闪摄影照片可以研究物体的运动情况。
如图是两个小球运动时的频闪照片示意图，频闪仪每隔0.02s闪光一次，根据该频闪摄影照片，可得甲球在该过程所用的时间为0.02s×5=0.1s，乙球在该过程所用的时间为0.02s×3=0.06s，然后用刻度尺测出各时间段对应的路程，就可以利用速度公式计算出各段的平均速度，从而判断运动情况。
例1.如图所示，在测量小车运动的平均速度实验中，让小车从斜面的A点由静止开始下滑并开始计时，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＝ ____ cm/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）vBC__________ （选填“＞”“＜”或“＝”）vAC。
【解析】（1）小车运动距离sAB=80.0cm﹣40.0cm=40.0cm，tAB=1.6s，小车通过AB段的平均速度：
_x0001_（2）如果让小车过了B点才停止计时，会导致时间的测量结果偏大，由公式可知，平均速度会偏小；
（3）实验中应多次测量，应保证小车每次通过的距离相等，故每次测量时必须让小车从同一位置由静止开始下滑；
（4）小车从A到C的过程中做加速运动，速度越来越大，故在BC段的速度大于AC段的速度，即vBC＞vAC．
【答案】（1）40.0 25.0 （2）小 （3）同一位置 （4）＞
例2小明在探究速度的变化时，拍摄了两个小球运动过程的频闪照片，如图所示，闪光时间间隔为1s，图上数字为闪光时刻编号，请根据图中信息回答下列问题。
（1）不可能做匀速直线运动的是小球 ______ （选填“A”或“B”）；
（2）小球A和B在第1s至第6s这段时间间隔内的平均速度应为：vA______vB（选填“=”“>”或“<”）。

【解析】（1）由图可知，在相同的时刻内A球的路程越来越大，所以A球做的是变速直线运动，不可能做匀速直线运动。（2）由图可知，小球A和B在第1s至第6s这段时间间隔内的路程为sA>sB，由_x0001_可知，小球A和B在第1s至第6s这段时间间隔内的平均速度应为vA>vB。
【答案】（1）A （2）>
例3.小明用如图所示的斜面和正方体木块做“测量物体运动的平均速度”实验，并用频闪照相机记录了木块沿斜面下滑的运动过程．频闪照相机每隔0.5s拍一张照片，照片记录木块在不同时刻的位置如图所示，已知木块的边长是5cm，由图可估算该木块从位置A到位置B的过程中木块的平均速度最接近于（　　）
A．6cm/s B．13cm/s C．17cm/s D．19cm/s
【答案】C
【解析】已知木块的边长是5cm，由图知，木块滑过得到路程约为35cm，木块所用时间t＝0.5s×4＝2s，平均速度_x0001_，故C更接近实际。故选C。
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