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专题四 速度的测量
【典型例题4】小明在水上游乐场游玩时，感觉从滑道上冲下来非常刺激，他想知道物体从斜面上下滑时的速度会怎样变化，于是利用带有刻度的斜面、秒表、小车完成测量小车的平均速度的实验，如图所示。
(1)该实验的原理是。
(2)该实验用到了金属挡板，下列不属于金属挡板作用的是。
A.使斜面保持一定的坡度
B.让小车在一定的位置停下来
(3)实验时为了使运动时间延长，便于测量时间，斜面坡度应较（选填“大”或“小”）。
(4)图中上半段的路程$s_2=$ cm；测得小车在上半段运动的时间$t_2=2\ \mathrm{s}$，则上半段的平均速度$v_2=$ m/s。
(5)实验中，对于如何获取下半程$s_3$的平均速度$v_3$，下列方法最好的是（填选项字母）。
A.小车从B点由静止释放，测出B到C之间的路程$s_3$和运动的时间$t_3$，计算得到$v_3$
B.小车从A点由静止释放，经过B点开始计时，到达C点后测得时间$t_3$，再测量B到C之间的路程$s_3$，计算得到$v_3$
C.不测量，利用全程和上半程的路程$s_1$、$s_2$，时间$t_1$、$t_2$，求得$t_3=t_1-t_2$，$s_3=s_1-s_2$，再计算得到$v_3$
思路导引 (1)实验原理为$v=\dfrac{s}{t}$。
(2)在斜面上放置金属挡板，小车可以在放置金属挡板的位置停下来；使斜面保持一定的坡度不是金属挡板的作用，故选A。
(3)斜面坡度越大，小车沿斜面向下运动得越快，运动的时间会越短，计时会越困难，所以为使计时方便，斜面坡度应小些。
(4)题图中刻度尺的分度值为1 cm，上半段的路程$s_2=80.0\ \mathrm{cm}-40.0\ \mathrm{cm}=40.0\ \mathrm{cm}=0.4\ \mathrm{m}$；上半段的平均速度$v_2=\dfrac{s_2}{t_2}=\dfrac{0.4\ \mathrm{m}}{2\ \mathrm{s}}=0.2\ \mathrm{m/s}$。
(5)小车在下滑过程中，到达B点的速度并不为0，所以让小车从B点由静止释放到达C点的时间并不等于下半程的运动时间，计算得到的结果不正确，故A不符合题意。可以在经过B点时开始计时，但在运动中开始计时，计时误差比较大，计算结果不准确，故B不符合题意。不测量，利用已有数据求得$t_3=t_1-t_2$，$s_3=s_1-s_2$，再计算得到$v_3$，结果比较准确，故C符合题意。
答案 (1)$v=\dfrac{s}{t}$ (2)A (3)小 (4)40.0 0.2 (5)C
【典型例题4】小明在水上游乐场游玩时，感觉从滑道上冲下来非常刺激，他想知道物体从斜面上下滑时的速度会怎样变化，于是利用带有刻度的斜面、秒表、小车完成测量小车的平均速度的实验，如图所示。
(1)该实验的原理是。
(2)该实验用到了金属挡板，下列不属于金属挡板作用的是。
A.使斜面保持一定的坡度
B.让小车在一定的位置停下来
(3)实验时为了使运动时间延长，便于测量时间，斜面坡度应较（选填“大”或“小”）。
(4)图中上半段的路程$s_2=$ cm；测得小车在上半段运动的时间$t_2=2\ \mathrm{s}$，则上半段的平均速度$v_2=$ m/s。
(5)实验中，对于如何获取下半程$s_3$的平均速度$v_3$，下列方法最好的是（填选项字母）。
A.小车从B点由静止释放，测出B到C之间的路程$s_3$和运动的时间$t_3$，计算得到$v_3$
B.小车从A点由静止释放，经过B点开始计时，到达C点后测得时间$t_3$，再测量B到C之间的路程$s_3$，计算得到$v_3$
C.不测量，利用全程和上半程的路程$s_1$、$s_2$，时间$t_1$、$t_2$，求得$t_3=t_1-t_2$，$s_3=s_1-s_2$，再计算得到$v_3$
思路导引 (1)实验原理为$v=\dfrac{s}{t}$。
(2)在斜面上放置金属挡板，小车可以在放置金属挡板的位置停下来；使斜面保持一定的坡度不是金属挡板的作用，故选A。
(3)斜面坡度越大，小车沿斜面向下运动得越快，运动的时间会越短，计时会越困难，所以为使计时方便，斜面坡度应小些。
(4)题图中刻度尺的分度值为1 cm，上半段的路程$s_2=80.0\ \mathrm{cm}-40.0\ \mathrm{cm}=40.0\ \mathrm{cm}=0.4\ \mathrm{m}$；上半段的平均速度$v_2=\dfrac{s_2}{t_2}=\dfrac{0.4\ \mathrm{m}}{2\ \mathrm{s}}=0.2\ \mathrm{m/s}$。
(5)小车在下滑过程中，到达B点的速度并不为0，所以让小车从B点由静止释放到达C点的时间并不等于下半程的运动时间，计算得到的结果不正确，故A不符合题意。可以在经过B点时开始计时，但在运动中开始计时，计时误差比较大，计算结果不准确，故B不符合题意。不测量，利用已有数据求得$t_3=t_1-t_2$，$s_3=s_1-s_2$，再计算得到$v_3$，结果比较准确，故C符合题意。
答案 (1)$v=\dfrac{s}{t}$ (2)A (3)小 (4)40.0 0.2 (5)C
答案
解：
(1) 该实验的原理是 $v=\dfrac{s}{t}$。
(2) 金属挡板的作用是让小车在指定位置停下，无法使斜面保持一定的坡度，故选A。
(3) 斜面坡度较小时，小车下滑速度慢，运动时间更长，便于测量时间，因此斜面坡度应较小。
(4) 由图可知刻度尺的分度值为1 cm，上半段的路程：
$s_2=80.0\ \mathrm{cm}-40.0\ \mathrm{cm}=40.0\ \mathrm{cm}$
换算单位得$s_2=0.4\ \mathrm{m}$，上半段的平均速度：
$v_2=\dfrac{s_2}{t_2}=\dfrac{0.4\ \mathrm{m}}{2\ \mathrm{s}}=0.2\ \mathrm{m/s}$。
(5) 小车从A点下滑经过B点时速度不为零，从B点静止释放测得的时间不等于下半程真实运动时间，A方法误差大；运动过程中经过B点时开始计时，计时误差较大，B方法结果不准确；利用全程和上半程的已有测量数据计算得到下半程的路程和时间，结果更准确，因此最好的方法是C。
(1) 该实验的原理是 $v=\dfrac{s}{t}$。
(2) 金属挡板的作用是让小车在指定位置停下，无法使斜面保持一定的坡度，故选A。
(3) 斜面坡度较小时，小车下滑速度慢，运动时间更长，便于测量时间，因此斜面坡度应较小。
(4) 由图可知刻度尺的分度值为1 cm，上半段的路程：
$s_2=80.0\ \mathrm{cm}-40.0\ \mathrm{cm}=40.0\ \mathrm{cm}$
换算单位得$s_2=0.4\ \mathrm{m}$，上半段的平均速度：
$v_2=\dfrac{s_2}{t_2}=\dfrac{0.4\ \mathrm{m}}{2\ \mathrm{s}}=0.2\ \mathrm{m/s}$。
(5) 小车从A点下滑经过B点时速度不为零，从B点静止释放测得的时间不等于下半程真实运动时间，A方法误差大；运动过程中经过B点时开始计时，计时误差较大，B方法结果不准确；利用全程和上半程的已有测量数据计算得到下半程的路程和时间，结果更准确，因此最好的方法是C。
解析
【分析】
本题是测量小车平均速度的实验题，需结合实验原理、器材作用、操作要求、数据测量方法逐一分析各小问：
1. 测平均速度的核心原理是速度的定义式，即$v=\frac{s}{t}$；
2. 金属挡板的作用是让小车在固定位置停下，便于准确测量路程，而斜面坡度是实验前手动调整的，与挡板无关，据此判断选项；
3. 斜面坡度大小影响小车下滑速度，坡度越小，小车运动越慢，时间越长，越便于测量时间；
4. 读取刻度尺时先确定分度值，计算上半段路程，再结合时间用$v=\frac{s}{t}$计算平均速度；
5. 下半程的时间和路程不能直接从B点释放或中途计时，需利用全程与上半程的差值计算，保证准确性。
【解析】
(1) 测量平均速度的实验原理是速度公式：$\boldsymbol{v=\dfrac{s}{t}}$；
(2) 金属挡板的作用是让小车在指定位置停下，便于确定路程的终点，无法使斜面保持一定坡度，因此不属于其作用的是A，故选$\boldsymbol{A}$；
(3) 斜面坡度越小，小车下滑速度越慢，运动时间越长，越便于测量时间，故填$\boldsymbol{小}$；
(4) 刻度尺分度值为1cm，A点对应刻度为80.0cm，B点对应刻度为40.0cm，故上半段路程$s_2=80.0\ \mathrm{cm}-40.0\ \mathrm{cm}=40.0\ \mathrm{cm}=0.4\ \mathrm{m}$；已知$t_2=2\ \mathrm{s}$，则上半段平均速度$v_2=\dfrac{s_2}{t_2}=\dfrac{0.4\ \mathrm{m}}{2\ \mathrm{s}}=0.2\ \mathrm{m/s}$，故填$\boldsymbol{40.0}$、$\boldsymbol{0.2}$；
(5) 小车从A下滑经过B点时已有速度，从B点静止释放的时间不等于下半程真实时间（A错误）；运动中经过B点计时误差大（B错误）；利用全程$s_1$、$t_1$和上半程$s_2$、$t_2$，通过$s_3=s_1-s_2$、$t_3=t_1-t_2$计算，结果更准确，故选$\boldsymbol{C}$。
【答案】
(1) $v=\dfrac{s}{t}$；(2) A；(3) 小；(4) 40.0；0.2；(5) C
【知识点】
平均速度测量，速度公式应用，刻度尺读数
【点评】
本题为测量平均速度的基础实验题，覆盖实验原理、器材作用、操作要点、数据处理等核心考点，注重实验细节的理解，是初中物理力学实验的典型基础题。
【难度系数】
0.7
本题是测量小车平均速度的实验题，需结合实验原理、器材作用、操作要求、数据测量方法逐一分析各小问：
1. 测平均速度的核心原理是速度的定义式，即$v=\frac{s}{t}$；
2. 金属挡板的作用是让小车在固定位置停下，便于准确测量路程，而斜面坡度是实验前手动调整的，与挡板无关，据此判断选项；
3. 斜面坡度大小影响小车下滑速度，坡度越小，小车运动越慢，时间越长，越便于测量时间；
4. 读取刻度尺时先确定分度值，计算上半段路程，再结合时间用$v=\frac{s}{t}$计算平均速度；
5. 下半程的时间和路程不能直接从B点释放或中途计时，需利用全程与上半程的差值计算，保证准确性。
【解析】
(1) 测量平均速度的实验原理是速度公式：$\boldsymbol{v=\dfrac{s}{t}}$；
(2) 金属挡板的作用是让小车在指定位置停下，便于确定路程的终点，无法使斜面保持一定坡度，因此不属于其作用的是A，故选$\boldsymbol{A}$；
(3) 斜面坡度越小，小车下滑速度越慢，运动时间越长，越便于测量时间，故填$\boldsymbol{小}$；
(4) 刻度尺分度值为1cm，A点对应刻度为80.0cm，B点对应刻度为40.0cm，故上半段路程$s_2=80.0\ \mathrm{cm}-40.0\ \mathrm{cm}=40.0\ \mathrm{cm}=0.4\ \mathrm{m}$；已知$t_2=2\ \mathrm{s}$，则上半段平均速度$v_2=\dfrac{s_2}{t_2}=\dfrac{0.4\ \mathrm{m}}{2\ \mathrm{s}}=0.2\ \mathrm{m/s}$，故填$\boldsymbol{40.0}$、$\boldsymbol{0.2}$；
(5) 小车从A下滑经过B点时已有速度，从B点静止释放的时间不等于下半程真实时间（A错误）；运动中经过B点计时误差大（B错误）；利用全程$s_1$、$t_1$和上半程$s_2$、$t_2$，通过$s_3=s_1-s_2$、$t_3=t_1-t_2$计算，结果更准确，故选$\boldsymbol{C}$。
【答案】
(1) $v=\dfrac{s}{t}$；(2) A；(3) 小；(4) 40.0；0.2；(5) C
【知识点】
平均速度测量，速度公式应用，刻度尺读数
【点评】
本题为测量平均速度的基础实验题，覆盖实验原理、器材作用、操作要点、数据处理等核心考点，注重实验细节的理解，是初中物理力学实验的典型基础题。
【难度系数】
0.7
