華偉

測量物體運動的平均速度實驗是初中物理首個分組實驗，通過自主設(shè)計實驗、收集和分析實驗數(shù)據(jù)等活動，有助于同學(xué)們體會間接測量物理量的方法，提高同學(xué)們的實驗?zāi)芰Α?/p>

[實驗要點]

測量物體運動的平均速度實驗需要掌握以下幾個要點。（1）實驗?zāi)康模河每潭瘸吆屯１頊y量變速運動的平均速度。（2）實驗原理：平均速度的測量需要測量路程和時間，再根據(jù)速度公式（v = [st]）計算。（3）實驗方法：平均速度的測量是通過直接測量路程和時間，然后依據(jù)速度公式求出平均速度，間接獲得測量結(jié)果，屬于間接測量法。（4）實驗注意事項：①測量小車通過的路程時，必須從開始計時的車頭量到計時結(jié)束的車頭位置;②必須在小車下滑的同時開始計時;③為方便計時，要使斜面保持較小的斜度，保證小車在自由下滑時運動不至于太快。

[拓展探究]

（1）斜面的傾角不宜過大或過小的原因：傾角太大會使小車運動太快，不易計時，導(dǎo)致時間測量誤差過大;傾角太小會使小車運動太慢，導(dǎo)致求出的各段平均速度接近。

（2）實驗數(shù)據(jù)記錄表格設(shè)計：根據(jù)實驗要求應(yīng)分別測量小車在斜面上自由下滑時通過全程和上半程的平均速度，因此，實驗數(shù)據(jù)表格內(nèi)容應(yīng)含有：兩段路程、兩段路程對應(yīng)的時間以及兩段路程的平均速度，設(shè)計表格如下表所示。

（3）小車在斜面上的運動狀態(tài)：進一步分析實驗數(shù)據(jù)可知，小車從斜面頂端由靜止運動到底端的過程是變速直線運動，在v-t圖象中是一條過原點的傾斜直線。小車通過上半程、下半程、全程的平均速度的大小關(guān)系為：[v下>v全>v上]。

（4）減小誤差的方法：多次測量求平均值可以有效減小測量誤差。多次測量同一段路程的平均速度時，必須讓小車從斜面的同一位置由靜止開始滑下，且保證金屬片的位置不變。

（5）小車在斜面上運動的過程中下半程的平均速度的測量：測量出小車由斜面頂端自由下滑時通過上半程和全程的路程分別為s1、s2，再測量出小車通過上半程和全程所對應(yīng)的時間分別為t1、t2，則小車運動過程中通過下半程的平均速度為：[v下=s下t下=s2-s1t2-t1]。若將小車從斜面中點由靜止釋放，先測出小車到達斜面底端的時間和路程，再計算出小車運動過程中的平均速度，來測量小車運動過程中通過下半程的平均速度是錯誤的，因為這樣測量的時間不是運動過程中下半程的時間。

[素養(yǎng)提升]

例（2020·山東·棗莊）某實驗小組在“測量物體運動的平均速度”實驗中，讓小球從斜面A點由靜止開始滾下，頻閃照相機記錄了小球在相同時間內(nèi)通過的路程，照片如圖所示，回答下列問題。

（1）依據(jù)照片可判斷，小球在做______________（選填“加速”“減速”或“勻速”）運動。

（2）如果頻閃照相機每隔0.2 s拍攝一次，并測得sAB=5 cm，sBC=15 cm，則小球在BC段的平均速度為 m/s，小球在AC段的平均速度為 m/s。

（3）如圖所示，能說明小球在斜面上運動情況的圖象是______________。

（4）小球在AD段運動過程中，經(jīng)過時間tAD中點時的速度為v1，經(jīng)過路程sAD中點時的速度為v2，則v1______________（選填“>”“<”或“=”）v2。

解析：（1）由圖可知，在相同時間，小球運動的路程越來越大，所以小球在做加速運動。

（2）因為頻閃照相機每隔0.2 s拍攝一次，sAB=5 cm，sBC=15 cm，則小球在BC段的平均速度為：vBC=[sBCtBC]=[0.15 m0.2 s]=0.75 m/s;AC段的距離：sAC= sAB + sBC =5 cm +15 cm=20 cm=0.2 m，AC段所用的時間：tAC = tAB + tBC=0.2 s + 0.2 s=0.4 s，則小球在AC段的平均速度：vAC=[sACtAC]=[0.2 m0.4 s]=0.5 m/s。

（3）由（1）知圖中小球在做加速運動。圖A中隨著時間增加，速度在減小，圖B中隨著時間增加，速度不變，圖C中隨著時間增加，速度在增大，圖D中隨著時間增加，速度先減小后增大。故能說明小球在斜面上運動情況的是圖象C。

（4）由（1）知圖中小球在做加速運動，即小球的速度越來越大，則時間tAD中點未到達路程sAD中點，則v1

答案：（1）加速 （2）0.75 0.5 （3）C （4）<

（作者單位：山東省棗莊市實驗學(xué)校）