人教版（2024）第4节 速度的测量教课ppt课件

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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(如图)，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?
从公式v=s/t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。请你想一想：应该怎样测量物体的速度?下面我们来实际测量一个沿斜面下滑的小车的平均速度。
实验：测量小车运动的平均速度
【实验思路】我们可以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，依据公式v= s/t，就可以算出小车在这段时间内运动的平均速度。我们可以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。实验装置如图所示，小车可在这个斜面上运动。
【实验目的】会用刻度尺和停表测量小车的平均速度。【实验原理】v= s/t 。【实验器材】刻度尺、停表、长木板、小车、木块、金属片。
注意： 斜面的一端用木块垫起，使它保持比较小的坡度（目的是使小车由静止释放后下滑的速度适当，并且不会从斜面上滑落）。 使小车从静止释放，测量的是小车前端到金属片的距离。
【实验步骤】（1）如图所示，将长木板的一端用小木块垫起，形成一个坡度很小的斜面；
（2）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，把和后面测得的数据填入实验记录表格中；（3）用停表测量小车从斜面顶端滑下到撞击金属片的时间t1；（4）根据测得的s1、t1，利用公式v1= s1/t1算出小车通过斜面全程的平均速度v1。
（5）将金属片移至斜面的中部，测出小车到金属片的距离s2；（6）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。
（3）三次平均速度的大小依次是v3＞v1＞v2。
小车沿斜面由顶端运动到底端的过程中，它的速度越来越大。
（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）。（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。
某同学想测出小车在下半段路程的平均速度，提出可以把不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路程的平均速度是否相等?说明原因。
【分析】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。
视频演示——《测量小车运动的平均速度》
如图是“测量小车平均速度”的实验装置。实验时让小车从斜面的A点由静止滑下，分别测出小车到达B、C点的时间，即可求出不同路段的平均速度。（1）小车所放的斜面应保持较_____的坡度，这样小车在斜面上运动时间会 ___（选填“长”或“短”）些，便于测量时间。（2）小车从斜面顶端运动到底端的过程中，小车做的是 _____（选填“匀速”或“变速”）直线运动。（3）小车在AC段的平均速度vAC＝_____m/s。（4）若小车经过A点后才开始计时，vAC的测量值与真实值相比会_____（选填“偏大”、“偏小”或“相等”）。
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拓展实验：用传感器测量物体运动的速度
第4节 测量平均速度
【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】 位置传感器、小车、斜面、计算机等。
【实验原理】如图所示，A为可在斜面上自由移动的小车，B为固定在斜面一端的传感器。传感器利用超声波可以测出在不同时刻小车与它的距离，然后计算机再根据时间就可以算出运动的小车在不同位置时的速度。如果将传感器放置在合适的位置，实验者面对传感器，前后行走，就可以在计算机屏幕上观察实验者行走的速度。
【进行实验】（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如图所示。（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。
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.
视频演示——《用位置传感器测量速度 》
小明同学用如图1的装置研究小车在斜面上的运动．他将小车从坡顶A处静止释放，测出小车从A滑到坡底C处的时间t1＝2.5s；再次将小车从A处静止释放，测出小车从A滑到中点B处的时间t2＝1.8s．（1）通过小明的测量数据可以判断，小车在前半程的平均速度_______全程的平均速度．（选填“大于”、“等于”或“小于”）
（2）小明想测量小车在整个运动过程中后半段的平均速度，他的做法是将小车从____处（选填“A”或“B”）静止释放，并在B处开始计时，在C处停止计时；若小车还没到达B点就已开始计时，则测得的平均速度跟真实值相比偏_________．
（2）小车经过B点时速度不为零，因此测量小车在整个运动过程中后半段的平均速度，应该将小车从A处静止释放，并在B处开始计时，在C处停止计时；若小车还没到达B点就已开始计时，则记录的时间偏大，路程不变，由公式v＝s/t可知测得的平均速度跟真实值相比偏小；
（3）物体运动的情况还可以通过另一种办法即时测定、显现出来．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（如图2）。屏幕图象如图3所示，横轴为时间，纵轴为速度，通过图象可以看出，t=2.5s时小车的运动速度为_____m/s；小车在斜面上滑下时做___________（选填“匀速直线”、“加速直线”）运动。
（3）由图像可知t=2.5s时小车的运动速度为0.8m/s；小车在斜面上滑下时速度逐渐变大，做加速直线运动．
（1）超声波在日常生活、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。
（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t及超声波传播的速度v，仪器就能自动计算出发射点与被测物之间的距离 s=vt/2。如果被测物是运动的物体，超声波测量仪还可测出物体移动的速度。
（1）区间测速“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。
（2）测速仪（定点测速）如图所示是在高速公路上常见的测速装置，其主要部分是一个测速仪。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。
动画讲解——《超声波测距、测速》
高速公路实现“区间测速”全覆盖。就是测算出汽车在某一区间行驶的平均速度，如果超过了该路段的最高限速，即被判为超速。若监测点A、B相距15km，全程限速，一辆轿车通过两个监测点的时间如图所示。求：（1）通过计算说明，采用“区间测速”，这辆轿车在该路段会不会被判超速？ （2）若要确保通过AB路段区间测速不会被判超速，则通过AB路段时间最短用时多少s？
（1）通过计算说明，采用“区间测速”，这辆轿车在该路段会不会被判超速？（2）若要确保通过AB路段区间测速不会被判超速，则通过AB路段时间最短用时多少s？
（1）轿车通过两个监测点所用的时间为 t=10h41min-10h31min=10min=h/6 速度为所以这辆轿车在该路段不会被判超速。
（2）确保通过AB路段区间测速不会被判超速，此时最大速度v′=120km/h，则通过AB路段时间最短时间
①测量原理：v=s/t②测量的物理量：长度s、时间t③实验器材：刻度尺、停表、长木板、小车、 木块、金属片等.④实验结论：小车在斜面上做加速直线运动. ①测量原理：利用传感器和计算机测出小车 在不同位置时的速度.②实验结论：小车的速度不断变大，后减为零。①超声波测距原理：s=vt/2.②超声波测速：区间测速；定点测速.③速度表直接测速.
练习与应用
1. 要测量某同学从滑梯顶端滑到底端的平均速度，需要测量哪些物理量?用什么测量工具?
2. 某同学利用如图所示的装置测量小球在斜面上运动的速度。让小球从A点由静止开始沿斜面运动，并记录小球在A、B、C三个位置的时刻。小球在AB、BC、AC各段运动的平均速度分别是多少?
（1）需要测量哪些物理量有：路程和时间。（2）操场的跑道长度为l，利用手表测出自己绕跑道步行一圈所用的时间t，则可估测自己正常步行时的速度 v=l/t.（3）已知正常步行的速度v，再测出从家里到学校所用时间t2，则可计算出从家到学校的路程 s2=vt2。
4．已知学校操场的跑道长度为l，你能利用手表估测自己正常步行时的速度v吗?根据步行速度v，你能估测你家到学校的路程s吗?解决以上问题需要测量哪些物理量?请你用字母表示，并用它们写出v和s的表达式。
5. 有些公路旁每隔1 km就立着一个里程碑。如何利用里程碑估测自行车的速度？写出你的估测方法。
可以从一个里程碑处开始计时并骑着自行车往前行，到另一个里程碑处停止计时，算出经过两个里程碑所用的时间t，再用速度公式v=s/t算出自行车在两个里程碑之间行驶的平均速度。
1．在测量平均速度的实验中，下列说法正确的是（　　）A．测量小车下半程的平均速度时，要让小车从斜面中点由静止下滑B．当启动停表后再把小车放开，观察到它撞击金属片时立即停止，读出的就是小车运动所用的时间C．小车在全程的平均速度不等于上半程的平均速度和下半程的平均速度的平均值D．用刻度尺测出的斜面长就是小车通过的路程
A．测小车下半程的平均速度，应让小车从斜面起点静止下滑.故A错误；B．实验中启动停表和放开小车应该在同一时刻.故B错误；C．小车在全程的平均速度应用总路程除以对应的总时间，而不是上半程平均速度和下半程平均速度的平均值. 故C正确；D．小车通过的路程应该是斜面长减去车身长. 故D错误。
2．在如图所示的斜面上测量小车运动的平均速度，让小车从斜面的A点由静止开始下滑，分别测出小车到达B点和C点的时间，即可测出不同阶段的平均速度。对上述实验，数据处理正确的是（　　）A．图中AB段的路程sAB＝50.0cmB．如果测得AC段的时间tAC=2.5s，则AC段的平均速度vAC=32.0cm/sC．在测量小车到达B的时间时，如果小车过了B点才停止计时，测得AB段的平均速度vAB会偏大D．为了测量小车在BC段的平均速度vBC，可以将小车从B点静止释放
3．测一小车从斜面顶端滑到底端的平均速度。（1）实验中要使斜面保持较小的坡度，原因是：______________；（2）为了测量小车从斜面顶端下滑到撞击底端金属片的时间t，在正式测量前，要多练习几次，目的是__________，测出来的时间如图所示，示数为______；（3）某一同学首先测出图中的距离s后，再测出小车从A点滑到C点所需时间t，则上述测量中，_______的测量有误，原因是：__________；
小车运动的距离等于s减去小车的长度
（1）实验时，斜面的坡度应较小，减小小车运动的速度，便于计时，提高测量的精确度。（2）测小车从斜面项端滑到底端所用的时间时前先练习几次，目的是熟悉测量过程，减小测量时间的误差；图中的停表的分针为0，秒针为10s，故此时停表的示数为10s。（3）由图可知，测量的路程有错误，因为小车运动的距离等于s减去小车的长度，即小车运动的距离比s小。
4．一小球从A点沿直线运动到F点的频闪照片如图，若频闪照相机每隔 闪拍一次。可知小球从A点到F点做的是_________运动，从A点到F点的平均速度为_________ 。
5. 如图是“区间测速”示意图。若监测点A、B相距30km；一辆轿车通过监测点A的速度为100km/h，通过监测点B的速度为110km/h，通过两个监测点的时间如图所示，该路段最高限速120km/h。（1）原来检测的方法是监控探头判断通过监测点时的车速。如果按原来的方法，该轿车通过监测点A、B时_______判为超速；（选填“会”或“不会”）（2）这辆轿车在这个区间测速路段的平均车速是__________，采用“区间测速”，这辆轿车________超速。（选填“是”或“不是”）
6. 小海同学用图1所示的装置研究小车在斜面上的运动；他将小车从A处静止释放，用秒表测出小车从A处滑到C处的时间t1＝2.5s；再次将小车从A处静止释放，测出小车从A处滑到中点B处的时间t2＝1.7s；（1）通过小海的测量数据可以判断，小车在AB段的平均速度_____（选填“大于”、“小于”或“等于”）AC段的平均速度；（2）本实验还可以利用位置传感器通过超声波测出小车的实时距离，再用计算机算出运动速度，如图2所示；假设位置传感器发射的超声波信号经0.01秒反射回来并被接收，此时超声波在空气中的传播速度为340m/s，则传感器与小车间的距离是_____m；小车从A处滑到C处的过程，位置传感器的屏幕图像如图3所示，由图像可知，小车沿斜面下滑时做______（选填“匀速”或“变速”）运动，到达C处的速度为_______m/s。