第4节 速度的测量（表格式教学设计）--物理人教版2024八年级上册

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第4节 速度的测量（教学设计）
年级 八年级 学科 物理 课时数 1课时 教师 飞哥物理
课题 第4节 速度的测量（1课时）
教学 目标 物理观念 1. 学生能够利用，掌握测量平均速度的方法。
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。
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。
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。
教材 分析 本节课的重点在于通过实验操作让学生深入理解速度测量的原理和方法。在科学探究环节，教材将提供速度测量的实验设计思路，包括所需的实验器材、实验步骤和实验数据的记录方法。学生需要分组进行实验，通过实际操作来加深对速度测量原理和方法的理解。在实验过程中，教师将引导学生观察实验现象，记录实验数据，并分析实验结果，从而得出结论。在教学过程中，教师将结合生活实例，将抽象的物理概念具体化，帮助学生更好地理解和掌握速度的相关知识。
学情分析 八年级的学生已经具备了一定的物理基础知识，对于速度的概念有了初步的了解。然而，他们对于速度测量的具体方法和原理可能还缺乏深入的理解和实践经验。因此，在教学过程中，教师需要注重实验操作的引导，通过具体的实验设计，让学生亲身参与，从而加深对速度测量原理和方法的认识。同时，考虑到学生的年龄特点和认知水平，教师还需要采用生动有趣的教学方式，激发学生的学习兴趣，提高他们的学习积极性。在教学过程中，教师还应关注学生的个体差异，针对不同学生的学习需求和能力水平，给予个性化的指导和帮助。
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。
教学难点 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。
教学器材 ppt课件、秒表、卷尺、小车、滑轨、标记笔、实验记录本等。
教学过程
教师活动 学生活动
导入新课 【教师提问】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。这种测速设备是如何测算出车辆的平均速度的？ 【教师活动】播放一段视频，解释区间测速的原理。引入在实验室中如何测量物体的速度呢？ 观看视频，积极思考实验室中怎么去测量速度，并交流讨论。
学习新课 一、测量小车运动的速度 1. 实验目的 (1)练习使用刻度尺和停表测平均速度。 (2)加深对平均速度的理解。 2. 实验器材 斜面、小车、刻度尺、停表、金属片。 3. 实验原理 做变速直线运动的物体，如果在时间:内通过的路程s，那么在这段时间(或这段路程)内的平均速度。 4. 实验步骤 (1)如图所示，使斜面保持很小的坡度，把小车放在斜面顶端，金属片放在斜面底端，测出小车通过的路程s1，记录s1，和之后实验步骤中测得的数值于表格中。 实验内容路程s/m时间t/s平均速度v/(m.s-1)AC段s1=t1=v1=AB段s2=t2=v2=BC段s3=s1-s2=t3=t1-t2=v3=
(2)测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心算出小车通过斜面全程的平均速度v1。 (4)将金属片移到AC段的中点B，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。 (5)求出小车通过下半段路程s3所用的时间t3，求出平均速度v3。 5. 实验结论 小车沿斜面滑下的速度是变化的，下滑过程中速度越来越快。 6. 注意事项 (1)选定某一路程，必须测通过这一路程所用的时间。 (2)斜面坡度不可以过小，否则小车做变速运动不明显：坡度也不可以过大，否则，小车运动太快，时间太短，不便于测量。 (3)测量路程时，不可从斜面顶端量到斜面末端或中点，必须从小车的头量到头，或从尾量到尾，否则计算有误。 (4)金属挡片要跟斜面垂直。 (5)准确测定时间是减小实验误差的关键，测量时最好用停表。 【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）。 【答案】(1) 40.0 0.3 (2) 【知识点】测量物体平均速度的实验器材和实验步骤、测量物体平均速度的数据处理和误差分析 【详解】（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 （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 知道了本节课实验的目的 知道了如何测量小车的速度 知道了本实验中的注意事项，自己在做实验时需要引起重视 例题练习，加深对实验原理和各数据的处理方法
学习新课 二、用传感器测量物体运动的速度 【实验目的】 （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。 【实验器材】 【实验原理】 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。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。 【实验过程】 （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。 （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】 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. 【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 。 (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。 【答案】(1) (2) 不可行 所测时间不是小车下半段所用的时间 (3)D (4) 加速 0.4 【知识点】根据s-t图像计算平均速度的大小、测量物体平均速度的实验器材和实验步骤、测量物体平均速度的数据处理和误差分析 【详解】（1）在用斜面小车测量平均速度的实验中，要测量小车运动的路程和时间，该实验的原理是。 （2）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。 （3）小车下滑的速度与斜面的高度和斜面的粗糙程度有关，与小车的质量大小无关，所以要使小车运动变慢，需要减小斜面高度或者增大斜面的粗糙程度，另外，熟练使用秒表后再计时、选择更加精密的秒表都有利于时间的测量，所以ABC选项的措施是可行的，D选项的措施不可行； 故选D。 （4）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。 了解了更先进的速度测量工具 例题练习，理解测量小车的平均速度的方法和技巧
学习新课 三、科学世界·超声波测距 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。 1. 超声波的特点 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。 2. 超声波测距原理 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。 2. 测速仪（定点测试） 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，由速度公式可得出汽车的平均速度。 3. 区间测速 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。 【典例3】为了监督司机遵守限速规定，交管部门在公路上设置了固定测速仪，如图所示，汽车向放置在道路中间的测速仪匀速驶来，测速仪向汽车发出两次短促的（超声波）信号．第一次发出信号到测速仪接收到信号用时0.5s，第二次发出信号到测速仪接收到信号用时0.3s，若发出两次信号的时间间隔是0.9s，超声波的速度是340m/s，求： （1）汽车第一次接受到信号时距离测速仪地距离为多少m？ （2）汽车在两次接受信号间隔过程中行驶的距离． （3）汽车的速度是多少m /s？ 【答案】（1）85m；（2）34m．（3）42.5m/s． 【知识点】运用推导公式求解路程和时间、有关声速的计算 【分析】求汽车的速度必须知道行驶的距离和相应的时间．测速仪第一次发出超声波时，经过了0.25s到达了汽车处，而信号从汽车处返回测速仪，也行驶了0.25s的时间；在第二次发出的信号，在与汽车相遇返回到测速仪时，超声波行驶了0.15s；这两次汽车与测速仪的距离差就是汽车行驶的距离，再找出行驶这段时间所用的时间，测速仪第一次发出超声波，运动了0.25s才和汽车相遇，0.25s在0.9s内，要用0.9s减掉0.25s，当测速仪发出第二次超声波完毕后，超声波向汽车运动了0.15s遇到汽车，这0.15s没有在0.9s内，所以要加上0.15s．求出汽车运动的距离和时间，利用速度公式即可得解． 【详解】根据v=可得，测速仪第一次发出的信号从汽车处返回到测速仪时，汽车距测速仪： s1=v声t1=340m/s×0.25s=85m；第二次发出的信号从汽车处返回到测速仪时，汽车距测速仪： s2=v声t2=340m/s×0.15s=51m；因此汽车在两次与信号相遇的过程中,行驶了：s′=s1 s2=85m 51m=34m；这34m共用了：t′=△t +=0.9s 0.25s+0.15s=0.8s， 汽车的车速为：v′===42.5m/s. 了解日常生活中更多的测速方法 例题练习，理解测速仪的工作原理和数据计算的方法
课 堂 练 习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 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 【答案】D 【知识点】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 【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； 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。 故选D。 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 【答案】B 【知识点】计算物体运动的速度、平均速度的计算 【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。 故选B。 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 【答案】D 【知识点】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 【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； 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。 故选D。 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。 【答案】 减小 t1-t2 大于 【知识点】测量物体运动的平均速度、测量物体平均速度的实验器材和实验步骤、测量物体平均速度的数据处理和误差分析 【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。 [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。 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： （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； （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） A．B．C． D． 【答案】 变速 在相同的时间间隔内，小球运动的路程越来越大 小于 E、F C 【知识点】测量物体运动的平均速度、变速直线运动、测量物体平均速度的数据处理和误差分析 【详解】（1）[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。 （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。 （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。 （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。 故选C。 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？ （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？ 【答案】（1）3m/s；（2）160s 【知识点】计算物体运动的速度、运用推导公式求解路程和时间、平均速度的计算 【详解】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 （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 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。
板 书 设 计 第4节 速度的测量 一、测量小车运动的速度 1. 实验思路 （1）实验器材 （2）实验装置 （3）数据测量 2. 进行实验 3. 实验结论 4. 交流与反思 二、用传感器测量物体运动的速度 1. 实验思路 2. 实验过程 3. 实验结论 三、科学世界·超声波测距 1. 超声波 （1）超声波的特点 （2）测距原理 2. 测速仪 3. 区间测速
课 堂 小 结 第4节 速度的测量
作业 1. 完成课后作业：“练习与应用” 2. 配套同步分层作业
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