直线运动中速度的测量

1-4测量直线运动物体的瞬时速度一、学情分析学生已经学习了运动的基本概念和速度的定义，对速度的计算和匀速直线运动也有一定的了解。

本节课的内容是测量直线运动物体的瞬时速度，学生需要理解瞬时速度的概念，并学会测量物体在运动过程中的瞬时速度。

学生已经具备一定的物理观念和数学基础，但可能对瞬时速度的概念和测量方法不太熟悉。

因此，本次教学将通过实验探究的方式，帮助学生深入理解速度的概念，学会测量物体的瞬时速度。

二、教学目标1. 知识与理解：学生能够理解瞬时速度的概念，知道如何计算和测量物体的瞬时速度。

2. 实验探究：学生能够运用测量工具和方法，进行实验测量物体在不同时刻的瞬时速度。

3. 科学思维：学生能够运用物理知识，分析和解决与瞬时速度相关的实际问题。

4. 科学态度与责任：学生能够在实验中注重准确性、可靠性，对实验结果负有责任。

三、高中物理学科素养1. 物理观念：瞬时速度是描述物体在某一瞬间的瞬时速度的概念，与平均速度有区别。

2. 科学思维：学生需要进行实验探究，观察现象、提出假设、进行测量和数据分析，培养科学思维。

3. 实验探究：学生将运用测量工具和方法进行实验，积累实验经验，培养实验探究能力。

4. 科学态度与责任：学生需要在实验中注重准确性、可靠性，对实验结果负有责任，培养科学态度。

四、重难点1. 瞬时速度的概念和与平均速度的区别。

2. 实验测量瞬时速度的方法和步骤。

3. 数据分析与速度-时间图的绘制和解读。

五、教学方法1. 情境教学法：通过实际情境引发学生的兴趣，提出问题，引导他们主动探究。

2. 实验教学法：组织实验活动，让学生亲自操作测量工具，进行速度测量，培养实验探究能力。

3. 问题导向学习：提出问题，让学生思考和讨论，引导他们运用物理知识解决问题。

六、教学活动设计活动一：引入瞬时速度的概念1. 展示一个小车在直线轨道上从静止开始运动的视频。

2. 提问：小车在开始运动的瞬间速度是多少？学生讨论并给出答案。

实验(测匀变速直线运动的加速度) 实验：测匀变速直线运动的加速度一、实验目的1.学习和掌握匀变速直线运动的规律和特点；2.了解加速度的概念及测量方法；3.通过实验操作，培养实际动手能力和数据分析能力。

二、实验原理匀变速直线运动是指物体在任意相等的时间内速度的变化量相等的直线运动。

其加速度 a 定义为：a = Δv/Δt其中Δv 是物体在相等时间内速度的变化量，Δt 是时间间隔。

三、实验设备1.打点计时器；2.纸带和重锤；3.刻度尺；4.电源；5.小车；6.轨道及固定装置。

四、实验步骤1.将打点计时器固定在轨道的一端，并连接电源；2.将小车放在轨道上，靠近打点计时器，在车的一端挂上重锤；3.打开打点计时器，释放重锤，小车在重力作用下开始沿着轨道做匀加速直线运动；4.在纸带上打下一系列点，关闭打点计时器；5.取下纸带，用刻度尺测量各点间的距离，并计算小车的加速度。

五、实验数据分析1.记录各点的数据，包括时间间隔和对应的位移；2.根据测量数据计算加速度；3.分析加速度的变化趋势和规律；4.根据实验结果讨论匀变速直线运动的特点。

六、实验结论通过本实验，我们了解了匀变速直线运动的规律和特点，掌握了加速度的概念及测量方法。

实验结果表明，小车在重力作用下沿着轨道做匀加速直线运动，其加速度恒定不变。

实验结果与理论值接近，证明了实验方法的正确性。

七、实验注意事项1.实验前应检查设备是否牢固、稳定，确保实验安全；2.在使用打点计时器时，应注意操作顺序和步骤，避免因电源故障等原因影响实验结果；3.在使用刻度尺测量纸带上的点间距时，应尽量减小人为误差，保证测量结果的准确性；4.在处理实验数据时，应注意数据的单位和有效性，避免因数据错误导致结论错误。

八、实验误差分析本实验的误差主要来源于以下几个方面：1.打点计时器的计时误差：由于打点计时器本身存在一定的计时误差，因此会导致加速度测量结果的不精确；2.纸带与打点计时器之间的摩擦力：纸带与打点计时器之间存在摩擦力，会影响小车的运动速度和加速度的测量结果；3.重锤的质量：重锤的质量会影响小车的加速度，因此选择合适的重锤质量对实验结果有很大影响。

测量匀变速直线运动加速度的五种方法作者：宋晓茹王春旺来源：《理科考试研究·高中》2012年第09期研究匀变速直线运动是高中物理的重要实验，也是高考考查的重点.研究匀变速直线运动测量加速度的方法通常有五种.方法一利用速度图象求出加速度通过测量出运动物体一些时刻的速度，作出速度图象，利用速度图象的斜率求出加速度.例1在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，得到了一条记录小车运动的纸带，如图1所示（实验所用的交流电频率为50 Hz）.（1）请在纸带上选取6个测量点并标在纸带上，要求所标的测量点以刻度尺的零点作为起始点，每相邻两个测量点之间还有1个计时器打下的点.每两个相邻测量点之间的间距用xi 表示，利用图中的刻度尺完成对纸带的测量，并填入表1.表1x1/cmx2/cmx3/cmx4/cmx5/cmx6/cm（2）根据表中的数据绘出速度v随时间t变化的图象；（3）分析小车的运动情况，并求出加速度的大小.解析（1）根据题目要求，在纸带上选取的6个测量点标.根据刻度尺读数规则，测量数据填入表2.绘出速度v随时间t变化的图象如图2所示.（3）根据绘出的速度v随时间t变化的图象可知小车做匀加速直线运动，由速度v随时间t变化的图象表示加速度可知，加速度的大小为a=3 m/s2.此题以“探究小车速度随时间变化的规律”实验得到的纸带切入，意在考查长度的测量，瞬时速度的计算、v—t图象的绘制和运动分析及其相关计算等.二、利用Δx=aT2计算出加速度利用匀变速直线运动规律可以得出做匀变速直线运动的物体在相邻相等时间T内的位移差Δx=aT2（邻差公式）.若测出第n段相等时间内的位移xn，第m段相等时间内的位移xm，可得xm—xm=（m—n）aT2（隔差公式）.可利用邻差公式或隔差公式计算出加速度a.例2图3是利用电磁打点计时器在一次测量小车匀变速直线运动时得到的纸带.已知打点计时器所使用的交变电流频率为f，已测得s1和s2，则小车的加速度大小为a=（用f和s1和s2表示.）解析打点计时器打点周期T=1f，设相邻两点之间的间距依次分别是x1、x2、x3，则解得a=s2—s12T2=（s2—s1）f22.答案（s2—s1）f22.此题给出两段交叉的相邻相等时间内的位移，意在考查对隔差公式xm—xn=（m—n）aT2的理解和掌握.三、利用s—t2图线计算初速度为零的物体运动的加速度方法解读对于初速度为零的匀加速直线运动，有s=12at2，可画出s—t2图线，t图线的斜率等于12a，由此计算出加速度a.例3（2011年广东理综卷34（1）题）图4甲是“研究匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带，O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点，加速度大小用a表示.①OD间的距离为cm.②图4乙是根据实验数据绘出的s—t2图线（s为各计数点至同一起点的距离），斜率表示，其大小为m/s2.（保留3位有效数字）解析由于刻度尺起点为1.00 cm，D点对应的刻度读数为2.20 cm，OD间的距离为2.20 cm—1.00 cm=1.20 cm.由匀变速直线运动规律s=12at2，根据实验数据绘出的s—t2图线的斜率表示12a.其大小为46.1 cm/s2=0.461 m/s2.答案①1.20②a0.461s—t2图线过坐标原点，表示初速度为零的匀加速直线运动，其斜率的2倍等于加速度.四、利用v—t图线计算出加速度方法解读由匀变速直线运动位移公式s=v0t+at22两侧除以t得到，st=v0+12at；由匀变速直线运动规律，联立解得st=—12at+vt.st—t图线的斜率绝对值k等于12a，解得加速度a=2k.例4（2011年新课标卷第23题）利用图5甲所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度.一斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲的位置可移动，当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t.改变光电门甲的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一点由静止开始下滑，并用米尺测量甲、乙之间的距离s，记下相应的t值；所得数据如表3所示.表3s（m）0.5000.6000.7000.8000.9000.950t（ms）292.9371.5452.3552.8673.8776.4s/t（m/s）1.711.621.551.451.341.22完成下列填空和作图：（1）若滑块所受摩擦力为一常量，滑块加速度的大小a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度vt、测量值s和t四个物理量之间所满足的关系式是；（2）根据表中给出的数据，在坐标纸上画出s/t—t图线；（3）由所画出的s/t—t图线，得出滑块加速度的大小为a=m/s2（保留2位有效数字）.解析本题考查匀变速直线运动规律、s/t—t图线的分析和理解等.设滑块经过光电门甲的速度为v0，由匀变速直线运动规律，s=（v0+vt）t2，vt=v0+at，联立解得st=—12at+vt.st—t图线的斜率等于12a，由st—t图线可知，其斜率等于1.0，所以滑块加速度的大小为a=2.0 m/s2.答案（1）st=—12at+vt.（2）st—t图线如图5乙所示.（3）2.0.st—t图线向上倾斜，其斜率为正值，图象与纵轴的截距等于初速度；v—t图线向下倾斜，其斜率为负值，图象与纵轴的截距等于末速度.五、利用v2—x图线求出初速度为零的物体运动的加速度由匀变速直线运动规律可知，v2=2ax，v2—x图线的斜率等于加速度的2倍.由v2—x图线的斜率可以求出初速度为零的物体运动的加速度.例5利用如图6所示的装置可以测定做竖直下落运动的物体的加速度.立柱上端有一个电磁铁，通电时，具有磁性的小球被吸在电磁铁上；断电时，小球由初速度为零开始竖直下落，计时装置开始计时.立柱上还有5个光电门.当小球经过某一个光电门时，光电计时装置能测出小球通过光电门所用的时间Δt，用游标卡尺测出小球的直径d，就可以求出小球经过光电门时的速度v.用刻度尺再测出电磁铁到5个光电门的距离x，就可以求出物体竖直下落运动的加速度.所得数据如下表：利用如图6所示的装置可以测定做竖直下落运动的物体的加速度.立柱上端有一个电磁铁，通电时，具有磁性的小球被吸在电磁铁上，断电时，小球由初速度为零开始竖直下落，计时装置开始计时.立柱上还有5个光电门.当小球经过某一个光电门时，光电计时装置能测出小球通过光电门所用的时间Δt，用游标卡尺测出小球的直径d，就可以求出小球经过光电门时的速度v.用刻度尺再测出电磁铁到5个光电门的距离x，就可以求出物体竖直下落运动的加速度.所得数据如表4.表4各光电门到电磁铁的距离x/m0.2000.3000.5000.7000.900小球经过光电门速度（dΔt）/（m·s—1）1.9702.4103.1153.6944.180v2/（m·s—1）23.8815.8089.70313.58017.472完成下列填空和作图.（1）若小球所受空气阻力为一常量，小球加速度的大小a、小球经过某一光电门时的瞬时速度v、测量值x三个物理量之间所满足的关系式是；（2）根据表中给出的数据，在给出的坐标纸上画出v2—x图线；（3）由所画出的v2—x图线，得出小球加速度的大小为a=m/s2.解析根据题述小球所受空气阻力为一常量可知，小球加速度的大小a恒定，小球做初速度为零的匀加速直线运动，由匀变速直线运动规律可知，小球经过某一光电门时的瞬时速度v、测量值x三个物理量之间所满足的关系式是v2=2ax.由描点法画出v2—x图线，由v2=2ax可知，v2—x图线的斜率等于2a.v2—x图线的斜率为17.5—3.90.90—0.20=19.4，小球加速度的大小为a=（19.4÷2） m/s2=9.70 m/s2.答案（1）v2=2ax（2）如图7所示（3）9.70。

物理速度实验报告物理速度实验报告引言：速度是物理学中的一个重要概念，它描述了物体在单位时间内所走过的距离。

在本次实验中，我们将通过不同的方法测量物体的速度，并探讨其相关性质。

实验一：直线运动的速度测量首先，我们选择了一个直线运动的实验对象，一辆小车。

我们使用了一个光电门系统来测量小车通过两个光电门之间的时间间隔，从而计算出小车的速度。

实验装置：1. 小车2. 光电门系统3. 计时器实验步骤：1. 将两个光电门分别放置在直线运动轨道的起点和终点位置。

2. 将小车放置在起点位置，准备开始实验。

3. 启动计时器，并观察小车通过两个光电门的时间间隔。

4. 根据时间间隔和轨道长度，计算出小车的速度。

实验结果与讨论：我们进行了多次实验，记录了小车通过两个光电门的时间间隔和轨道长度。

通过计算，我们得到了小车在不同轨道长度下的速度数据。

我们发现，小车的速度与轨道长度成正比关系。

这符合直线运动的速度定义——速度等于位移与时间的比值。

通过实验，我们验证了速度与位移成正比的关系。

实验二：自由落体的速度测量接下来，我们将进行自由落体的速度测量实验。

自由落体是指物体在只受重力作用下自由下落的运动。

我们将使用一个高度可调的实验装置来模拟自由落体的情况，并通过测量物体下落的时间来计算其速度。

实验装置：1. 高度可调的实验装置2. 计时器实验步骤：1. 将实验装置调整到合适的高度。

2. 放置一个物体在实验装置的起点位置。

3. 启动计时器，并记录物体从起点到终点的下落时间。

4. 根据下落时间和实验装置的高度，计算出物体的速度。

实验结果与讨论：我们进行了多次实验，记录了物体从起点到终点的下落时间和实验装置的高度。

通过计算，我们得到了物体在不同高度下的速度数据。

我们发现，物体的速度与下落高度成正比关系。

这符合自由落体运动的速度定义——速度等于加速度与时间的乘积。

通过实验，我们验证了速度与加速度成正比的关系。

实验三：圆周运动的速度测量最后，我们将进行圆周运动的速度测量实验。

测量平均速度的方法一、引言平均速度是物体在单位时间内所经过的路程与时间的比值。

测量平均速度是物理实验中常见的实验内容，下面将介绍几种常用的测量平均速度的方法。

二、直线运动的平均速度测量方法直线运动是最简单的一种运动形式，测量其平均速度也相对简单。

以下是几种常用的测量方法：1. 物体在固定时间内通过的路程法这种方法要求物体在一个固定的时间段内沿直线运动，然后测量物体通过的路程。

通过测量物体的起点和终点的位置，可以得到物体的位移。

将物体通过的路程除以固定的时间，即可得到平均速度。

2. 随时间变化的位移法这种方法要求物体在一段时间内的位移随时间的变化趋势是已知的。

通过测量物体在不同时间点的位置，可以得到物体的位移随时间的变化曲线。

然后计算位移的平均值，除以时间的变化量，即可得到平均速度。

三、曲线运动的平均速度测量方法对于曲线运动，由于物体的速度在不同的时间点上可能不同，因此测量平均速度的方法相对复杂一些。

以下是几种常用的测量方法：1. 切线法这种方法要求物体在一个时间段内的速度随时间的变化趋势是已知的。

通过在不同时间点上绘制物体的速度矢量，并连接各个速度矢量的端点，可以得到一条平滑的曲线。

然后在曲线上选择两个点，画出通过这两个点的切线。

切线的斜率即为该时间段内的平均速度。

2. 面积法这种方法要求物体在一个时间段内的加速度随时间的变化趋势是已知的。

通过在不同时间点上绘制物体的加速度随时间的变化曲线，可以得到一条平滑的曲线。

然后在曲线的某一段区域内，计算该区域下方的面积。

将下方面积除以时间的变化量，即可得到平均速度。

四、其他测量平均速度的方法除了上述的直线运动和曲线运动的方法外，还有一些其他测量平均速度的方法，如：1. 光电门法这种方法适用于测量物体在短时间内的平均速度。

通过在物体的运动轨迹上设置光电门，当物体通过光电门时，会触发计时器。

通过测量物体通过光电门所用的时间和两个光电门之间的距离，可以计算出物体的平均速度。

轻松掌握：直线运动速度的测量教案详解导语：快速、准确地测量物体直线运动的速度是科学实验、工程设计以及日常生活中必不可少的技能之一。

通过掌握如何测量直线运动速度，不仅可以提高工作效率，还可以更好地了解物体的运动规律。

本教案将详细介绍如何轻松掌握直线运动速度的测量方法。

第一步：确定测量目标在进行直线运动速度测量之前，首先需要确定测量目标。

例如，可以选择一个运动速度较慢且不稳定的物体，如一个小球。

将该小球放在水平面上，并用纸片标记其起点。

第二步：准备测量工具在进行直线运动速度测量之前，需要准备测量工具。

最常用的工具是计时器和测量尺。

在这个例子中，可以使用秒表和直尺。

第三步：记录初始位置当小球被放置在起始位置时，用一张纸片或卡片标记小球的位置。

将起始点标记为“起点”。

第四步：记录末尾位置当小球到达终点时，用纸片或卡片标记小球的位置。

将终点标记为“终点”。

第五步：记录测量时间用计时器测量小球从起点到终点所需的时间，单位为秒。

将得到的时间记录在纸上。

第六步：使用公式计算速度在得到了时间和起点到终点的距离之后，可以用公式$v=\frac{d}{t}$计算小球的速度。

其中，$v$表示速度，$d$表示起点到终点的距离，$t$表示小球从起点到终点所用的时间。

在本例子中，可以用直尺测量起点和终点之间的距离，并用秒表得到小球的运动时间。

第七步：绘制速度图将测量结果绘制成速度图，以更好地理解测量结果并发现物体的运动规律。

速度图可以显示物体的速度随时间变化的情况。

结论：通过实验，我们可以发现，直线运动的速度实际上是始终保持不变的。

即通过不断测量，我们可以发现物体的运动速度始终是一致的。

这个实验还可以用于测量其他直线运动物体的速度，加深我们对物体的速度变化规律的理解。

总结：本教案详细介绍了如何通过测量轻松掌握直线运动速度的方法。

通过这个教案，我们可以更好地了解如何测量物体的速度，为工程设计、科学实验以及日常生活中的实际应用打下坚实的基础。