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第一章機(jī)械運(yùn)動(dòng)八年級(jí)上冊(cè)?人教版
我們所生活的世界,是一個(gè)運(yùn)動(dòng)的世界。蘆葦隨風(fēng)搖曳,水面微微泛起漣漪,一群飛鳥展翅翱翔......地面上的人們看到鳥群飛得很快。鳥群中的飛鳥看自己的伙伴也飛得這樣快嗎?人們是怎樣描述物體的運(yùn)動(dòng)、如何測(cè)定物體的速度的?就讓我們從容易的運(yùn)動(dòng)開始,共同認(rèn)識(shí)這個(gè)運(yùn)動(dòng)的世界吧!第4節(jié)
速度的測(cè)量公路上有許多速度監(jiān)測(cè)設(shè)備,其中一種測(cè)速設(shè)備采用的是區(qū)間測(cè)速的方法(如圖),即通過(guò)測(cè)算車輛在兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的平均速度,判斷車輛在該路段是否超速。這種測(cè)速設(shè)備是如何測(cè)算出車輛的平均速度的?第4節(jié)速度的測(cè)量導(dǎo)入新課從公式v=s/t可知,測(cè)算平均速度一般需要測(cè)量路程和時(shí)間兩個(gè)物理量。在公路一段固定距離的路段兩端分別放置一個(gè)攝像頭,當(dāng)車輛經(jīng)過(guò)這兩個(gè)攝像頭時(shí)都會(huì)被拍照。系統(tǒng)根據(jù)這兩張照片的拍攝時(shí)刻就能算出車輛通過(guò)這段距離的時(shí)間,從而算出車輛的平均速度。這就是區(qū)間測(cè)速的原理。請(qǐng)你想一想:應(yīng)該怎樣測(cè)量物體的速度?下面我們來(lái)實(shí)際測(cè)量一個(gè)沿斜面下滑的小車的平均速度。第4節(jié)速度的測(cè)量01能用刻度尺測(cè)出物體運(yùn)動(dòng)的路程,能用停表測(cè)出物體通過(guò)這段路程所用的時(shí)間,根據(jù)公式v=s/t計(jì)算出物體在這段時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的平均速度。02能寫出容易的實(shí)驗(yàn)報(bào)告.學(xué)習(xí)目標(biāo)第4節(jié)速度的測(cè)量實(shí)驗(yàn):測(cè)量小車運(yùn)動(dòng)的平均速度一第4節(jié)速度的測(cè)量實(shí)驗(yàn):測(cè)量小車運(yùn)動(dòng)的平均速度一【實(shí)驗(yàn)思路】我們可以用刻度尺測(cè)量小車運(yùn)動(dòng)的路程s,用秒表測(cè)量小車通過(guò)這段路程所用的時(shí)間t,依據(jù)公式v=s/t,就可以算出小車在這段時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的平均速度。我們可以將長(zhǎng)木板的一端用木塊墊起,搭建一個(gè)斜面,使它保持很小的坡度。實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,小車可在這個(gè)斜面上運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn):測(cè)量小車運(yùn)動(dòng)的平均速度一【實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)】會(huì)用刻度尺和停表測(cè)量小車的平均速度?!緦?shí)驗(yàn)原理】v=
s/t?!緦?shí)驗(yàn)器材】刻度尺、停表、長(zhǎng)木板、小車、木塊、金屬片。實(shí)驗(yàn):測(cè)量小車運(yùn)動(dòng)的平均速度一注意:
斜面的一端用木塊墊起,使它保持比較小的坡度(目標(biāo)是使小車由靜止釋放后下滑的速度適當(dāng),并且不會(huì)從斜面上滑落)。
使小車從靜止釋放,測(cè)量的是小車前端到金屬片的距離?!緦?shí)驗(yàn)步驟】(1)如圖所示,將長(zhǎng)木板的一端用小木塊墊起,形成一個(gè)坡度很小的斜面;實(shí)驗(yàn):測(cè)量小車運(yùn)動(dòng)的平均速度一(2)將小車放在斜面頂端,金屬片放在斜面底端,用刻度尺測(cè)出小車要通過(guò)的路程s1,把和后面測(cè)得的數(shù)據(jù)填入實(shí)驗(yàn)記錄表格中;(3)用停表測(cè)量小車從斜面頂端滑下到撞擊金屬片的時(shí)間t1;(4)根據(jù)測(cè)得的s1、t1,利用公式v1=
s1/t1算出小車通過(guò)斜面全程的平均速度v1。實(shí)驗(yàn):測(cè)量小車運(yùn)動(dòng)的平均速度一(5)將金屬片移至斜面的中部,測(cè)出小車到金屬片的距離s2;(6)測(cè)出小車從斜面頂端滑過(guò)斜面上半段s2所用的時(shí)間t2,算出小車通過(guò)上半段路程的平均速度v2。路程s/cm時(shí)間t/s平均速度v/(m·s-1)s1=t1=
v1=
s2=
t2=
v2=
【實(shí)驗(yàn)記錄表格】實(shí)驗(yàn):測(cè)量小車運(yùn)動(dòng)的平均速度一【分析論證】路程s/cm時(shí)間t/s平均速度v/(cm·s-1)s1=70t1=2.5
v1=28
s2=35
t2=1.6
v2=22
實(shí)驗(yàn):測(cè)量小車運(yùn)動(dòng)的平均速度一路程s/cm時(shí)間t/s平均速度v/(cm·s-1)s1=70t1=2.5
v1=28s2=35
t2=1.76
v2=22
s3=35
t2=0.9
v2=39
(3)三次平均速度的大小依次是v3>v1>v2?!緦?shí)驗(yàn)結(jié)論】小車沿斜面由頂端運(yùn)動(dòng)到底端的過(guò)程中,它的速度越來(lái)越大。實(shí)驗(yàn):測(cè)量小車運(yùn)動(dòng)的平均速度一(1)實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是測(cè)時(shí)間。小車開始運(yùn)動(dòng)的同時(shí)開始計(jì)時(shí),小車撞擊金屬片的同時(shí)停止計(jì)時(shí)。正式實(shí)驗(yàn)之前應(yīng)該多練習(xí)幾次,熟練之后會(huì)使測(cè)量數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確。(2)斜面墊起的一端不要太高,也不要太低(過(guò)高會(huì)使小車速度過(guò)大,不易記錄時(shí)間,過(guò)低時(shí)可能會(huì)使測(cè)出的平均速度太接近)。(3)誤差分析(實(shí)驗(yàn)誤差主要來(lái)自于時(shí)間測(cè)量的誤差)①當(dāng)小車過(guò)了起始位置才開始計(jì)時(shí)或小車未達(dá)終點(diǎn)就停止計(jì)時(shí),會(huì)導(dǎo)致測(cè)量時(shí)間偏小,平均速度偏大;②當(dāng)小車到達(dá)終點(diǎn)后才停止計(jì)時(shí)或小車未開始運(yùn)動(dòng)提前計(jì)時(shí),會(huì)導(dǎo)致測(cè)量時(shí)間偏大,平均速度偏?。虎坌≤嚊](méi)有從靜止開始下滑,所測(cè)平均速度偏大?!窘涣髋c評(píng)估】實(shí)驗(yàn):測(cè)量小車運(yùn)動(dòng)的平均速度一某同學(xué)想測(cè)出小車在下半段路程的平均速度,提出可以把不車從斜面的中部開始釋放,進(jìn)行測(cè)量。想一想:這樣測(cè)得的平均速度與上面的實(shí)驗(yàn)中小車在下半路程的平均速度是否相等?說(shuō)明原因?!痉治觥啃≤囋谙禄^(guò)程中,到達(dá)中部的速度并不為零,所以讓小車從中部由靜止釋放,到達(dá)底端的時(shí)間,并不等于下半程的時(shí)間,這樣測(cè)得的平均速度與上面的實(shí)驗(yàn)中小車在下半路程的平均速度不相等。實(shí)驗(yàn):測(cè)量小車運(yùn)動(dòng)的平均速度一視頻演示——《測(cè)量小車運(yùn)動(dòng)的平均速度》
如圖是“測(cè)量小車平均速度”的實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)時(shí)讓小車從斜面的A點(diǎn)由靜止滑下,分別測(cè)出小車到達(dá)B、C點(diǎn)的時(shí)間,即可求出不同路段的平均速度。(1)小車所放的斜面應(yīng)保持較_____的坡度,這樣小車在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)間會(huì)___(選填“長(zhǎng)”或“短”)些,便于測(cè)量時(shí)間。(2)小車從斜面頂端運(yùn)動(dòng)到底端的過(guò)程中,小車做的是_____(選填“勻速”或“變速”)直線運(yùn)動(dòng)。(3)小車在AC段的平均速度vAC=_____m/s。(4)若小車經(jīng)過(guò)A點(diǎn)后才開始計(jì)時(shí),vAC的測(cè)量值與真實(shí)值相比會(huì)_____(選填“偏大”、“偏小”或“相等”)。實(shí)驗(yàn):測(cè)量小車運(yùn)動(dòng)的平均速度一小
變速長(zhǎng)
0.16
偏大解析見下頁(yè)
例題1實(shí)驗(yàn):測(cè)量小車運(yùn)動(dòng)的平均速度一
拓展實(shí)驗(yàn):用傳感器測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的速度二第4節(jié)測(cè)量平均速度拓展實(shí)驗(yàn):用傳感器測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的速度二【實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)】(1)測(cè)量小車在斜面上運(yùn)動(dòng)的速度。(2)測(cè)量人的手掌移動(dòng)時(shí)速度的變化情況。【實(shí)驗(yàn)器材】位置傳感器、小車、斜面、計(jì)算機(jī)等。拓展實(shí)驗(yàn):用傳感器測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的速度二【實(shí)驗(yàn)原理】如圖所示,A為可在斜面上自由移動(dòng)的小車,B為固定在斜面一端的傳感器。傳感器利用超聲波可以測(cè)出在不同時(shí)刻小車與它的距離,然后計(jì)算機(jī)再根據(jù)時(shí)間就可以算出運(yùn)動(dòng)的小車在不同位置時(shí)的速度。如果將傳感器放置在合適的位置,實(shí)驗(yàn)者面對(duì)傳感器,前后行走,就可以在計(jì)算機(jī)屏幕上觀察實(shí)驗(yàn)者行走的速度。拓展實(shí)驗(yàn):用傳感器測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的速度二【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】(1)調(diào)節(jié)傳感器的位置,使傳感器的激光對(duì)準(zhǔn)小車,讓小車從斜面上滑下,觀察計(jì)算機(jī)顯示速度波形的變化情況如圖所示。(2)將手掌放在位置傳感器前,來(lái)回移動(dòng)手掌,觀察計(jì)算機(jī)顯示速度波形的變化情況?!緦?shí)驗(yàn)結(jié)論】通過(guò)速度變化圖像,我們發(fā)現(xiàn)小車的速度不斷變大,后減為零。通過(guò)速度變化圖像,我們發(fā)現(xiàn)手掌移動(dòng)的速度在不斷變化.拓展實(shí)驗(yàn):用傳感器測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的速度二視頻演示——《用位置傳感器測(cè)量速度》拓展實(shí)驗(yàn):用傳感器測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的速度二小明同學(xué)用如圖1的裝置研究小車在斜面上的運(yùn)動(dòng).他將小車從坡頂A處?kù)o止釋放,測(cè)出小車從A滑到坡底C處的時(shí)間t1=2.5s;再次將小車從A處?kù)o止釋放,測(cè)出小車從A滑到中點(diǎn)B處的時(shí)間t2=1.8s.(1)通過(guò)小明的測(cè)量數(shù)據(jù)可以判斷,小車在前半程的平均速度_______全程的平均速度.(選填“大于”、“等于”或“小于”)小于
例題2拓展實(shí)驗(yàn):用傳感器測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的速度二(2)小明想測(cè)量小車在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中后半段的平均速度,他的做法是將小車從____處(選填“A”或“B”)靜止釋放,并在B處開始計(jì)時(shí),在C處停止計(jì)時(shí);若小車還沒(méi)到達(dá)B點(diǎn)就已開始計(jì)時(shí),則測(cè)得的平均速度跟真實(shí)值相比偏_________.
A?。?)小車經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)速度不為零,因此測(cè)量小車在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中后半段的平均速度,應(yīng)該將小車從A處?kù)o止釋放,并在B處開始計(jì)時(shí),在C處停止計(jì)時(shí);若小車還沒(méi)到達(dá)B點(diǎn)就已開始計(jì)時(shí),則記錄的時(shí)間偏大,路程不變,由公式v=s/t可知測(cè)得的平均速度跟真實(shí)值相比偏?。煌卣箤?shí)驗(yàn):用傳感器測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的速度二(3)物體運(yùn)動(dòng)的情況還可以通過(guò)另一種辦法即時(shí)測(cè)定、顯現(xiàn)出來(lái).位置傳感器利用超聲波測(cè)出不同時(shí)刻小車與它的距離,計(jì)算機(jī)就可以算出小車在不同位置的速度(如圖2)。屏幕圖象如圖3所示,橫軸為時(shí)間,縱軸為速度,通過(guò)圖象可以看出,t=2.5s時(shí)小車的運(yùn)動(dòng)速度為_____m/s;小車在斜面上滑下時(shí)做___________(選填“勻速直線”、“加速直線”)運(yùn)動(dòng)。
0.8加速直線(3)由圖像可知t=2.5s時(shí)小車的運(yùn)動(dòng)速度為0.8m/s;小車在斜面上滑下時(shí)速度逐漸變大,做加速直線運(yùn)動(dòng).超聲波測(cè)距、測(cè)速三第4節(jié)速度的測(cè)量(1)超聲波在日常生活、生產(chǎn)中,我們常用刻度尺、卷尺等來(lái)測(cè)量物體的長(zhǎng)度。在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中還會(huì)用到超聲波測(cè)距來(lái)測(cè)量距離。超聲波在空氣中的傳播速度約為340m/s。超聲波的指向性強(qiáng),因而經(jīng)常用于距離的測(cè)量、汽車倒車防撞、智能機(jī)器人等領(lǐng)域。1.超聲波測(cè)距超聲波測(cè)距、測(cè)速三(2)超聲波測(cè)距原理如圖所示,發(fā)射器向被測(cè)物發(fā)射超聲波,在發(fā)射的同時(shí)開始計(jì)時(shí)。超聲波傳播過(guò)程中遇到被測(cè)物會(huì)被反射,接收器收到反射波就停止計(jì)時(shí)。根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間t及超聲波傳播的速度v,儀器就能自動(dòng)計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)與被測(cè)物之間的距離s=vt/2。如果被測(cè)物是運(yùn)動(dòng)的物體,超聲波測(cè)量?jī)x還可測(cè)出物體移動(dòng)的速度。超聲波測(cè)距、測(cè)速三(1)區(qū)間測(cè)速“區(qū)間測(cè)速”,就是在兩監(jiān)測(cè)點(diǎn)安裝監(jiān)控和測(cè)速探頭,測(cè)出一輛車通過(guò)兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的時(shí)間,再根據(jù)兩點(diǎn)間的距離算出該車在這一區(qū)間路段的平均車速,如果這個(gè)平均車速超過(guò)了該路段的最高限速,即被判為超速。2.超聲波測(cè)速超聲波測(cè)距、測(cè)速三(2)測(cè)速儀(定點(diǎn)測(cè)速)如圖所示是在高速公路上常見的測(cè)速裝置,其主要部分是一個(gè)測(cè)速儀。其原理如下圖所示,汽車向測(cè)速儀的方向勻速駛來(lái),測(cè)速儀向汽車發(fā)出兩次短促的(超聲波)信號(hào),超聲波信號(hào)遇見汽車前面板,反射回測(cè)速儀。測(cè)速儀根據(jù)汽車在兩次遇到信號(hào)之間所通過(guò)的路程及所用的時(shí)間,由速度公式v=s/t可得出汽車的平均速度。測(cè)速儀超聲波測(cè)距、測(cè)速三動(dòng)畫講解——《超聲波測(cè)距、測(cè)速》超聲波測(cè)距、測(cè)速三高速公路實(shí)現(xiàn)“區(qū)間測(cè)速”全覆蓋。就是測(cè)算出汽車在某一區(qū)間行駛的平均速度,如果超過(guò)了該路段的最高限速,即被判為超速。若監(jiān)測(cè)點(diǎn)A、B相距15km,全程限速,一輛轎車通過(guò)兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的時(shí)間如圖所示。求:(1)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明,采用“區(qū)間測(cè)速”,這輛轎車在該路段會(huì)不會(huì)被判超速?
(2)若要確保通過(guò)AB路段區(qū)間測(cè)速不會(huì)被判超速,則通過(guò)AB路段時(shí)間最短用時(shí)多少s?
解析見下頁(yè)
例題3超聲波測(cè)距、測(cè)速三(1)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明,采用“區(qū)間測(cè)速”,這輛轎車在該路段會(huì)不會(huì)被判超速?(2)若要確保通過(guò)AB路段區(qū)間測(cè)速不會(huì)被判超速,則通過(guò)AB路段時(shí)間最短用時(shí)多少s?(1)轎車通過(guò)兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)所用的時(shí)間為t=10h41min-10h31min=10min=h/6速度為所以這輛轎車在該路段不會(huì)被判超速。
(2)確保通過(guò)AB路段區(qū)間測(cè)速不會(huì)被判超速,此時(shí)最大速度v′=120km/h,則通過(guò)AB路段時(shí)間最短時(shí)間
超聲波測(cè)距、測(cè)速三謝謝聆聽!最后送給我們自己1、教學(xué)的藝術(shù)不在于傳授本領(lǐng),而在于善于激勵(lì)喚醒和鼓舞。
2、把美德、善行傳給你的孩子們,而不是留下財(cái)富,只有這樣
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