初中物理顺利学15:实际测量运动物体的平均速度

百科   2024-08-24 15:43   广东  

一 测量平均速度是什么意思?


你飞快地蹬着自行车,原先在你前面骑着车的人,都一个又一个被你超过了。你心里暗中有一点得意。


这时候我问你(真是讨厌啊):你骑车的平均速度是多少?


你怎样才能知道自己骑车的平均速度呢?很显然,根据平均速度的定义式v=s/t,只要知道了你所走的路程,与你走完这段路程所花的时间,将二者相除,就可以算出你在这段时间内的平均速度。


假设你是在一个休闲锻炼的地方骑车,路上标着0m,100m,200m等等。假设,在你的车经过500m标记线时,你开始大致按照秒的节奏从1开始开始数数,达到700m标记线时,你刚好数到33。


你立即可以估算出你在这段时间内的平均速度:v=200m/33≈6m/s。


这样,你就测量出了你在一段时间内的平均速度(当然这里只是粗略的测量或估测)。


如果你想测量得更准确,你可以用手机上的停表测量时间(注意安全)。


总之,你只要测量出所走的路程以及所用的时间,根据v=s/t,就可算出这段时间内的平均速度。——我们把这叫做测量平均速度。


你发现了吧,测量平均速度,与我们以前测量长度和测量时间有点不一样。


这里,我们是测量出长度和时间,再根据v=s/t计算出平均速度。


物理学中的大部分测量,都属于这种测量。


比如:测量石块的密度时,用天平测量出石块的质量(m),用有水的量筒测量出石块的体积(V),然后根据ρ=m/V计算出石块的密度。(这只是测量石块体积的一种方法,属于八年级上册的内容。在八年级下册,你还会学到其它测量石块密度的方法,不需要测量石块的密度和质量。)


二 测量平均速度的实验


你们在学校要做一个测量小车运动平均速度的实验。

小车是电动小车吗?(否则怎么会运动?)并不是。是让小车从斜面上滑下来。


你们要做的是,测量出小车滑下的距离和所用的时间,然后算出小车运动的平均速度。

小车下滑的距离很容易测准确,因为,我们可以事先在斜面上设定小车的起始位置与终点位置(就像你刚才从500m标记线骑到700m标记线一样),用刻度尺测量出这两个位置之间的长度。


时间的测量比较棘手。


1. 怎样选择斜面坡度。如果斜面的坡度很大,小车从斜面顶端滑到底部的时间会很__(长/短?),这个时间测量起来较为__(容易/困难?)。所以,做这个实验时,斜面的坡度应当__(大/小?)。


2. 为什么使用金属片。用停表测量小车滑行所用的时间时,什么时候按下第一次(启动停表)?什么时候按下第二次(停止计时)?如果按动提前或滞后太多,测量出的时间就不准确。


释放小车时第一次按下停表,这比较容易做准确。释放小车的同学喊:预备,开始!一个放开小车,另一个按下停表,就可以了。


但是,如果眼睛看着小车(车头或车尾,看小车与斜面上的标记怎样对齐)到达终点标记线,再按下停表,这一步有点难度。


为了解决这问题,在终点位置立一块金属片。小车撞击金属片时会发出声音,听到撞击声就按下停表。这样可以把小车滑行的时间测量得比较准确。


测量误差分析:如果释放小车时,停表按下得慢了一点,而小车撞击金属片时,停表按下得很准确,测量出的小车滑行时间会__(大于/小于?)真实值,这样,根据v=s/t算出的平均速度,会比真实值偏__(大/小?)。


操作意外:如果斜面的坡度保持固定,小车的起点A和终点B也保持不变,每次都是把小车从静止释放,多次测量小车的平均速度,你会发现,每次测出的平均速度都是一样的(在误差范围内)。用v0表示这个平均速度。


如果在一次实验时,释放小车时不小心把下车向下推了一下,这次实验测出的平均速度会__(大于/小于/等于?)v0。


进一步的研究:小车的滑行是匀速的吗?


首先,请你根据生活经验猜一下,小车沿斜面下滑时,小车运动得____(越来越快/越来越慢/快慢保持不变)。


假设AB的中点是C。假设当小车从A点滑行到B点时,测出的平均速度为v0;当小车从A点滑行到C点时(把金属片立到C点),测出的平均速度为v1。[注意:小车每次都是从静止释放]


根据生活经验,你预期v1__(大于/小于/等于)v0。(注意,v1实际上就是小车从A滑行到B时,在前半程的平均速度,而v0是全程的平均速度)


如果小车从A下滑到B时,全程的平均速度为v0,前半程的平均速度为v1,后半程的平均速度为v2,那么,你预期这三个速度从小到大的顺序为______。


似异而同:假设把小车从C由静止释放运动到B时,平均速度为V。V与v1的大小关系为何?


你能不能看出,小车从A运动到C,和C运动到B(每次都由静止释放),两次的运动情况是一样的?都是沿着同样的坡度,都是由静止释放,都是下滑同样的距离。所以,V=v1。


今天的内容又是吃力不讨好。我一度想跳过这部分。最后还是“战胜”了自己,完成了。

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