1.4 测量平均速度（教学设计）（16页）八年级物理上册（人教版）

目标

2. 了解用位置传感器测量速度的方法。

分析

器材

【演示实验，同时提出问题】

①让粉笔头自由下落；②小车从斜面上滑下。

 你能判断这些物体运动的速度是否变化？速度的变化有什么特点？

今天我们设计一个实验，测量小车从斜面顶端滑下时，在上半程、下半程以及全程的平均速度，观察小车的运动情况，探究速度的变化特点。

学习新课——《1.4 测量平均速度》。

观察演示实验，思考问题，进入场景。

1.设计实验

【提出问题】测量小车的平均速度，实验原理是什么？需要测量哪些物理量？需要哪些测量仪器？

【总结】在学生讨论的基础上进行总结：

（1）实验目的：用刻度尺和停表测小车的平均速度。

（2）实验原理：v＝t(s)，需要测量的物理量是路程s和时间t。

（3）实验器材：斜面、木块、小车、刻度尺、停表、金属挡板等。

（4）实验装置：将长木板的一端用小木块垫起，形成一个坡度很小的斜面，如下图所示。

【提问】你能说出各个器材的作用吗？学生讨论发言，教师进行补充。

【总结】在学生讨论的基础上进行概括总结：

（5）实验器材的作用

①斜面的作用：使小车能够自由下滑。

②刻度尺的作用：测量小车通过的路程。使用刻度尺前要观察刻度尺的零刻度线、量程和分度值，使用时要“会放”、“会读”、“会记”。

③停表的作用：测量小车运动的时间。会读停表的示数：

示数=小表盘示数（min）+大表盘示数（s）

根据小表盘分针是否过半加30s。

④金属片的作用：让小车停止运动，便于测量时间。

（6）实验注意事项：

【提问】搭建斜面时，对斜面的坡度有什么要求？

①搭建斜面时，坡度不能太小也不能太大。斜面的坡度太小，小车可能达不到底部；斜面的坡度太大，小车运动的速度大，时间短，导致测量难度大、实验误差大。

②实验过程中，斜面的倾斜程度不能变。

③测量小车下滑路程时，起点从车头算起，终点也应该是车头。

（7）测量方法

①测量全程平均速度：

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，把数据记入表格中。

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：

将金属片移至斜面的中部，测出小车到金属片的距离s₂；同时测出小车从斜面顶端滑过斜面上半段s₂所用的时间t₂，把数据记入表格中。

利用公式v₂= s₂/t₂算出小车通过上半段路程的平均速度v₂。

③计算下半段的平均速度：

【提出问题】怎样得到下半段的平均速度？

【分析】我们可以通过计算得到小车在下半段的平均速度。

方法是：根据前两次实验，可计算出小车通过下半段的路程：s₃=s₁-s₂

计算出通过下半段路程所用时间：t₃=t₁-t₂

根据公式v₃＝s₃/ t₃算出小车通过下半段的平均速度v₃。

2. 学生分组实验 

（1）做好小组内人员的分工，一位同学操作小车，一位同学操作停表，一位同学记录数据，要分工明确，并协调好。

（2）在正式实验前，鼓励学生先练习用停表计时，方法是：先将小车放于斜面顶端，将金属片置于斜面底端，并开始倒计时：“5、4、3、2、1、0”，读到“0”时操作小车的同学释放小车，负责计时的同学同时启动停表计时，当听到小车撞击金属片的声音时，学生立即按下停表，并报出数值。应让学生练习几次，熟练以后会使测量的结果更准确些。

（3）教师巡视指导，发现学生出现的问题，给予辅导，纠正错误操作。

3. 分析论证

（1）展示实验数据（可将几组学生计算好的实验表格投影展示出来）

根据计算结果发现：上半段的平均速度最小，下半段的平均速度最大，全程的平均速度处在两者之间：v_下>v_全>v_上。

引导学生分析数据归纳结论。

（2）实验结论：

①小车沿斜面下滑做加速直线运动。

②各段路程的平均速度不相等。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。

4. 交流讨论

（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）。

（3）误差分析（实验误差主要来自于时间测量产生的误差）

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。

（3）增大小车平均速度的方法：增大斜面的倾斜程度。

（4）你的数据和其他同学相同吗?为什么?

各组实验数据不一定相等，因为斜面的倾斜程度不一定相同，小车运动的速度会不同；还有测量中会有误差，也会导致实验结果不同。

【播放视频】——《测量物体运动的平均速度》

【例题1】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v_AC＝_____m/s。

（4）若小车经过A点后才开始计时，v_AC的测量值与真实值相比会_____（选填“偏大”、“偏小”或“相等”）。

【答案】（1）小，长；（2）变速；（3）0.16；（4）偏大。

【解析】（1）斜面越陡，小车运动得越快，运动时间越短，测量误差较大，故实验时应尽量使斜面保持较小的坡度，这样小车在斜面上运动时间会长些，便于测量时间。

（2）小车在斜面上全程加速下滑，速度越来越快，做的是变速直线运动。

（3）小车在AC段所用时间t_AC＝09:25:20-09:25:15=5s

AC段运动的路程s_AC＝80cm=0.8m

小车在AC段的平均速度＝0.16m/s

（4）若小车经过A点后才开始计时，则测得AC段的时间偏小，由v=s/t可知， 的测量值与真实值相比会偏大。

讨论所提问题，自由发言。了解实验原理、器材及需要测量的物理量。

讨论实验器材的作用，回答并相互补充。

掌握刻度尺、停表的使用。

了解实验中的注意事项。

讨论回答测量全程、上半段平均速度的方法。

讨论回答，计算下半段的平均速度的方法。

进行分组实验。注意要分工明确，并协调好。

进行分析论证，计算三个路段的平均速度。

分析论证，找出小车运动速度的变化规律。

根据所提问题小组间进行交流讨论。

观看视频《测量物体的平均速度》，了解该实验规范操作的完整过程。

做例题，交流答案，理解平均速度的概念，会测量、计算平均速度。