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第一章 机械运动
第4节 速度的测量
学习目标——物理学科素养
01
物理观念
1. 学生能够利用，掌握测量平均速度的方法。
02
科学思维
通过实验操作，学生能够运用逻辑思维，分析速度测量的原理和方法。
03
科学探究
学生能够设计并进行速度测量的实验，记录数据，分析实验结果，得出结论。
04
科学态度与责任
培养学生严谨的实验态度，重视实验安全，理解速度测量在实际生活中的应用价值。
教学重难点
教学难点
教学重点
1. 通过实验，让学生掌握速度测量原理和方法，并能应用于实际问题解决。
2. 培养学生分析实验数据的能力，能够从实验数据中提取有用信息，得出准确的结论。
1.学生理解速度测量原理中的抽象概念，如路程、时间和速度之间的关系。
2. 学生在实验操作中准确记录数据，并能正确分析数据，得出科学的结论。
公路上有许多速度监测设备，其中一种测速设备
采用的是区间测速的方法如下图所示，即通过测算车辆在两个监测点之间的平均速度，判断车辆在该路段是否超速。
课堂引入
这种测速设备是如何测算出车辆的平均速度的？
课堂引入
从公式 可知，测算平均速度一般需要测量路程和时间两个物理量。在公路一段固定距离的路段两端分别放置一个摄像头，当车辆经过这两个摄像头时，都会被拍照。系统根据这两张照片的拍摄时刻就能算出车辆通过这段距离的时间，从而算出车辆的平均速度。这就是区间测速的原理。
区间测速的原理
01
实验 测量小车运动的速度
实验：测量小车运动的速度
探究新知
实验思路
用刻度尺测量小车运动的路程s，用秒表测量小车通过这段路程所用的时间t，就可以算出小车在这段时间内运动的平均速度v，依据公式，就可以求出这段时间的平均速度。
【实验原理】
实验：测量小车运动的速度
探究新知
斜面、小车、刻度尺、停表、金属片
【实验器材】
实验：测量小车运动的速度
探究新知
【实验装置】
金属片作用：
①确定终点位置；
②小车与其碰撞时发声，便于确定小车到达终点，准确记录时间；
③防止小车滑出斜面
如图所示，将长木板的一端用木块垫起，搭建一个斜面，使它保持很小的坡度，小车可在这个斜面上运动，在斜面的底部或中部固定金属片。
【数据测量】
（1）测量全程平均速度
实验：测量小车运动的速度
探究新知
将小车放在斜面顶端，金属片放在斜面底端。
用刻度尺测出小车要通过的路程s1，同时用停表测量小车从斜面顶端滑下到撞击金属片的时间t1。
利用公式v1= s1/t1算出小车通过斜面全程的平均速度v1。
（2）测量上半段的平均速度
t2
实验：测量小车运动的速度
探究新知
将金属片移至斜面的中部，测出小车到金属片的距离s2。测出小车从斜面顶端滑过斜面上半段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设计实验记录表格
（3）计算下半段的平均速度
通过前面的两次实验，可得出小车通过下半段所用时间：
t3=t1-t2
平均速度：v
t3=t1-t2
测量的物理量 路程s/cm 时间t/s 平均速度v/（m·s-1）
上半程s2
下半程s3
全程s1
实验：测量小车运动的速度
探究新知
①测量全程平均速度
用停表测量小车从斜面顶端滑下到撞击金属片的时间t1=2.0s.
将小车放在斜面顶端，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=0.7m.
路程s/m 运动时间t/s
全程s1
2.0s
0.70m
实验：测量小车运动的速度
探究新知
进行实验
路程s/m 运动时间t/s
上半程s2
②测量上半段的平均速度
将金属片移至斜面的中部，测出小车到金属片的距离s2=0.35m.
0.35m
1.7s
用停表测量小车从斜面顶端滑下到撞击金属片的时间t2=1.7s。
实验：测量小车运动的速度
探究新知
下半段的路程 s3=0.35m
小车通过下半段的路程所用时间：
t3=t1-t2=0.3s
下半段的平均速度
v≈1.17m/s
（1）计算下半段的平均速度.
实验：测量小车运动的速度
探究新知
分析论证
（2）计算全程、上半段的平均速度：
全程的平均速度 ＝0.35m/s
上半段的平均速度 v＝0.21m/s
测量的物理量 路程s/cm 时间t/s 平均速度v/（m·s-1）
全程s1
上半程s2
下半程s3
0.35
0.3
1.20
0.35
1.7
0.21
0.35
0.70
2.0
实验：测量小车运动的速度
探究新知
小车在做加速直线运动。 在不同的路程段，小车的平均速度大小不同。
所以讲平均速度或计算平均速度时，必须强调是物体在哪一段时间内或哪一段路程中的平均速度。
越来越大。
实验：测量小车运动的速度
探究新知
实验结论
（1）实验成功的关键是测时间。小车开始运动的同时开始计时，小车撞击金属片的同时停止计时。正式实验之前应该多练习几次，熟练之后会使测量数据更准确。
（2）斜面垫起的一端不要太高，也不要太低（过高会使小车速度过大，不易记录时间，过低时可能会使测出的平均速度太接近）。
实验：测量小车运动的速度
探究新知
交流反思
（3）误差分析（实验误差主要来自于时间测量的误差）
①当小车过了起始位置才开始计时或小车未达终点就停止计时，会导致测量时间偏小，平均速度偏大；
②当小车到达终点后才停止计时或小车未开始运动提前计时，会导致测量时间偏大，平均速度偏小；
③小车没有从静止开始下滑，所测平均速度偏大.
（4）增大小车平均速度的方法：增大斜面的倾斜程度.
实验：测量小车运动的速度
探究新知
实验：测量小车运动的速度
探究新知
【视频讲解：测量物体运动的平均速度】
实验：测量小车运动的速度
探究新知
某同学想测出小车在下半段路程的平均速度，提出可以把小车从斜面的中部开始释放，进行测量。
想一想：这样测得的平均速度与上面的实验中小车在下半段路程的平均速度是否相等？说明原因。
提示：小车在下滑过程中，到达中部的速度并不为零，所以让小车从中部由静止释放，到达底端的时间并不等于下半程的时间，这样测得的平均速度与上面的实验中小车在下半路程的平均速度不相等。
实验：测量小车运动的速度
探究新知
【典例1】小明在“测量小车的平均速度”实验中，使小车从带刻度尺的斜面上由静止下滑，如图所示。
(1)AB段距离 cm，小车在AC段的平均速度 m/s；
(2)小明进一步实验测得小车在斜面上运动时，前半程平均速度为，后半程平均速度为，则小车全程平均速度 （用字母和表示）。
（1）[1] 由图可知，AB段的长度
[2] AC段的长度
通过AC段的时间是tAC=17∶28∶34-17∶28∶31=3s
由平均速度公式可得小车在AC段的平均速度
40.0
0.3
（2）设总路程为，由平均速度公式可得，前半段路程行驶的时间
后半段路程行驶的时间
则小车全程的平均速度
02
拓展实验 用传感器测量物体运动的速度
（1）测量小车在斜面上运动的速度。
（2）测量人的手掌移动时速度的变化情况。
拓展实验：用传感器测量物体运动的速度
探究新知
实验思路
【实验目的】
【实验器材】
计算机
传感器
小车
斜面
位置传感器B利用超声波可以测出不同时刻小车A与它的距离。这样计算机就可以算出运动的小车在不同位置时的速度。
小车
位置
传感器
拓展实验：用传感器测量物体运动的速度
探究新知
【实验原理】
计算机把不同时间测出的运动物体的速度显示在屏幕上（横轴为时间，纵轴为速度），我们就可以直观地看出物体的速度是增大的、减小的还是不变的。
（1）调节传感器的位置，使传感器的激光对准小车，让小车从斜面上滑下，观察计算机显示速度波形的变化情况。
通过速度变化图像，我们发现小车的速度不断变大，后减为零。通过速度变化图像，我们发现手掌移动的速度在不断变化.
拓展实验：用传感器测量物体运动的速度
探究新知
实验过程
（2）将手掌放在位置传感器前，来回移动手掌，观察计算机显示速度波形的变化情况。
实验结论
拓展实验：用传感器测量物体运动的速度
探究新知
【视频讲解：用位置传感器测速度】
科学世界·超声波测距
探究新知
在日常生活、生产中，我们常用刻度尺、卷尺等来测量物体的长度。在工业生产和科学研究中还会用到超声波测距来测量距离。
超声波在空气中的传播速度约为340m/s。超声波的指向性强，因而经常用于距离的测量、汽车倒车防撞、智能机器人等领域。
1. 超声波
1. 超声波的特点
如图所示，发射器向被测物发射超声波，在发射的同时开始计时。超声波传播过程中遇到被测物会被反射，接收器收到反射波就停止计时。根据计时器记录的时间及超声波传播的速度，仪器就能自动计算出发射点与被测物之间的距离。
如果被测物是运动的物体，超声波测量仪还可以测出物体移动的速度。
科学世界·超声波测距
探究新知
2. 超声波测距原理
交警通过雷达测试仪检测过往的车辆是否超速。
其原理如下图所示，汽车向测速仪的方向匀速驶来，测速仪向汽车发出两次短促的（超声波）信号，超声波信号遇见汽车前面板，反射回测速仪。
测速仪根据汽车在两次遇到信号之间所通过的路程及所用的时间，由速度公式v=s/t可得出汽车的平均速度。
测速仪
科学世界·超声波测距
探究新知
2. 测速仪（定点测试）
所谓的“区间测速”，就是在两监测点安装监控和测速探头，测出一辆车通过两个监测点的时间，再根据两点间的距离算出该车在这一区间路段的平均车速，如果这个平均车速超过了该路段的最高限速，即被判为超速。
科学世界·超声波测距
探究新知
3. 区间测速
科学世界·超声波测距
探究新知
所测时间不是运动过程中下半程的时间；小车从A到C的过程中通过B点时的速度不为0；小车通过AC段的时间与AB段的时间之差才是下半程BC段的时间，因此他的做法不可行。
【典例2】在“测量小车的平均速度”实验中：
(1)物理实验小组设计了如图甲所示的实验，该实验原理是 。
(2)小红想测小车运动过程中BC段的平均速度，于是将小车放在B点，按下秒表并同时让小车从静止开始下滑，当小车下滑到C点时停止计时。你认为这个方法 （选填“可行”或“不可行”），理由是 。
不可行
所测时间不是小车下半段所用的时间
从图象中可看出，小车的速度随时间增加而变大，故小车做加速运动；已知小车从A滑到坡底C处的时间，由图象可知此时速度为0.4m/s。
(3)实验时为了便于测量时间，下列采取的操作不可行的是__________。
A．适当减小斜面的倾角 B．熟练使用秒表后再计时
C．选择更加精密的秒表 D．更换成质量更大的小车
(4)如图乙所示，小组利用位置传感器记录小车的运动情况。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。屏幕图像如图丙所示，横轴为时间，纵轴为速度，通过图像可以看出小车在斜面上下滑时是 （选填“匀速”或“加速”）运动的；小车在斜面上运动2s时的速度为 m/s。
D
加速
0.4
科学世界·超声波测距
探究新知
测量平
均速度
①测量原理：v=s/t
②测量的物理量：长度s、时间t
③实验器材：刻度尺、停表、小车、斜面等.
④结论：小车在斜面上做加速直线运动.
①用位置传感器测速
②测速仪
③超声波测距
④区间测速
⑤速度表直接测速
现代测速的方法
测量平均
速度
课堂总结
探究新知
课内知识通关练
课内知识通关练
探究新知
1．如图所示，小明在“测平均速度”的实验中，使小车从斜面A点静止下滑，经过B点到达C点，图中已标出小车经过A、B、C三点对应时刻。下列说法中正确的是（　　）
A．AB段距离为4.0dm
B．AB段平均速度为0.2cm/s
C．小车从A点到C点做匀速直线运动
D．AB段平均速度比AC段平均速度小
【详解】A．由图可知，图中刻度尺的分度值为1cm，AB段距离
sAB=10.00dm-6.00dm=4.00dm,故A错误；
考点：测量物体运动的平均速度、测量物体平均速度的数据处理和误差分析
D
B．小车在AB段的路程sAB=4.00dm=40.0cm
所用时间tAB=15∶35∶22-15∶35∶20=2s
所以AB段平均速度,故B错误；
CD．由图可知，小车在AC段的路程sAC=10.00dm-1.00dm=9.00dm=90.0cm
所用时间tAC=15∶35∶23-15∶35∶20=3s
所以AC段平均速度
故vAC>vAB，小车从A点到C点做变速直线运动，故C错误，D正确。
课内知识通关练
探究新知
2．在测量小车的平均速度时，如果测量的运动时间比其真实值偏大，则测出的平均速度将会（　　）
A．偏大 B．偏小 C．不变 D．不能确定
【详解】测量过程中，如果时间的测量值偏大，由公式得，距离不变，时间偏大，会造成平均速度偏小，故B符合题意，ACD不符合题意。
考点：计算物体运动的速度、平均速度的计算
B
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探究新知
3．如图所示，小明在“测平均速度”的实验中，使小车从斜面A点静止下滑，经过B点到达C点，图中已标出小车经过A、B、C三点对应时刻。下列说法中正确的是（ ）
A．以斜面为参照物，小车是静止的
B．AB段平均速度为0.2cm/s
C．小车从A点到C点做匀速直线运动
D．若小车过了A点后才开始计时，测出AC段平均速度将偏大
【详解】A．小车与斜面的相对位置发生改变，以斜面为参照物，小车是运动的，故A错误；
考点：测量物体运动的平均速度、机械运动的相对性、测量物体平均速度的数据处理和误差分析
D
B．AB段平均速度为，故B错误；
C．小车从A点到C点速度越来越快，做加速直线运动，故C错误；
D．若小车过了A点后才开始计时，测出的时间偏小，而路程测量准确，由得，AC段平均速度将偏大，故D正确。
课内知识通关练
探究新知
4．如图所示，是“测量小车的平均速度”
的实验装置。实验时让小车从斜面的顶
端由静止滑下，分别测出小车到达底端
和中点的时间分别为t1和t2，即可求出不
同路段的平均速度。该实验原理是 ，实验时，为了更加便于测量时间，应 （选填“增大”“减小”或“不改变”）斜面的倾斜角度，小车通过下半段的时间为 通过实验可以知道，下半段的平均速度 （选填“大于”“等于”或“小于”）整段的平均速度。
【详解】[1]实验中，需要测量路程和时间，根据可知小车运动的平均速度，则实验原理是。
考点：长度的估测
[2]斜面的倾斜角度越小，小车运动的越慢，运行的时间越长，测量时间时的误差越小，故为了便于测量时间，应减小斜面的倾斜角度。
[3]测出小车到达底端和中点的时间分别为t1和t2，t1为总时间，t2为上半段的时间，则下半段的时间为t=t1-t2
[4]根据实验，小车由静止释放，沿斜面顶端下滑到斜面底端的运动时，做加速运动，速度越来越大，因此下半段的平均速度大于整段的平均速度。
减小
t1-t2
大于
（1）小球在做 直线运动（选填“匀速”或“变速”），其理由是： ；
（2）小球从B点运动到D点的平均速度 （填“大于”、“小于”或“等于”）小球从B点运动到F点的平均速度；
（3）小球在 两点间的平均速度最大；
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探究新知
5．如图是一小球从A点沿直线运动到F点的频闪照片，频闪照相机每隔0.2s闪拍一次。分析照片可知：
【详解】[1][2]由图可知在相同的时间间隔内，小球运动的路程越来越大，说明小球在做变速直线运动。
变速
相同时间内，小球运动的路程越来越大
（2）[3]由于小球的速度越来越快，故小球从B点运动到D点的平均速度小于B点运动到F点的平均速度。
大于
（3）[4]由图可知在时间相同的情况下，E、F两点间的路程最大，故E、F两点间的速度最大。
E F
课内知识通关练
探究新知
（4）图中四个速度随时间的关系图象，能反映出该小球下落运动的是 。（选填图中的选项字母）
C
（4）[5]由图可知小球运动速度越来越大，做加速运动，故ABD不符合题意，C符合题意。
课内知识通关练
探究新知
6．为增强体质，小明同学每天晚自习下课都会来到操场，沿操场跑道跑3圈。已知操场跑道一圈长400m，小明某次跑完3圈用时6分40秒。求：
（1）此次小明跑步的平均速度为多少m/s？
解：（1）小明跑步的总路程s=3×400m=1200m
小明跑步的总时间t=6min40s=400s
此次小明跑步的平均速度
课内知识通关练
探究新知
6．为增强体质，小明同学每天晚自习下课都会来到操场，沿操场跑道跑3圈。已知操场跑道一圈长400m，小明某次跑完3圈用时6分40秒。求：
（2）若小明将平均速度提高到5m/s，跑完操场跑道3圈所用时间将减少多少秒？
若小明将平均速度提高到5m/s，跑完操场跑道3圈所用时间
若小明将平均速度提高到5m/s，跑完操场跑道3圈所用时间将减少
答：（1）此次小明跑步的平均速度为3m/s；
（2）若小明将平均速度提高到5m/s，跑完操场跑道3圈所用时间将减少160s。
C
课后作业
探究新知
作业
内容
同步作业
完成课后作业：“练习与应用”
自主安排
配套同步分层作业
谢谢聆听
谢谢聆听

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