第二章 第三节 测量物体运动的速度-【教材解读】教科版物理八年级上册

第三节测量物体运动的速度学习目标导航1．通过实验会测量物体运动的速度。

2．知道匀速直线运动的特征，理解匀速直线运动速度的概念。

3．知道变速运动中平均速度的概念和计算公式。

4．会用速度公式进行有关计算。

教材内容全解知识点一匀速直线运动1．实验探究：测量气泡的速度 【实验原理】ts v。

【实验器材】一根长约80 cm 、内径10 mm 的均匀玻璃管，水，米尺，停表，一张方格纸。

【实验过程】管内注满水，留一丛!氢渔(气泡直径约5 mm)，两端密封，倒转玻璃管，保持竖直，观察气泡在管内的运动。

从某一位置开始用停表计时，每2 s 在玻璃管上用记号笔记录小气泡的位置，最后用米尺测量L 将实验数据填入下面的表格中。

实验时，选取的小气泡的直径不能太大，气泡直径越大，记录小气泡位置的误差就越大。

为使结论具有普遍性，应改变时间间隔重复试验。

【数据分析】气泡在相同的时间内运动的路程相同，气泡在每段时间内运动的速度都是V =5cm/s ，由此可知，气泡运动的规律是气泡运动的路线是直线，运动的速度不变。

【进一步研究】用路程与时间的关系图像研究气泡的运动。

在图2-3-1所示的直角坐标系中，横轴代表时间，纵轴代表玻璃管中气泡所处的高度，描绘出气泡运动的s -t 图像。

观察整条图线可知，气泡运动的s -t 图像是一条直线。

它表示气泡在任意相同的时间内通过的路程始终相等。

利用图像来表示一个物理量随另一个物理量变化的规律，是研究物理问题常用的一种方法——图像法。

【实验结论】气泡运动的规律是气泡运动的路线是直线，运动的速度不变，气泡运动的路程与时间的关系图像是一条过原点的倾斜直线，即气泡运动的路程与时间成正比。

2．匀速直线运动定义：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，这样的运动叫做匀速直线运动。

特点：①运动路径是直线； ②运动方向和运动快慢不变；③任意相等时间内通过的路程都相等。

拓展物体运动的图像(1)s -t 图像：横坐标表示时间，纵坐标表示路程，图像表示物体运动的路程随时间变化的规律。

(2)v -t 图像：横坐标表示时间，纵坐标表示速度，图像表示物体运动的速度随时间变化的规律。

例 某物体做匀速直线运动，由速度公式tsv可知，物体的( ) A ．速度大小恒定不变 B ．速度与路程成正比 c ．速度与时间成反比 D ．以上说法都对解析：物体做匀速直线运动时，速度大小保持不变，与路程和时间的大小无关。

答案：A例2 同学们用图2-3-4甲玻璃管做了“测量气泡的速度”的实验。

(1)该实验的测量原理是 。

(2)该实验需要的测量工具有 和 。

(3)气泡上升过程中，若以气泡为参照物，玻璃管口的塞子是 (选填“运动”或“静止”)的。

(4)用测量的数据画出路程一时间图像如图乙，分析图乙中的信息可以得出气泡在 做 运动。

(5)本实验采用气泡做研究对象进行速度的测量，因为气泡的运动速度比较 (选填“快”或“慢”)，方便测量运动时间。

解析：(1)(2)“测量气泡的速度”的实验原理是tsv =，用刻度尺测量出气泡在某段时间内经过的路程，需要用停表测量气泡运动的时间；(3)塞子子相对于气泡的位置在不断地变化，所以塞子是运动的。

(4)根据图像可知，路程和时间成正比，因此，可以得出的结论是气泡做匀速直线运动。

(5)本实验采用气泡做研究对象进行速度的测量，因为气泡的运动速度比 较慢。

方便测量运动时间。

答案：(1)tsv = (2)刻度尺停表 (3)运动 (4)匀速直线 (5)慢 点拨不能仅从数学角度把公式tsv =理解成速度与路程成正比，速度与时间成反比，匀速直线运动是速度不变的运动。

知识点二变速运动和平均速度 1．变速运动现象探究：如图2-3-5所示，该同学的运动有什么特点?分析论证：在上面的运动中0～3 s 内的速度s /m 5s3m 15111===t s v ,0～5s 内的速度s /m 7s 5m 35222===t s v ，0～7s 内的速度s /m 43.77m52333≈==s t s v ，0～9s 内的速度s /m 78.79m 70444≈==s t s v ，整个运动过程的速度s /m 8s5.12m 100555===t s v ，由此可见v 1≠v 2≠v 3≠v 4≠v 5，所以该同学在运动过程中速度的大小是变化的。

结论：物体运动时，其速度大小经常发生变化，即在相等的时间内物体通过的路程并不相等．这种运动叫做变速运动。

教材问题全解(见教材第29页讨论交流汽车的速度)提示：速度是表示物体运动快慢的物理量。

从警察与这位女士的对话中可以看出，这位女士并不理解速度的物理意义。

这位女士的车速是60 km ／h ，并不意味着只有跑了一小时 才能有这个速度。

速度的大小与车开了几分钟、车走了几千米(公里)无关。

2．平均速度(1)为了粗略描述做变速运动的物体在某一段路程或某一段时间内运动的平均快慢程度，我们引入了平均速度的概念。

平均速度等于某段路程除以通过这段路程所用的时间。

(2)计算公式：tsv =。

公式中的“s ”是指通过的路程，“t ”是指通过这段路程所用的时间，“v ”即是在这段时间内(或这段路程中)的平均速度。

(3)由于做变速运动的物体的速度是变化的，所以不同的路程段或时 间段所对应的平均速度一般是不同的。

(4)计算平均速度时应该用相应的总路程除以总时间，必须一一对应，并且总时间应该包括中途停留或休息的时间。

内的平均速度是 m (2)后20m 内的平均速度是 m ／s ； (3)全程的平均速度为 m ／s ；(4)小刚在第 个10 m 内运动得最快。

解析：(1)前6.2s 内通过的路程是30 m ，所以平均速度为s /m 84.4s2.6m 30111≈==t s v ；(2)后20 m 内用的时间为t 2=7.7 s 一4.5 s=3.2 s ，所以平均速度为s /m 25.6s2.3m 20222===t s v ；(3)全程的平均速度为s /m 19.57.7m 40v ≈==st s ；(4)第1个10 m 内用的时间为s 5.21='t ，第2个 10 m 内用的时间为s 2s 5.2s 5.42=-='t ，第3个10 m 内用的时间为s 7.1s 5.4s 2.63=-='t ，第4个10 m 内用的时间为s 5.1s 2.6s 7.74=-='t ，因为第4个10m 内用的时间最短，说明第4个10m 内小刚运动得最快。

答案：(1)4．84 (2)6．25 (3)5．19 (4)4 拓展平均速度与速度的平均值平均速度：平均速度描述的是物体在某段时间内运动的平均快慢程度，应根据公式tsv = ，用总路程除以总时间求得，我们说一个物体的平均速度时，必须指出是在哪段路程内或在哪段时间内的平均速度。

速度的平均值：速度的平均值是指物体在各段路程的速度的平均值。

知识点三 实验探究：测量平均速度（拓展） 【实验目的】测量物体运动的平均速度。

【实验原理】ts v =。

【实验器材】斜面、垫块、小车、金属片、刻度尺、停表。

O金属片的作用是使小车在同一位置停下，便于准确测量小车运动的时间。

【实验步骤】①将长木板的一端用木块垫起，形成一个坡度较小的斜面。

使小车的运动时间长一些，更加方便测量时间。

②把小车放在斜面顶端，用刻度尺测出小车从斜面顶端运动到斜面底端通过的路程s 1，填入表格。

由静止释放。

③用停表测量小车通过路程s 1的时间t 1，填入表格。

④根据测得的s 1和t 1利用公式111t s v =算出小车通过全程的平均速度v 1。

⑤将金属片移至斜面中部，测出小车到达金属片的距离s 2。

⑥测出小车从斜面顶端滑过斜面上半段路程s 2所用时间t 2，算出小车通过上半段路程的平均速度v 2。

⑦利用213213,t t t s s s -=-=算出小车通过斜面下半段的路程s 3和时间t 3并算出下半段路程的平均速度v 3如果要测量小车下半段路程的平均速度，不能使小车从中点由静止释放，那样会使测量的时间偏大。

仍然要使小车从斜面顶端由静止释放。

下半段路程的时间应用全程所用的时间减去上半段路程的时间。

【实验结论】比较小车在不同路程运动的平均速度可知，小车沿斜面下滑时做变速直线运动，其速度越来越大。

典型例题剖析 学科综合综合1 平均速度的计算。

例1 便捷的交通与互联网给人们出行带来了极大的方便，王爷爷带小孙子驾车到甲地火车站，然后乘火车去乙地，8：20开车出发，并看到路边如图2-3-7所示的交通标志牌，此刻吩咐小孙子通过网站查询列车时刻表，如下表。

G309：1110：31240km(1)在交通正常的情况下，依据以上信息并通过计算，爷孙俩最快能赶上哪一车次? (2)该趟火车运行的平均速度为多少km ／h?解析：(1)由交通标志牌可得，到火车站的路程和最快速度，利用tsv =求到火车站的最少时间，进而求出到达火车站的时间，据此选择车次；(2)根据列车时刻表可得所选车次到达乙地所用时间及总路程，利用速度公式求火车运行的平均速度。

解：(1)由图知，s=30 km ，限速v=60 km ／h ，由tsv = 可得，驾车到火车站所用的最少时间min 30h 5.0h/km 60km30====v s t ，他们8：20开车出发，到达火车站的时间为8：50，由于到站时火车G2已出发，根据表中信息可知，爷孙俩只能赶上G3车次。

(2)根据列车H 核情乏可得，乘坐G3到达乙地所用时间min 80min 20h 1=='t ，总路程s ′=240km ，火车运行的平均速度h /km 180h 6080km240s ==''='t v 。

举一反三1 (答案见第232页)变式一：一辆汽车在平直的公路上行驶了120 km 的路程，前半段路程的平均速度为60 km ／h ，后半段路程的平均速度为40 km ／h ，则汽车行驶这120 km( ) A ．所用时间为2．4h B ．所用时间为2．6h C ．平均速度为48 km ／h D ．平均速度为50km ／h变式二：一位同学以3 m ／s 的速度跑完全程的一半时间后。

立即又用5 m ／s 的速度跑完另一半时间。

问该同学跑完全程的平均速度是( ) A ．3m ／s B ．5m ／s C ．4 m ／s D.3．75 m ／s 综合2 物体运动速度的测量。

例2 如图2-3-8所示，一木块在水平面上运动时在相等时间内连续拍摄4次“频闪”照片，频闪的时间间隔为0.02 s 。

从频闪照片可判断，该木块做 (选填“匀速”或“变速”)直线运动。

木块从1位置运动到2位置的距离是 cm 。