2.4 科学探究：速度的变化-2020-2021学年八年级物理上册同步精品课堂(沪科版)

第二章运动的世界

第四节

科学探究：速度的变化

目标梳理

学习目标

重点难点

1.学会运用科学探究的七个环节进行速度变化的科学探究。

2.学会刻度尺测量路程、停表测量时间在速度探究实验中的应用。

3.掌握速度实验的原理、速度公式的应用及实验注意事项。

4.掌握速度变化的结论。

1．重点：刻度尺的应用，时间测量注意事项。2．难点：速度计算，时间的测量。

知识梳理

科学探究：速度的变化

1．提出问题

小车沿斜面自由地下滑的速度变化情况是怎样的？如何变化的？2．猜想与假设

猜想（1）：小车下滑时速度可能越来越大；猜想（2）：小车下滑时速度可能不变：猜想（3）：上半程的速度比下半程的速度快：猜想（4）：下半程的速度比上半程的速度快。3．设计实验与制订计划（1）选定实验器材：①

、木板、木块、

②

、小车、金属片。

（2）实验原理：

③

（3）实验装置：如图所示

（4）分别测量出上半程、下半程和全程的距离，再测量出小车通过上半程、下半程和全程的时间，最后计算出速度。

4．进行实验与收集证据

（1）首先用木板和木块组成一个斜面，在斜面顶端确定小车的初始位置A ，用刻度尺测量出小车前端到斜面底端B 的距离，由静止释放小车，并记录小车运动到斜面底端的时间。

（2）将金属片固定在斜面上的

④

位置C ，并测量出小车从顶端A 运动到位置C 的距离，由静止

释放小车，并记录小车运动到金属片时的时间。

（3）根据公式t

分别求出AB 段、AC 段、CB 段的平均速度，并记录。记录数据如下：5．分析与论证

分析实验数据可知，小车沿下面下滑的速度是变化的，下滑速度越来越大。在相同的路程上所用的时间不等，中点处的速度

⑤

终点处的速度，终点处的速度

⑥

全程的平均速度。

6．评估

更换不同的实验器材，多次进行测量，得出普遍性规律，避免一次实验具有偶然性。7．交流与合作

（1）实验中，木块的作用？

木块垫在木板下组成斜面装置，木块的位置可以决定斜面的倾斜角大小。（2）斜面的倾斜程度大点好还是小点好？

应使斜面的倾斜程度较小，倾斜度较大时，小车运动很快，在斜面上的时间较短，不方便记录⑦

。

（3）如何准确测量各段的时间？

测量工具用停表，实验前熟练停表的使用，眼睛盯着小车，当小车触碰金属片的瞬间，立即按下停表按钮，尽可能地减小时间测量的

⑧

。

（4）实验中如何减小误差？

本实验中距离比较容易测量，且误差较小，但测量时间时误差较大，可选用稍微⑨

一点的斜面，

并且让斜面稍平一些，使小车下滑的时间稍长一些，可减小误差。

重点梳理

【重点】科学探究速度实验注意事项

1.斜面的坡度（倾斜角）不能太小也不能太大，因为坡度过小时，小车可能到达不到底部，坡度过大时，小车滑动的速度较快，小车在斜面上运动的时间较短，计时不准确，导致实验误差较大，并且整个实验过程中不要改变斜面的坡度。

2.测量时间要反复练习，要做到“车动表开，车到表停”。

3.在应用公式t

v =

计算平均速度时，要注意s 、t 、v 之间的对应关系，不要“张冠李戴”：上半程的路程对应上半程的时间和平均速度，下半程的路程对应下半程的时间和平均速速度，全程的路程对应全程

的时间和平均速度。

4.实验应多次测量，得到普遍性规律。

5.小车运动距离或时间的测量要“头对头”、“尾对尾”。

6.小车从斜面顶端同一高度由静止滑下，便于控制变量，撞击金属片时的速度大小相等。

科学探究速度变化实验中的误差分析

（1）小车经过初始点后开始计时，测量的时间值偏小，速度测量值偏大。

（2）小车经过中点或者终点后停止计时，时间测量值偏大，速度测量值偏小。

（3）斜面坡度过陡，测量时间过小，速度测量值偏大。

如图所示是小宇“测量小车的平均速度”的实验，让小车从斜面的A点由静止滑下，分别测出小车到达B点和C点的时间，即可测出不同路段的平均速度。

（1）该实验的原理是。

（2）实验中需要使用的测量工具是、。

（3）在测量过程中，发现小车下滑的时间较难测出，为了方便计时，应使斜面的坡度较（填“大”或“小”）。

（4）由题图可知，刻度尺的最小分度值为；小车从A运动到C时的路程为cm，小车在AC段的平均速度V AC≈m/s。（结果保留2位小数）

（5）若AB段、BC段、AC段的平均速度分别为V AB、V BC、V AC，则他们从大到小排列依次是。

（6）多次测量时，每次都必须让小车从斜面的由静止开始下滑。

（7）实验中金属片的作用是。

（8）实验时，如果小车过了A点才开始计时，则测量的V AC平均速度会偏（填“大”或“小”）；如果小车过了C点才停止计时，则测量的V AC平均速度会偏（填“大”或“小”）。

（9）根据测量判断，小车在斜面的运动是否为匀速直线运动，说明理由：。

（10）下图能准确反应小车运动情况的是（）

（11）为了测量小车运动过程中下半程的平均速度，某同学让小车从B点由静止释放，测出小车到达C 点的时间，从而计算出小车运动过程中下半程的平均速度。他的做法正确吗？（选填“正确”或“错误”），理由是：。

（12）实验完成后，小宇想增大小车在斜面运动的平均速度，他应该如何改进实验装置？

改进措施：。

【答案】（1）

；（2）刻度尺，停表；（3）小；（4）1，80.0，0.27；（5）V BC ＞V AC ＞V AB ；（6）同一位

置；（7）为了方便计时；（8）大，小；（9）不是，由（5）可知小车在各段的速度不一样，且速度越来越大；（10）C ；（11）错误，因为所测时间不是运动过程中下半程的时间。（12）将支撑斜面的木块向左边稍移。【解析】（1）实验原理是速度公式：t

v =

。（2）路程的测量用刻度尺，时间的测量用停表。

（3）在测量过程中，发现小车下滑的时间较难测出，为了方便计时，应使斜面的坡度较小一些，坡度较大不方便计时。

（4）0~10之间是10个刻度，刻度尺单位是cm ，所以最小刻度为10cm ÷10=1cm ，故分度值为1cm ；根据刻度尺刻度读数为80.0cm ，最后一个0为估读值；据题图可知，t AC =3s ，故m/s 27.0s

8.0t s v AC AC AC ===

。（5）根据速度公式可知，m/s 20.0s 2m 4.0t s v AB AB AB ===

，m/s 40.0s

4.0t s v BC BC BC ===。（6）运用控制变量法，控制同一位置由静止释放，便于精确测量时间，故从同一位置静止释放。（7）当小车触碰金属片的瞬间，同时按下停表，便于精确计时，故方便测量时间。（8）小车过了A 点才开始计时，时间测量偏小，根据t

v =，路程不变，速度测量偏大；小车过了C 点才停止计时，时间测量偏大，根据t

v =

，路程不变，速度测量偏小。（9）不是，由（5）可知小车V BC ＞V AC ＞V AB ，在各段的速度不一样，且越来越大，所以是加速直线运动。（10）小车下滑的速度越来越大，A 选项是静止，故A 错误；B 选项是匀速直线运动，故B 错误；C 选项是速度增大的直选运动，故C 正确；D 选项是匀速直线运动，故D 错误。

（11）错误，因为所测时间不是运动过程中下半程的时间，小车从A 到C 的过程中通过B 点时的速度不

为0，小车通过AC段的时间与AB段的时间之差才是下半程BC段的时间，这样会使速度的测量值偏小。（12）将支撑斜面的木块向左边稍移，这样会使斜面坡度变陡，小车下滑加快。