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第二章 运动与能量
3.测量物体运动的速度
1.进一步熟悉停表和刻度尺的使用方法,并利用停表和刻度尺正确地测量时间、距离,求出速度。
2.掌握匀速直线运动的概念,认识如何计算平均速度。体验设计实验、实验操作、记录数据、分析实验结果的总过程,总结利用速度公式进行计算的方法。
◎重点:会测量物体的平均速度。
通过任务驱动完成目标1和2的学习。
生活中的物理
在春季运动会上,百米赛跑正在激烈地进行中,观众看的是跑在前面的运动员跑得快,终点裁判是看谁最先到达终点,先到达终点的运动员跑得快。观众和裁判各用的什么方法来得出结论?
教师可以出示学生百米赛跑的图片或视频给学生,这样学生可以直观地看出观众和裁判各自所用的方法。
·导学建议·
重点梳理
速度的测量
1.在实验探究“气泡运动的速度”实验中,需要测量出气泡上升的 路程 和运动这段路程所用的 时间 。实验室中测量气泡上升的距离要用 刻度尺 ,测量气泡上升的时间要用 停 。然后利用速度公式 v= ,可求出气泡上升的速度。
路程
时间
刻度尺
停表
=
v
2.在物理学中,一个物体沿着 直线 运动,在任意 相同 时间内,通过的路程始终 相等 ,这样的运动叫作匀速直线运动。匀速直线运动是 最简单 的运动,是 速度 不变的运动。商场自动扶梯、平直公路上正常行驶的汽车等可以近似地认为是做匀速直线运动。
直线
相同
相等
最简单
速度
3.在许多情况下,我们不需要精确地考察每一个时刻运动的情况,可以用速度计算公式描述物体运动的快慢。这时求出的速度,表示的是物体通过某段路程(或在某一段时间内)的 平均快慢程度 ,叫作平均速度。在日常生活中所说的速度一般是指 平均速度 。
平均快
慢程度
平均速度
探究气泡运动的速度
实验目的:直观感受匀速直线运动,探究匀速直线运动的规律。
实验器材:长80 cm、内径10 mm的均匀玻璃管,管内注满水,留一个气泡,两端密封。
实验原理:利用速度的公式 v= 测出各段气泡的运动速度,然后利用 图像 法,归纳得出匀速直线运动的规律。
图像
=
v
实验装置:如下图所示。
实验操作步骤:
(1)将玻璃管迅速翻转后 竖直 放置,保持竖直,观察气泡的运动情况。
(2)两位同学合作完成实验的有关要求:分工要明确,一位同学负责拿好水玻璃管,并发出计时命令,另一位同学负责计时。
竖直
(3)学生从10 cm处开始计时,用停表分别记录气泡通过各标记点时的时间,将数据计入自己设计的表格中。(表一是小明实验小组所测数据)
表一
从0点开始的距离s/cm 0 20 40 60 80
气泡从0点开始的时间t/s 0 4.7 9.7 14.8 19.6
(4)学生多次实验后,计算出各区间的时间和相应的速度。
(5)将记录的时间和路程数据在s-t图像中标出坐标,讨论研究气泡的运动规律。
数据处理:
(6)从实验数据和所画的图像中,你认为小气泡是做 匀速直线 运动,你判断的依据是 相等时间内气泡通过相等的路程(或路程与时间成正比) 。
匀速直线
相等时间内气泡通过相等的路程(或路
程与时间成正比)
(7)小明换用粗玻璃管又做了2组实验,数据记录如表二所示。观察数据可知: 大 (选填“大”或“小”)气泡运动较快。由于气泡上升较快,会造成时间的测量难度较大,为了解决这一困难,根据小明的实验数据,请你提出一点建议: 用小气泡做实验(用较细玻璃管、用较长玻璃管) 。
大
用小气泡做
实验(用较细玻璃管、用较长玻璃管)
表二
从0点开始的距离s/cm 0 20 40 60 80
1 cm高的气泡从0点开始的时间t1/s 0 3.6 7.1 10.8 14.4
2 cm高的气泡从0点开始的时间t2/s 0 3.4 6.8 10.2 13.6
(8)本次实验中,小明还发现,玻璃管与水平成60°角放置,管中气泡的上升速度要比竖直放置的快一些;而当玻璃管水平放置时,气泡几乎不动。根据此现象你能推测出:随倾斜角度的增大,气泡上升速度的大小将 先变大后变小 。
评估:为了判断气泡是否做匀速直线运动,需要测量气泡运动的路程和时间。为便于时间的测量,应使气泡在管内运动得较 慢 (选填“快”或“慢”)一些更好。
先变大后变小
慢