1.4 速度的测量 讲义--2024-2025学年八年级上册物理人教版
2024-08-11
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内容正文:
►第一章 机械运动
1.4 速度的测量
内容索引·常考题型
内容
常考题型
重点01
利用刻度尺和秒表测量小车的平均速度
选择题、填空题、实验题
重点02
“频闪摄影”法研究物体的运动
选择题、填空题、实验题
难点
其他测量方案
选择题、填空题、实验题
■重点01 利用刻度尺和秒表测量小车的平均速度
攻克重点
1.实验原理:平均速度的公式是(s是物体通过的路程,t是通过这一路程所用的时间)。
实验时,用刻度尺测出物体通过的路程s,用停表测出物体通过这段路程所用的时间t,利用公式即可计算出物体在这段时间内(或通过这段路程)的平均速度。
2.实验器材:刻度尺、停表、小车、长木板、小木块、金属片。
3.实验步骤:
(1)使斜面保持较小的坡度,把小车放在斜面的顶端,金属片垂直固定在斜面的底端,用刻度尺测出小车将要通过的路程s1。
(2)用停表测量小车从斜面顶端滑下到撞击金属片所用时间t1,将小车通过的路程s1和所用时间t1填入表格中。
(3)将金属片移至斜面的中部,测出小车到金属片的距离s2和所用时间t2,将数据填入表格对应的位置。
(4)利用公式,分别计算出小车通过斜面全程的平均速度v1和通过上半段路程的平均速度v2,即小车通过斜面全程的平均速度为;小车通过上半段路程的平均速度为:。
(5)整理器材
4.实验分析与结论
计算出小车通过全程的平均速度,通过上半段路程的平均速度,还可以推算出通过下半程的平均速度v3=(s1-s2)/(t1-t2)。
(1)实验分析:①小车在斜面上做变速直线运动,且后半段的平均速度v3>全程的平均速度v1>上半段路程的平均速度v2。②小车全程的平均速度大于它上半段的平均速度,但不是二倍关系。③小车沿斜面下滑的平均速度越来越大,说明小车沿斜面下滑得越来越快。④小车在任意一段路程中的平均速度都小于它在最末端的速度。
(2)实验结论:小车在斜面上做变速直线运动,在不同路段平均速度的大小不同,且从斜面顶端到底端运动速度越来越大。
【典例1】(2024•龙马潭区模拟)某物理兴趣小组用如图所示的实验装置“测量小车运动的平均速度”。将小车从带刻度(分度值为1cm)的斜面顶端A点静止释放,并同时按下电子停表开始计时,图中圆圈内显示了小车位于A、B、C三点的时刻(数字分别表示“时:分:秒”)。则下列说法中不正确的是( )
A.小车下滑过程中做加速运动
B.小车全程下滑的平均速度大小是30.0cm/s
C.小车在BC段下滑的平均速度大小是50.0cm/s
D.如果在A点时,先释放小车,后按下停表开始计时,B、C两点都准确计时,则会使所测AB段的平均速度偏小
【典例2】(2024•伊通县校级开学)如图是“测量小车运动的平均速度”的实验装置。实验时让小车从A点由静止滑下。
(1)以挡板为参照物,下滑的小车是 的。
(2)图中小车在AC段的平均速度vAC= m/s。
(3)实验时,如果小车过了A点才开始计时,则所测AC段的平均速度偏 。
【典例3】(2024春•连州市期中)如图所示是“测量小车运动的平均速度”的实验装置,让小车从斜面的A点由静止释放开始下滑,分别测出小车从A点到达B点和C点的时间,即可测出不同阶段的平均速度。
(1)小车的平均速度是通过 (选填“直接”或“间接”)测量的方法测得的,其测量原理是 。
(2)除了刻度尺,实验中用到的测量工具还有 。
(3)实验测得小车从A滑到B的时间tAB=1.6s,从A滑到C的时间tAC=2.4s,则BC段的平均速度vBC= m/s。
(4)实验时,发现小车的速度很快,不便于测量时间,则应采取的操作是 。
(5)小楠实验时,又选用了形状相同轻重不同的小车,在同一个斜面上做了多次实验,记录数据如表,分析表中数据可知:小车的平均速度与小车的轻重 (选填“有”或“无”)关。
序号
小车的轻重
运动距离/cm
运动时间/s
1
较轻
80.0
2.5
2
较重
80.0
2.5
3
更重
80.0
2.5
方法技巧
1.注意事项
(1)实验装置安装:安装时,斜面倾角要小一点,但不能过小,过小则小车不动,过大就会使小车运动得过快,计时不准确;实验的起、止点间的距离应适当大一点,这样计时和测量路程都更准确一些。
(2)小车释放时:把小车放到斜面顶端,小车应从斜面顶端由静止自由释放。
(3)路程s的测量:小车通过的路程应是从开始时“车头”到结束时“车头”的距离,而不是开始时“车尾”到金属片的距离或者斜面的长度。刻度尺读数时要规范准确。
(4)时间t的测量:测时间时,计时开始与小车释放应是同时的,小车与金属挡板发生碰撞时要马上停止计时,且释放小车和计时由同一人同时完成。停表读数时要规范准确。
(5)计算平均速度:注意平均速度与路程和时间的对应关系。如计算全程的平均速度时,用总路程除以整个过程所用的时间。
2.两个要点
(1)实验时,斜面倾角要小,其原因:斜面倾角应该小些,斜面长度应该长些。斜面倾角越大、长度越短,计时就越短,越不容易,误差越大。所以,为了减小误差,斜面倾角应该小些,斜面长度长些。
(2)金属片的作用:①防止小车滑落;②便于测量和控制小车通过的路程;③便于测量时间。
【温馨提示】
(1)斜面的长度要足够长、坡度要小(注意:坡度也不能过小,否则测出的平均速度大小会过于接近),且测量过程中不能改变斜面的坡度;
(2)要测量哪一段路程的平均速度,就测量其对应的路程及通过这段路程所用时间。
■重点02 “频闪摄影”法研究物体的运动
攻克重点
“频闪摄影”是研究变速运动常用的手段。在暗室中照相机的频闪快门处于常开状态,频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈的闪光,照亮运动的物体,于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置,拍摄相邻的两个位置时中间间隔的时间相等。根据频闪摄影照片可以研究物体的运动情况。
“频闪摄影”又称为“连闪摄影”,在一个画面上记录物体连续运动过程的记录方法。
如图是两个小球运动时的频闪照片示意图,频闪仪每隔0.02s闪光一次,根据该频闪摄影照片,可得甲球在该过程所用的时间为0.02s×5=0.1s,乙球在该过程所用的时间为0.02s×3=0.06s,然后用刻度尺测出各时间段对应的路程,就可以利用速度公式 计算出各段的平均速度,从而判断运动情况。
【典例1】(2024春•姑苏区期末)“测量物体运动的平均速度”实验中,用频闪照相机记录木块的运动过程,如图所示。已知,频闪照相机每隔0.5s拍一张照片,斜面长是42cm,由该照片可估算木块从A运动到B的平均速度最接近( )
A.13cm/s B.18cm/s C.23cm/s D.28cm/s
【典例2】(2024•鹤山市模拟)小明在探究速度的变化时,拍摄了两个小球运动过程的频闪照片,如图所示,闪光时间间隔为1s,图上数字为闪光时刻编号,请根据图中信息回答下列问题。
(1)不可能做匀速直线运动的是小球 (选填“A”或“B”);
(2)小球A和B在第1s至第6s这段时间间隔内的平均速度应为:vA vB(选填“=”“>”或“<”)。
(3)A和B中间的尺子的分度值是 。
【典例3】频闪拍摄是研究物体运动的方式之一、某科创小组用频闪拍摄的方法来“测量小车运动的平均速度”,如图所示,他们用相机每隔0.5s曝光一次,拍摄了小车在斜面上下滑的频闪照片,请根据照片信息回答下列问题:
(1)本实验中刻度尺是测量 的工具,刻度尺的分度值是 cm;
(2)小车从A点到C点的路程sAC= cm,从A点运动到C点所用时间tAC= s,小车在AC段的平均速度vAC= cm/s;
(3)根据照片信息可判断小车做 直线运动(选填“匀速”或“变速”);
(4)如果在A点时,先释放小车,后按下停表开始计时,B、C两点都准确计时,则会使所测AB段的平均速度 (选填“偏大”“不变”或“偏小”)。
方法技巧
频闪摄影特点:
(1)每一张频闪照片,都是由多张照片叠加而成的。
(2)相邻两图之间时间间隔都是相同的。
■难点 其他测量方案
突破难点
1.超声波测距离:装置含有超声波发射装置、接收装置、控制器三部分。超声波发射装置发射一段超声波,遇到障碍物后超声波会发生反射,反射回来的超声波会被接收装置接收。当发射装置发射超声波以后控制器便开始记录时间,当接收装置接收到反射回来的超声波以后控制器停止计时,全程总时间为t。因此就可以测出障碍物离发射装置的距离。
超声波测距离:,t代表全程的总时间。
2.雷达测速:交通警察是采用测速雷达来发现超速并及时提醒司机的.当将测速雷达瞄准行驶车辆时,测速雷达就会显示出该车的瞬时速度,警察就可以判断其是否超速行驶。
3.利用光电门测速:光电门是物理实验中用来测量时间的一种常用设备,它主要由光源和光接收器组成,在物体上安装宽度较窄的不透明的遮光条,当物体通过光电门时,物体上的遮光条会遮住光源,光电门会记录物体通过光电门所用的时间。已知遮光条的宽度或者测出遮光条的宽度,就可根据速度公式求出速度,并且这个速度接近于该位置的瞬时速度。
4.利用纸带测速:类似于频闪摄影,利用打点计时器每间隔相等时间在纸带上打出计数点,根据打出的计数点计算时间,再用刻度尺量出纸带上的距离,就可根据速度公式计算出与纸带相连的物体各段的平均速度。
【典例1】(2024•蚌山区二模)小妮用玩具汽车测量平均速度,让汽车在水平面上沿直线运动,位置传感器每隔0.2s记录一次汽车的位置分别为A、B、C、D(如图所示),由图可知,下列四段平均速度最大的是( )
A.AC段 B.BC段 C.AD段 D.BD段
【典例2】如图所示,这是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图,测速仪B发出并接收超声波脉冲信号,根据发出和接收到的信号的时间差,测出被测物体的速度。B发出的第一个超声波脉冲被小车反射,被B接收,B从发射到接收历时t1=0.40s,B发射并接收第二个超声波脉冲历时t2=0.60s,相邻两次发射超声波脉冲的时间间隔t=1.0s,超声波在空气中传播的速度v=330m/s,若小车是匀速行驶的,则小车运动方向向 ,小车先后两次反射超声波脉冲时间内的路程s= m,小车的速度为 m/s。
【典例3】光电门是物理实验中用来测量时间的一种常用设备。如图甲所示,S是光源,K是光接收器,当有不透明物体通过光电门时,物体会遮住光源,接收器K接收不到光信号,计时器便开始计时,当物体通过后,接收器K重新接收光信号,计时结束,即可记录物体通过光电门所用的时间。如图乙所示,某同学用光电门测量小车沿斜面向下运动的速度,小车上安装有遮光板,A、B是安装在斜面上不同位置的两个光电门。
(1)若小车上的遮光板宽度为d,小车通过光电门时,计时器记录的时间为t,则小车通过光电门的速度v= ;
(2)若已知遮光板宽度,让小车从斜面顶端以一定的初速度开始沿斜面向下运动,两光电门计时器记录的时间分别为、,则小车通过A、B两位置的速度分别为vA= m/s、vB= m/s;
(3)由实验可知:小车沿斜面向下做 (选填“匀速”、“加速”或“减速”)运动。
►第一章 机械运动
1.4 速度的测量
1.如图,“探究小车从斜面下滑时速度的变化”的实验,下列做法中,能有效减少时间测量误差的是( )
A.将斜面等分成更多段 B.适当减小斜面的高度
C.换用质量更大的小车 D.听到撞击挡板声停表
2.(2024•沂水县二模)如图是小华在测量物体运动的速度时,拍摄小球从A点沿直线运动到F点的频闪照片,每隔0.2s闪拍一次。下列分析正确的是( )
A.该刻度尺的分度值为 1cm
B.小球从B点运动到 D点通过的路程为4.5cm
C.小球在DF 段做匀速直线运动
D.小球从C点运动到E点的平均速度为0.15m/s
3.(2024•枣庄一模)“频闪摄影”是研究物体运动时常用的一种实验方法。下列选项是明明同学利用频闪照相机拍摄的四个物体运动时的频闪照片(黑点表示物体的像),其中表示物体可能做匀速直线运动的是( )
A. B.
C. D.
4.(2024•锦江区模拟)如图所示,是甲、乙两个小球同时从左向右运动,每隔0.1s拍下的“频闪照片”,甲、乙两小球在0.2s~0.3s分别从a点运动到b点、从c点运动到d点。分析“频闪照片”,下列说法正确的是( )
A.甲、乙两球都做变速直线运动
B.照片记录的甲球运动时间比乙球运动时间短
C.从开始计时到0.3s时,甲球的平均速度比乙球大
D.甲、乙两球在ab、cd段的运动中,以乙球为参照物,甲球向左运动
5.(2024•大洼区期末)某小组同学要测量小车的平均速度,他们用一个长方体的小木块将长木板的一端垫起,形成一个斜面,如图所示,他们要测量小车从A滑到C的过程中,小车通过AB、BC、AC段的平均速度,图中方框内的数字是小车到达A、B、C三处时电子表的显示。下列说法正确的是( )
A.根据图中的信息可知小车从B点到C点所用的时间tBC=1s
B.如果小车过了A点才开始计时,则测得的平均速度vAC会偏小
C.实验中为了方便计时,应使斜面保持较大的坡度
D.实验中小车做匀速直线运动
6.如图是小明用频闪照相机(每隔0.2s闪拍一次)拍摄到的同一小球从A点沿直线运动到F点的频闪照片。他从A点起始,用刻度尺依次测量小球运动到各点时到A点的距离s,并记录在下表中。以下说法中正确的是( )
位置
A点
B点
C点
D点
E点
F点
s/cm
0
4.4
7.8
10.2
11.6
12.0
A.小球从A点到F点是做匀速直线运动
B.小球在E、F两点间运动的平均速度最大
C.小球从A点运动到F点的平均速度是12cm/s
D.小球从B点运动到E点,通过的路程是7.6cm
7.(2024•常州模拟)小明用玩具汽车测量平均速度,让汽车在斜面上沿直线下滑,位置传感器每隔0.2s记录一次汽车的位置,如图所示。由图可知,汽车从A点运动到C点的路程为 cm,BD段的平均速度为 m/s。
8.如图所示,在测量小车运动的平均速度实验中,让小车从斜面的A点由静止开始下滑并开始计时,分别测出小车到达B点和C点的时间,即可算出小车在各段的平均速度。
(1)图中AB段的距离sAB= cm,测得时间tAB=2s,则AB段的平均速度vAB= cm/s。
(2)如果小车过了B点才停止计时,则测得的平均速度vAB会偏 。
(3)实验中应多次测量,每次测量时必须让小车从 由静止开始下滑。
(4)vBC vAC(填“>”、“<”或“=”)。
9.如图是小华“测量小车的平均速度”的实验装置,实验中让小车从斜面的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)实验所依据的原理是 。
(2)实验时,为了使小车在斜面上运动的时间长些,应 (选填“增大”或“减小”)斜面的坡度,达到便于测量时间,减少实验误差的目的。
(3)小车从A点运动到C点时的路程为sAC= cm,则小车在AC段的平均速度分别是vAC= m/s,小车从B点C点所用时间为 秒。
10.(2024•江西)如表所示是某同学“测量小球运动的速度”的实验报告,请你将报告内容补充完整。
实验目的
测量小球运动的速度
实验原理
实验器材
小球、水平桌面、刻度尺、频闪照相机
实验步骤
(1)一小球在水平桌面上沿直线运动,如图所示是根据频闪照相机拍摄的照片记录的小球运动轨迹,频闪照相机每两次闪光之间的时间间隔相等。
(2)分别测出小球通过的路程:sAB= cm,sBC=31.10cm,sCD=19.70cm;记录这三段路程所对应的时间:tAB=1.0s,tBC=1.0s,tCD=1.0s。
(3)分别计算小球通过这三段路程的平均速度。
实验结论
(1)小球在这三段路程的平均速度分别为:vAB= cm/s,vBC=31.10cm/s,vCD= cm/s。
(2)vAB vCD(选填“>”“<”或“=”),小球在水平桌面上做 (选填“匀速”或“变速”)运动。
安全提示
小球运动时的速度不宜过快,以免小球动能过 ,从桌面掉落时伤人。
11.(2023•宜宾)频闪拍摄是研究物体运动的方式之一。某科创小组用频闪拍摄的方法来“测量小车运动的平均速度”,如图所示,他们用相机每隔0.5s曝光一次,拍摄了小车在斜面上下滑的频闪照片。请根据照片信息回答下列问题。
(1)本实验中刻度尺是测量 的工具,刻度尺的分度值是 cm;
(2)小车从A点到C点的路程sAC= cm,从A点运动到C点所用时间tAC= s,小车在AC段的平均速度vAC= cm/s;
(3)根据照片信息可判断小车做 直线运动(选填“匀速”或“变速”);
(4)小组同学经过进一步分析得出结论:小车在C点的动能 D点的动能(选填“大于”“等于”或“小于”)。
12.如图是一水滴下落过程的示意图,水滴通过AB和BE所用时间均为0.1s。
(1)水滴下落过程中AE段的平均速度是 m/s。
(2)该水滴下落过程是 运动。(选填“匀速直线”或“变速直线”)
(3)水滴下落过程中经过AB段的平均速度为v1,经过BC段的平均速度为v2,则v1 v2(选填“>”、“=”或“<”)。
13.在现实生活中,修路、架桥时若遇山体,可能要对山体进行爆破。为避免发生事故,工人师傅需要测量炸药引线的燃烧速度,请你用学过的知识帮助工人师傅,选择合适的器材测量引线的燃烧速度。
(1)实验器材: 。
(2)实验步骤:
。
(3)引线燃烧速度的表达式 。
14.美丽交城的高层建筑越来越多,电梯的使用频率也越来越高。小新想测量电梯从一层运行到十六层的平均速度的大小,请你设计实验帮她完成。
(1)实验器材: ;
(2)实验步骤: ;
(3)表达式: 。
15.为了保障学生的出行安全,学校门前的街道设置有限速30千米/时的标志牌。有路人反映,经常有车辆超速。在没有安装测速仪的情况下,请设计实验方案,测量驶过校门车辆的速度,并判断车辆是否超速。
(1)实验器材: 。
(2)实验步骤: 。
(3)实验结论: 。
第15页(共15页)
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►第一章 机械运动
1.4 速度的测量
内容索引·常考题型
内容
常考题型
重点01
利用刻度尺和秒表测量小车的平均速度
选择题、填空题、实验题
重点02
“频闪摄影”法研究物体的运动
选择题、填空题、实验题
难点
其他测量方案
选择题、填空题、实验题
■重点01 利用刻度尺和秒表测量小车的平均速度
攻克重点
1.实验原理:平均速度的公式是(s是物体通过的路程,t是通过这一路程所用的时间)。
实验时,用刻度尺测出物体通过的路程s,用停表测出物体通过这段路程所用的时间t,利用公式即可计算出物体在这段时间内(或通过这段路程)的平均速度。
2.实验器材:刻度尺、停表、小车、长木板、小木块、金属片。
3.实验步骤:
(1)使斜面保持较小的坡度,把小车放在斜面的顶端,金属片垂直固定在斜面的底端,用刻度尺测出小车将要通过的路程s1。
(2)用停表测量小车从斜面顶端滑下到撞击金属片所用时间t1,将小车通过的路程s1和所用时间t1填入表格中。
(3)将金属片移至斜面的中部,测出小车到金属片的距离s2和所用时间t2,将数据填入表格对应的位置。
(4)利用公式,分别计算出小车通过斜面全程的平均速度v1和通过上半段路程的平均速度v2,即小车通过斜面全程的平均速度为;小车通过上半段路程的平均速度为:。
(5)整理器材
4.实验分析与结论
计算出小车通过全程的平均速度,通过上半段路程的平均速度,还可以推算出通过下半程的平均速度v3=(s1-s2)/(t1-t2)。
(1)实验分析:①小车在斜面上做变速直线运动,且后半段的平均速度v3>全程的平均速度v1>上半段路程的平均速度v2。②小车全程的平均速度大于它上半段的平均速度,但不是二倍关系。③小车沿斜面下滑的平均速度越来越大,说明小车沿斜面下滑得越来越快。④小车在任意一段路程中的平均速度都小于它在最末端的速度。
(2)实验结论:小车在斜面上做变速直线运动,在不同路段平均速度的大小不同,且从斜面顶端到底端运动速度越来越大。
【典例1】(2024•龙马潭区模拟)某物理兴趣小组用如图所示的实验装置“测量小车运动的平均速度”。将小车从带刻度(分度值为1cm)的斜面顶端A点静止释放,并同时按下电子停表开始计时,图中圆圈内显示了小车位于A、B、C三点的时刻(数字分别表示“时:分:秒”)。则下列说法中不正确的是( )
A.小车下滑过程中做加速运动
B.小车全程下滑的平均速度大小是30.0cm/s
C.小车在BC段下滑的平均速度大小是50.0cm/s
D.如果在A点时,先释放小车,后按下停表开始计时,B、C两点都准确计时,则会使所测AB段的平均速度偏小
【答案】D
【分析】(1)根据图中AB段和BC段的路程和时间关系可知物体的运动状态;
(2)根据速度公式计算小车全程的平均速度;
(3)由图可知小车在下滑过程中BC段的路程和所用的时间,根据速度公式求出小车在下滑过程中BC段的平均速度;
(4)如果让小车过了A点才开始计时,会导致所测时间偏小,根据速度公式可知平均速度的偏差。
【解答】解:A、由图可知,刻度尺的分度值为1dm,则AB段的路程sAB=10.0dm﹣6.0dm=4.0dm=40cm,小车在AB段所用的时间tAB=2s,BC段的路程sBC=6.0dm﹣1.0dm=5.0dm=50cm,小车在BC段所用的时间tBC=1s,根据以上数据可知,小车在AB的运动的路程小于BC段的运动路程,而小车在AB段所用的时间却比BC段所用的时间更长,根据v可知,小车在AB段的平均速度小于BC段的平均速度,所以小车在下滑过程中做加速运动,故A正确;
B、小车全程的平均速度:v30.0cm/s,故B正确;
C、小车在下滑过程中BC段的平均速度:vBC50.0cm/s,故C正确;
D、如果在A点时,先释放小车,后按下停表开始计时,则计时晚了,时间变短,会使所测AB段的平均速度vAB偏大,故D错误。
故选:D。
【点评】本题考查的是测量平均速度的实验探究,主要考查实验数据的分析以及误差的分析,常考题。
【典例2】(2024•伊通县校级开学)如图是“测量小车运动的平均速度”的实验装置。实验时让小车从A点由静止滑下。
(1)以挡板为参照物,下滑的小车是 的。
(2)图中小车在AC段的平均速度vAC= m/s。
(3)实验时,如果小车过了A点才开始计时,则所测AC段的平均速度偏 。
【答案】(1)运动;(2)0.16;(3)大。
【分析】(1)若物体相对于参照物的位置有变化,则物体是运动的,若物体相对于参照物的位置没有变化,则物体是静止的;
(2)刻度尺需要估读到分度值的下一位;先求出AC段的路程和时间,利用平均速度公式v计算求得;
(3)如果过了A点才开始计时,会导致测量时间偏小,根据速度公式分析可得测量的平均速度偏大。
【解答】解:(1)小车下滑时,与挡板的距离越来越小,所以以挡板为参照物,小车的位置发生了变化,因此小车是运动的;
(2)刻度尺的分度值是1cm,需要估读到分度值的下一位,故AB段的距离为:sAB=80.0cm﹣40.0cm=40.0cm;
AC段的距离为:sAC=80.0cm;由图可知AC段的运动时间为:tAC=09:25:20﹣09:25:15=5s;所以AC段的平均速度为:vAC16.0cm/s=0.16m/s;
(3)如果过了A点才开始计时,会导致测量时间偏小,根据速度公式v分析可知,路程一定,时间越小,平均速度越大,故所测AC段的平均速度偏大。
故答案为:(1)运动;(2)0.16;(3)大。
【点评】本题考查的是测量物体平均速度的实验分析和相关计算,难度较小,属于基础性题目。
【典例3】(2024春•连州市期中)如图所示是“测量小车运动的平均速度”的实验装置,让小车从斜面的A点由静止释放开始下滑,分别测出小车从A点到达B点和C点的时间,即可测出不同阶段的平均速度。
(1)小车的平均速度是通过 (选填“直接”或“间接”)测量的方法测得的,其测量原理是 。
(2)除了刻度尺,实验中用到的测量工具还有 。
(3)实验测得小车从A滑到B的时间tAB=1.6s,从A滑到C的时间tAC=2.4s,则BC段的平均速度vBC= m/s。
(4)实验时,发现小车的速度很快,不便于测量时间,则应采取的操作是 。
(5)小楠实验时,又选用了形状相同轻重不同的小车,在同一个斜面上做了多次实验,记录数据如表,分析表中数据可知:小车的平均速度与小车的轻重 (选填“有”或“无”)关。
序号
小车的轻重
运动距离/cm
运动时间/s
1
较轻
80.0
2.5
2
较重
80.0
2.5
3
更重
80.0
2.5
【答案】(1)间接;v;(2)停表(或秒表);(3)0.5;(4)减小斜面的坡度;(5)无。
【分析】(1)测量小车平均速度的原理是:v,所以我们测量的是小车运动的路程和时间,然后通过计算得出小车的平均速度;
(2)我们需要用刻度尺测量小车运动的路程,然后用停表(或秒表)测量小车运动的时间;
(3)实验测得小车从A滑到B的时间tAB=1.6s,从A滑到C的时间tAC=2.4s,计算出小车在BC段运动的时间,图中可以得出BC段的距离,然后根据v计算出小车的平均速度;
(4)如果小车坡度大,小车就会运动的快,所以为了便于测量时间,我们要减小小车的坡度;
(5)根据表格可知,不同重量的小车运动的距离和时间都相同,根据v可知小车的平均速度也相等,据此判断小车的平均速度与轻重的关系。
【解答】(1)测量小车平均速度的原理是:v,所以我们测量的是小车运动的路程和时间,然后通过计算得出小车的平均速度,所以是间接测量;
(2)我们需要用刻度尺测量小车运动的路程,然后用停表(或秒表)测量小车运动的时间;
(3)实验测得小车从A滑到B的时间tAB=1.6s,从A滑到C的时间tAC=2.4s,那么小车在BC段运动的时间为:tBC=tAC﹣tAB=2.4s﹣1.6s=0.8s,
图中可以得出BC段的距离为:sBC=40.0cm=0.4m,
则BC段的平均速度vBC0.5m/s;
(4)如果小车坡度大,小车就会运动的快,所以为了便于测量时间,我们要减小小车的坡度;
(5)根据表格可知,不同重量的小车运动的距离和时间都相同,根据v可知小车的平均速度也相等,所以小车的平均速度与小车的轻重无关。
故答案为:(1)间接;v;(2)停表(或秒表);(3)0.5;(4)减小斜面的坡度;(5)无。
【点评】本题主要考查了测量平均速度的实验,要注意速度公式的应用。
方法技巧
1.注意事项
(1)实验装置安装:安装时,斜面倾角要小一点,但不能过小,过小则小车不动,过大就会使小车运动得过快,计时不准确;实验的起、止点间的距离应适当大一点,这样计时和测量路程都更准确一些。
(2)小车释放时:把小车放到斜面顶端,小车应从斜面顶端由静止自由释放。
(3)路程s的测量:小车通过的路程应是从开始时“车头”到结束时“车头”的距离,而不是开始时“车尾”到金属片的距离或者斜面的长度。刻度尺读数时要规范准确。
(4)时间t的测量:测时间时,计时开始与小车释放应是同时的,小车与金属挡板发生碰撞时要马上停止计时,且释放小车和计时由同一人同时完成。停表读数时要规范准确。
(5)计算平均速度:注意平均速度与路程和时间的对应关系。如计算全程的平均速度时,用总路程除以整个过程所用的时间。
2.两个要点
(1)实验时,斜面倾角要小,其原因:斜面倾角应该小些,斜面长度应该长些。斜面倾角越大、长度越短,计时就越短,越不容易,误差越大。所以,为了减小误差,斜面倾角应该小些,斜面长度长些。
(2)金属片的作用:①防止小车滑落;②便于测量和控制小车通过的路程;③便于测量时间。
【温馨提示】
(1)斜面的长度要足够长、坡度要小(注意:坡度也不能过小,否则测出的平均速度大小会过于接近),且测量过程中不能改变斜面的坡度;
(2)要测量哪一段路程的平均速度,就测量其对应的路程及通过这段路程所用时间。
■重点02 “频闪摄影”法研究物体的运动
攻克重点
“频闪摄影”是研究变速运动常用的手段。在暗室中照相机的频闪快门处于常开状态,频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈的闪光,照亮运动的物体,于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置,拍摄相邻的两个位置时中间间隔的时间相等。根据频闪摄影照片可以研究物体的运动情况。
“频闪摄影”又称为“连闪摄影”,在一个画面上记录物体连续运动过程的记录方法。
如图是两个小球运动时的频闪照片示意图,频闪仪每隔0.02s闪光一次,根据该频闪摄影照片,可得甲球在该过程所用的时间为0.02s×5=0.1s,乙球在该过程所用的时间为0.02s×3=0.06s,然后用刻度尺测出各时间段对应的路程,就可以利用速度公式 计算出各段的平均速度,从而判断运动情况。
【典例1】(2024春•姑苏区期末)“测量物体运动的平均速度”实验中,用频闪照相机记录木块的运动过程,如图所示。已知,频闪照相机每隔0.5s拍一张照片,斜面长是42cm,由该照片可估算木块从A运动到B的平均速度最接近( )
A.13cm/s B.18cm/s C.23cm/s D.28cm/s
【答案】B
【分析】可利用公式v进行平均速度的估测。
【解答】解:由图可知,木块从A运动到B的距离略小于42cm;
木块从A运动到B的时间为0.5s×4=2s;
v21cm/s;
因此木块从A运动到B的平均速度应略小于21cm/s,最接近18cm/s,故ACD错误,B正确。
故选:B。
【点评】此题考查了平均速度的估测,难度不大,属基础题目。
【典例2】(2024•鹤山市模拟)小明在探究速度的变化时,拍摄了两个小球运动过程的频闪照片,如图所示,闪光时间间隔为1s,图上数字为闪光时刻编号,请根据图中信息回答下列问题。
(1)不可能做匀速直线运动的是小球 (选填“A”或“B”);
(2)小球A和B在第1s至第6s这段时间间隔内的平均速度应为:vA vB(选填“=”“>”或“<”)。
(3)A和B中间的尺子的分度值是 。
【答案】(1)A;(2)=;(3)0.2m。
【分析】(1)根据图示判断A、B两球的运动状态。若相同时间内通过的路程相等,则说明物体做匀速直线运动;若相同时间内通过的路程不相等,则说明物体做变速直线运动;
(2)根据图示比较A、B两球在第1s至第6s这段时间间隔内(时刻编号1到7)通过的路程得出结论;
(3)结合刻度尺的分度值解答即可。
【解答】解:(1)由图可知,在相同的时间内A球的路程越来越大,所以A球做的是变速直线运动;在相同的时刻内B球的路程不变,所以B球做的是匀速直线运动;故不可能做匀速直线运动的是小球A。
(2)由图可知,在第1s至第6s这段时间间隔内(时刻编号1到7),相同时间内A球通过的路程等于B球通过的路程,所以A球的平均速度等于B球的平均速度,即vA=vB。
(3)A和B中间的尺子的分度值是0.2m。
故答案为:(1)A;(2)=;(3)0.2m。
【点评】此题考查变速运动与平均速度,关键是从图片中获取相关信息,并利用好控制变量法。
【典例3】频闪拍摄是研究物体运动的方式之一、某科创小组用频闪拍摄的方法来“测量小车运动的平均速度”,如图所示,他们用相机每隔0.5s曝光一次,拍摄了小车在斜面上下滑的频闪照片,请根据照片信息回答下列问题:
(1)本实验中刻度尺是测量 的工具,刻度尺的分度值是 cm;
(2)小车从A点到C点的路程sAC= cm,从A点运动到C点所用时间tAC= s,小车在AC段的平均速度vAC= cm/s;
(3)根据照片信息可判断小车做 直线运动(选填“匀速”或“变速”);
(4)如果在A点时,先释放小车,后按下停表开始计时,B、C两点都准确计时,则会使所测AB段的平均速度 (选填“偏大”“不变”或“偏小”)。
【答案】(1)长度 1.0 (2)40.0 1 40.0 (3)变速 (4)偏大
【解析】(1)在实验室中,刻度尺是测量长度的工具,由图可知,该刻度尺的分度值为1cm。
(2)长度测量是必须要带一位估读值,故从A点到C点的路程sAC=40.0cm;每隔0.5s曝光一次,共曝光2次,时间为1s;由图可知小车在下滑过程中AC段的平均速度大小是。
(3)由于小车在相同的时间内通过的路程不相等,故小车做变速运动。
(4)如果在A点时,先释放小车,后按下停表开始计时,则计时晚了,时间变短,由公式可知,所测AB段的平均速度vAB偏大。
方法技巧
频闪摄影特点:
(1)每一张频闪照片,都是由多张照片叠加而成的。
(2)相邻两图之间时间间隔都是相同的。
■难点 其他测量方案
突破难点
1.超声波测距离:装置含有超声波发射装置、接收装置、控制器三部分。超声波发射装置发射一段超声波,遇到障碍物后超声波会发生反射,反射回来的超声波会被接收装置接收。当发射装置发射超声波以后控制器便开始记录时间,当接收装置接收到反射回来的超声波以后控制器停止计时,全程总时间为t。因此就可以测出障碍物离发射装置的距离。
超声波测距离:,t代表全程的总时间。
2.雷达测速:交通警察是采用测速雷达来发现超速并及时提醒司机的.当将测速雷达瞄准行驶车辆时,测速雷达就会显示出该车的瞬时速度,警察就可以判断其是否超速行驶。
3.利用光电门测速:光电门是物理实验中用来测量时间的一种常用设备,它主要由光源和光接收器组成,在物体上安装宽度较窄的不透明的遮光条,当物体通过光电门时,物体上的遮光条会遮住光源,光电门会记录物体通过光电门所用的时间。已知遮光条的宽度或者测出遮光条的宽度,就可根据速度公式求出速度,并且这个速度接近于该位置的瞬时速度。
4.利用纸带测速:类似于频闪摄影,利用打点计时器每间隔相等时间在纸带上打出计数点,根据打出的计数点计算时间,再用刻度尺量出纸带上的距离,就可根据速度公式计算出与纸带相连的物体各段的平均速度。
【典例1】(2024•蚌山区二模)小妮用玩具汽车测量平均速度,让汽车在水平面上沿直线运动,位置传感器每隔0.2s记录一次汽车的位置分别为A、B、C、D(如图所示),由图可知,下列四段平均速度最大的是( )
A.AC段 B.BC段 C.AD段 D.BD段
【答案】D
【分析】使用刻度尺测量物体的长度时,读数时要估读到分度值的下一位;从图中分别读出各段的路程和所用时间,利用平均速度公式分别求出各段的平均速度,然后比较。
【解答】解:由图可知,此刻度尺的分度值是1mm,
汽车从A点运动到C点的路程为sAC=2.10cm,时间是tAC=2×0.2s=0.4s,
从B点运动到C点的路程为sBC=2.10cm﹣0.50cm=1.60cm,时间是tBC=0.2ss,
从A点运动到D点的路程为sAD=4.50cm,时间是tAD=3×0.2s=0.6s,
从B点运动到D点的路程为sBD=4.50cm﹣0.50cm=4.00cm,时间是tBD=2×0.2s=0.4s,
则汽车在各段的平均速度分别为:
vAC5.25cm/s,
vBC8cm/s,
vAD7.5cm/s,
vBD10cm/s,
比较可知,平均速度最大的是BD段。
故选:D。
【典例2】如图所示,这是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图,测速仪B发出并接收超声波脉冲信号,根据发出和接收到的信号的时间差,测出被测物体的速度。B发出的第一个超声波脉冲被小车反射,被B接收,B从发射到接收历时t1=0.40s,B发射并接收第二个超声波脉冲历时t2=0.60s,相邻两次发射超声波脉冲的时间间隔t=1.0s,超声波在空气中传播的速度v=330m/s,若小车是匀速行驶的,则小车运动方向向 ,小车先后两次反射超声波脉冲时间内的路程s= m,小车的速度为 m/s。
【答案】 右 33 30
【解答】解:由题意可知,B发出的第一个超声波脉冲被小车反射,从发射到接收历时t1=0.40s,B发射并接收第二个超声波脉冲历时t2=0.60s,超声波运行时间变长,所以小车远离测速仪B,故小车向右运动。
由题意可知,第一次超声波从发射到接收历时t1=0.40s,则汽车距离发射源的距离
第二次超声波,从发射到接收历时t2=0.60s,则汽车距离发射源的距离
因此汽车在反射两个超声波信号之间的时间内前进的距离
s=s2-s1=99m-66m=33m
相邻两次发射超声波脉冲的时间间隔t=1.0s,因此汽车在反射两个超声波信号之间的时间
则汽车的速度
【典例3】光电门是物理实验中用来测量时间的一种常用设备。如图甲所示,S是光源,K是光接收器,当有不透明物体通过光电门时,物体会遮住光源,接收器K接收不到光信号,计时器便开始计时,当物体通过后,接收器K重新接收光信号,计时结束,即可记录物体通过光电门所用的时间。如图乙所示,某同学用光电门测量小车沿斜面向下运动的速度,小车上安装有遮光板,A、B是安装在斜面上不同位置的两个光电门。
(1)若小车上的遮光板宽度为d,小车通过光电门时,计时器记录的时间为t,则小车通过光电门的速度v= ;
(2)若已知遮光板宽度,让小车从斜面顶端以一定的初速度开始沿斜面向下运动,两光电门计时器记录的时间分别为、,则小车通过A、B两位置的速度分别为vA= m/s、vB= m/s;
(3)由实验可知:小车沿斜面向下做 (选填“匀速”、“加速”或“减速”)运动。
【答案】(1) (2)0.6 2 (3)加速
【解答】解:(1)小车通过光电门的速度就是小车通过光电门时的平均速度,即。
(2)已知,则,。
(3)小车沿斜面下滑,根据(2)可知,所以小车沿斜面向下做加速运动。
►第一章 机械运动
1.4 速度的测量
1.如图,“探究小车从斜面下滑时速度的变化”的实验,下列做法中,能有效减少时间测量误差的是( )
A.将斜面等分成更多段 B.适当减小斜面的高度
C.换用质量更大的小车 D.听到撞击挡板声停表
2.(2024•沂水县二模)如图是小华在测量物体运动的速度时,拍摄小球从A点沿直线运动到F点的频闪照片,每隔0.2s闪拍一次。下列分析正确的是( )
A.该刻度尺的分度值为 1cm
B.小球从B点运动到 D点通过的路程为4.5cm
C.小球在DF 段做匀速直线运动
D.小球从C点运动到E点的平均速度为0.15m/s
3.(2024•枣庄一模)“频闪摄影”是研究物体运动时常用的一种实验方法。下列选项是明明同学利用频闪照相机拍摄的四个物体运动时的频闪照片(黑点表示物体的像),其中表示物体可能做匀速直线运动的是( )
A. B.
C. D.
4.(2024•锦江区模拟)如图所示,是甲、乙两个小球同时从左向右运动,每隔0.1s拍下的“频闪照片”,甲、乙两小球在0.2s~0.3s分别从a点运动到b点、从c点运动到d点。分析“频闪照片”,下列说法正确的是( )
A.甲、乙两球都做变速直线运动
B.照片记录的甲球运动时间比乙球运动时间短
C.从开始计时到0.3s时,甲球的平均速度比乙球大
D.甲、乙两球在ab、cd段的运动中,以乙球为参照物,甲球向左运动
5.(2024•大洼区期末)某小组同学要测量小车的平均速度,他们用一个长方体的小木块将长木板的一端垫起,形成一个斜面,如图所示,他们要测量小车从A滑到C的过程中,小车通过AB、BC、AC段的平均速度,图中方框内的数字是小车到达A、B、C三处时电子表的显示。下列说法正确的是( )
A.根据图中的信息可知小车从B点到C点所用的时间tBC=1s
B.如果小车过了A点才开始计时,则测得的平均速度vAC会偏小
C.实验中为了方便计时,应使斜面保持较大的坡度
D.实验中小车做匀速直线运动
6.如图是小明用频闪照相机(每隔0.2s闪拍一次)拍摄到的同一小球从A点沿直线运动到F点的频闪照片。他从A点起始,用刻度尺依次测量小球运动到各点时到A点的距离s,并记录在下表中。以下说法中正确的是( )
位置
A点
B点
C点
D点
E点
F点
s/cm
0
4.4
7.8
10.2
11.6
12.0
A.小球从A点到F点是做匀速直线运动
B.小球在E、F两点间运动的平均速度最大
C.小球从A点运动到F点的平均速度是12cm/s
D.小球从B点运动到E点,通过的路程是7.6cm
7.(2024•常州模拟)小明用玩具汽车测量平均速度,让汽车在斜面上沿直线下滑,位置传感器每隔0.2s记录一次汽车的位置,如图所示。由图可知,汽车从A点运动到C点的路程为 cm,BD段的平均速度为 m/s。
8.如图所示,在测量小车运动的平均速度实验中,让小车从斜面的A点由静止开始下滑并开始计时,分别测出小车到达B点和C点的时间,即可算出小车在各段的平均速度。
(1)图中AB段的距离sAB= cm,测得时间tAB=2s,则AB段的平均速度vAB= cm/s。
(2)如果小车过了B点才停止计时,则测得的平均速度vAB会偏 。
(3)实验中应多次测量,每次测量时必须让小车从 由静止开始下滑。
(4)vBC vAC(填“>”、“<”或“=”)。
9.如图是小华“测量小车的平均速度”的实验装置,实验中让小车从斜面的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)实验所依据的原理是 。
(2)实验时,为了使小车在斜面上运动的时间长些,应 (选填“增大”或“减小”)斜面的坡度,达到便于测量时间,减少实验误差的目的。
(3)小车从A点运动到C点时的路程为sAC= cm,则小车在AC段的平均速度分别是vAC= m/s,小车从B点C点所用时间为 秒。
10.(2024•江西)如表所示是某同学“测量小球运动的速度”的实验报告,请你将报告内容补充完整。
实验目的
测量小球运动的速度
实验原理
实验器材
小球、水平桌面、刻度尺、频闪照相机
实验步骤
(1)一小球在水平桌面上沿直线运动,如图所示是根据频闪照相机拍摄的照片记录的小球运动轨迹,频闪照相机每两次闪光之间的时间间隔相等。
(2)分别测出小球通过的路程:sAB= cm,sBC=31.10cm,sCD=19.70cm;记录这三段路程所对应的时间:tAB=1.0s,tBC=1.0s,tCD=1.0s。
(3)分别计算小球通过这三段路程的平均速度。
实验结论
(1)小球在这三段路程的平均速度分别为:vAB= cm/s,vBC=31.10cm/s,vCD= cm/s。
(2)vAB vCD(选填“>”“<”或“=”),小球在水平桌面上做 (选填“匀速”或“变速”)运动。
安全提示
小球运动时的速度不宜过快,以免小球动能过 ,从桌面掉落时伤人。
11.(2023•宜宾)频闪拍摄是研究物体运动的方式之一。某科创小组用频闪拍摄的方法来“测量小车运动的平均速度”,如图所示,他们用相机每隔0.5s曝光一次,拍摄了小车在斜面上下滑的频闪照片。请根据照片信息回答下列问题。
(1)本实验中刻度尺是测量 的工具,刻度尺的分度值是 cm;
(2)小车从A点到C点的路程sAC= cm,从A点运动到C点所用时间tAC= s,小车在AC段的平均速度vAC= cm/s;
(3)根据照片信息可判断小车做 直线运动(选填“匀速”或“变速”);
(4)小组同学经过进一步分析得出结论:小车在C点的动能 D点的动能(选填“大于”“等于”或“小于”)。
12.如图是一水滴下落过程的示意图,水滴通过AB和BE所用时间均为0.1s。
(1)水滴下落过程中AE段的平均速度是 m/s。
(2)该水滴下落过程是 运动。(选填“匀速直线”或“变速直线”)
(3)水滴下落过程中经过AB段的平均速度为v1,经过BC段的平均速度为v2,则v1 v2(选填“>”、“=”或“<”)。
13.在现实生活中,修路、架桥时若遇山体,可能要对山体进行爆破。为避免发生事故,工人师傅需要测量炸药引线的燃烧速度,请你用学过的知识帮助工人师傅,选择合适的器材测量引线的燃烧速度。
(1)实验器材: 。
(2)实验步骤:
。
(3)引线燃烧速度的表达式 。
14.美丽交城的高层建筑越来越多,电梯的使用频率也越来越高。小新想测量电梯从一层运行到十六层的平均速度的大小,请你设计实验帮她完成。
(1)实验器材: ;
(2)实验步骤: ;
(3)表达式: 。
15.为了保障学生的出行安全,学校门前的街道设置有限速30千米/时的标志牌。有路人反映,经常有车辆超速。在没有安装测速仪的情况下,请设计实验方案,测量驶过校门车辆的速度,并判断车辆是否超速。
(1)实验器材: 。
(2)实验步骤: 。
(3)实验结论: 。
参考答案
1.【答案】B
【分析】斜面的坡度越大,小车在斜面上滑下的速度越快,在斜面上运动的时间越短,越不方便测量时间,可从此角度进行考虑。
【解答】解:实验时小车下滑的速度过快,不便于测量时间,因此可减小斜面的倾斜角度。将斜面等分成更多段、换用质量更大的小车、听到撞击挡板声停表均不影响小车的下滑速度,适当减小斜面的高度可减小小车的运动速度,便于测量时间,减少时间测量误差。故ACD错误,B正确。
故选:B。
【点评】此题考查了“探究小车从斜面下滑时速度的变化”的实验中有效减少时间测量误差的方法,需学生认真思考,否则容易出错。
2.【答案】D
【分析】(1)刻度尺的最小刻度值为相邻的刻度线表示的长度;
(2)使用刻度尺测量物体长度时,要观察是否从0刻度线量起,起始端没从0开始,要以某一刻度当作“0”刻度,读出末端刻度值,减去前面的刻度值即为物体长度,注意刻度尺要估读到分度值的下一位;
(3)在相同的时间通过的路程相等的直线运动是匀速直线运动,在相同的时间通过的路程不相等的直线运动是变速运动;由图可知,在相同的时间内,小球运动的路程越来越远,所以可知小球的速度越来越大;
(4)找到从C点到E点小球运动的路程和时间,利用v可以计算出从C点到E点小球运动的平均速度。
【解答】解:A、由图知:刻度尺1cm之间有10个小格,所以1个小格代表的是0.1cm=1mm,即此刻度尺的分度值为1mm,故A错误;
B、由图可知,从B点到D点小球运动的路程:4.50cm﹣0.50cm=4.00cm,故B错误;
C、由图可知,小球在相同的时间内通过的路程不相等,所以小球不是做匀速直线运动,故C错误;
D、由图可知,从C点到E点小球运动的路程:sCE=8.0cm﹣2.00cm=6.00cm=0.0600m,从C点到E点小球运动的时间:tCE=2×0.2s=0.4s,从C点到E点小球运动的平均速度:vCE0.15m/s,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了平均速度的计算以及长度的测量、运动性质的判断,要求学生能从频闪照片中找到相关信息来解题。
3.【答案】A
【分析】做匀速直线运动的物体在相邻的相等的时间内通过的路程相等,并且运动的路线是直线,先分析物体的运动是否为直线,然后分析各选项看各相邻两点间的距离是否相等,判断物体是否做匀速直线运动。
【解答】解:A、物体沿斜上方运动,运动轨迹是直线,相同时间通过的距离相等,物体做匀速直线运动,故A符合题意;
B、物体沿竖直方向向下运动,运动轨迹是直线,相邻两点的距离逐渐变大,物体做加速直线运动,故B不符合题意;
CD、物体运动的路线不是直线,因此物体不是做匀速直线运动,故CD不符合题意;
故选:A。
【点评】频闪照相的时间间隔是相等的,由图判断出物体运动的路线和相邻两点间的距离是否相等,知道做匀速直线运动的物体在相邻的相等时间间隔内的路程相等是解题的关键。
4.【答案】D
【分析】(1)物体的运动路线是直的,在相等的时间内通过的路程相同,物体进行的是匀速直线运动,物体的运动路线是直的,在相同的时间内通过的路程不相同,物体进行的是变速直线运动;
(2)分别计算两球运动的时间,比较即可;
(3)比较两物体速度大小的方法之一:相同的时间比路程;
(4)研究物体的运动时,必须事先选定一个参照物,如果被研究的物体相对于参照物的位置发生了改变,则是运动的;如果被研究的物体相对于参照物的位置没有发生了改变,则是静止的;
【解答】解:A、图甲,甲球在相等的时间内通过的路程相同,甲球做匀速直线运动;图乙,乙球在相等的时间内通过的路程不同,且在相同的时间里,通过的路程越来越长,即速度是越来越大,乙球做变速运动,故A错误;
B、照片记录的甲球运动时间:t甲=5×0.1s=0.5s,乙球运动时间:t乙=3×0.1s=0.3s,照片记录的甲球运动时间比乙球运动时间长,故B错误;
C、从开始计时到0.3s时,甲球通过的路程小于乙球通过的路程,所以甲球的平均速度比乙球小,故C错误;
D、甲、乙两球在ab、cd段的运动中,时间相同,sab<scd,所以vab<vcd,以乙球为参照物,甲球向左运动,故D正确。
故选:D。
【点评】正确读取频闪照片上反映的物理信息是解决问题的关键,照片上两个小点之间的间隙越大,说明速度越快,间隙越小,说明速度越慢。
5.【答案】A
【分析】(1)根据图示解答;
(2)让小车过了A点后才开始计时,会导致时间的测量结果偏小,平均速度会偏大;
(3)斜面倾角越小,小车速度变化越慢,小车运动时间越长,便于时间的测量;
(4)小车在下滑过程速度越来越大,做变速直线运动。
【解答】解:A、根据图中的信息可知小车从B点到C点所用的时间tBC=1s,故A正确;
B、如果让小车过了A点后才开始计时,所计时间偏小,用公式v知,速度偏大,故B错误;
C、实验中为了方便计时,应使斜面保持较小的坡度,故C错误;
D、实验过程中,小车在下滑过程速度越来越大,做变速直线运动,故D错误;
故选:A。
【点评】此题为测量小车运动的平均速度实验,重点考查学生的实验分析能力,难度不大,属于基础知题目。
6.【答案】C
【分析】(1)做直线运动的物体,在相同的时间内,通过的路程的相等的运动是匀速直线运动,相同的时间内,通过的路程不相等的运动是变速直线运动;
(2)平均速度等于总路程除以总时间;
(3)由表格数据可知小球从B点运动到E点,通过的路程;
(4)物体在相同的时间内,运动的路程越小,速度越小。
【解答】解:AB.由图可知,小球从A点到F点相同的时间间隔内运动的距离越来越短,所以是做减速直线运动,所以小球在E、F两点间运动的平均速度最小,故AB不符合题意;
C.由表格知小球从A点运动到F点路程为12.0cm,时间为t=5×0.2s=1s,
所以平均速度为,故C符合题意;
D.小球从B点运动到E点,通过的路程为s′=11.6cm﹣4.4cm=7.2cm,故D不符合题意。
故选:C。
【点评】本题考查匀速直线运动及变速直线运动的性质、平均速度是计算,能从图片、表格中获取有用信息是解题的关键。
7.【答案】2.10;0.1。
【分析】(1)根据刻度值的分度值进行读数,读数时注意要估读到分度值的下一位;
(2)由图读数AC、BD段的路程和BD段所用的时间,利用速度公式计算出BD段的平均速度。
【解答】解:(1)由图可知,刻度尺的分度值为0.1cm=1mm,A点对应的刻度是0.00cm,C点对应的刻度是2.10cm,则汽车从A点运动到C点的路程为2.10cm;
(2)由图可知,汽车在BD段运动的路程sBD=4.50cm﹣0.50cm=4.00cm,汽车在BD段所用的时间tBD=2×0.2s=0.4s;
BD段的平均速度:vBD10.00cm/s=0.1m/s。
故答案为:2.10;0.1。
【点评】本题考查刻度尺的读数、速度公式的应用,是一道基础题。
8.【答案】(1)40.0;20.0;(2)小;(3)同一位置;(4)>。
【分析】(1)根据图像读出AB段的距离,运用公式v求出AB段的平均速度;
(2)让小车过了B点才停止计时,会导致时间的测量结果偏大,平均速度会偏小。
(3)在物理实验中,经常要进行多次测量,其目的有两个:一是为了减小误差;二是为了寻找规律。
每次测量时必须让小车从同一位置由静止开始下滑,保证小车每次通过的距离相等。
(4)根据小车做加速运动,可得上半段、下半段路程的速度大小关系。
【解答】解:(1)小车运动距离sAB=80.0cm﹣40.0cm=40.0cm,tAB=2s,
小车通过AB段的平均速度:v20.0cm/s;
(2)如果让小车过了B点才停止计时,会导致时间的测量结果偏大,由公式v知,平均速度会偏小。
(3)实验中多次测量求平均值的目的是为了减小误差。
实验中应多次测量,应保证小车每次通过的距离相等,故每次测量时必须让小车从同一位置由静止开始下滑。
(4)小车从A到C的过程中做加速运动,速度越来越大,故在BC段的速度大于AC段的速度,即vBC>vAC。
故答案为:(1)40.0;20.0;(2)小;(3)同一位置;(4)>。
【点评】本题考查“测小车的平均速度”的实验,一定学会读出路程和时间,按平均速度的定义代入v求出平均速度。
9.【答案】(1);(2)减小;(3)80.0cm;0.16m/s;2。
【分析】(1)测量小车平均速度的实验,需要测量路程和时间,通过速度公式计算出平均速度;
(2)若要计时方便,应使斜面的坡度小一些,使小车在斜面上通过的时间更长;
(3)从图中可以读出各路程的长度和时间,然后利用速度公式可以计算出速度。
【解答】解:(1)测量小车平均速度的实验,需要测量路程和时间,通过速度公式计算出平均速度,所以实验原理是v;
(2)若要计时方便,应使斜面的坡度小一些,使小车在斜面上通过的时间更长,便于测量时间,以减小测量时间的误差;
(3)由图可知,刻度尺的分度值为1cm,则小车从A点运动到C点时的路程sAC=80.0cm=0.8m;
由图可知,小车从A点运动到C点时的时间tAC=5s,则小车从A点运动到C点时的平均速度:vAC0.16m/s;
由图可知,小车从B点C点所用时间为2s。
故答案为:(1);(2)减小;(3)80.0cm;0.16m/s;2。
【点评】本题考查“测小车的平均速度”的实验,要增大实验的原理,一定学会读出路程和时间,按平均速度的定义求出平均速度。
10.【答案】v;42.40;42.40;19.70;>;变速;大。
【分析】(1)测平均速度的公式为v;
(2)用刻度尺测量物体的长度时,要先确定分度值,如果物体起始端在刻度尺的零刻度线处,则物体末端对应的刻度尺数值即为物体的长度,注意要估读到分度值的下一位;
(3)利用速度公式分别得到小球AB段和CD段的平均速度,通过比较两段速度的大小关系得出小球的运动情况;
(4)物体动能的大小与质量和速度有关,在质量不变时,速度越大,动能越大,能够做的功越多。
【解答】解:(1)实验原理:v;
(2)实验步骤:由图知刻度尺的分度值为0.1cm,A点在零刻度线处,B点数值为42.40cm,则sAB=42.40cm;
(3)实验结论:vAB42.40cm/s,vCD19.70cm/s;
vAB>vCD,小球在水平桌面上做变速运动;
(4)物体动能的大小与质量和速度有关,在质量不变时,速度越大,动能越大,能够做的功越多;小球运动时的速度不宜过快,以免小球动能过大,从桌面掉落时伤人。
故答案为:v;42.40;42.40;19.70;>;变速;大。
【点评】本题考查测量小球平均速度的实验,常考点有实验原理、物体长度的测量、平均速度的计算、速度大小的比较、实验的注意事项等内容,要熟练掌握相关知识点。
11.【答案】(1)长度;1;(2)40.0;1;40.0;(3)变速;(4)小于。
【分析】(1)刻度尺的最小刻度值为相邻的刻度线表示的长度;
(2)由图可知小车从A点运动到C点所用时间和小车从A点到C点的路程;根据速度公式计算小车在AC段的平均速度;
(3)匀速直线运动是指速度大小不变的直线运动;
(4)动能的大小与质量、速度有关。
【解答】解:(1)长度的测量工具是刻度尺,图示刻度尺10cm又分为10个小刻度,故最小刻度值为1cm;
(2)相机每隔0.5s曝光一次,由图可知小车从A点运动到C点所用时间tAC=1s;小车从A点到C点的路程sAC=40.0cm;小车在AC段的平均速度vAC40.0cm/s;
(3)由图知BC段的路程长,但时间相同,所以BC段的平均速度大于AB段的平均速度,因此小车做的是变速运动;
(4)小车做加速运动,小车在C点的速度小于D点的速度,因此小车在C点的动能小于D点的动能。
故答案为:(1)长度;1;(2)40.0;1;40.0;(3)变速;(4)小于。
【点评】斜面上测量小车运动的平均速度的实验主要考查速度公式的灵活运用以及设计实验比较运动的快慢,难度较大。
12.【答案】(1)1;(2)变速直线;(3)<。
【分析】(1)首先确定刻度尺的分度值,然后读出水滴由A位置下落到C位置运动的距离;
已知时间和路程,利用v计算平均速度;
(2)(3)物体在相等的时间内通过的路程都相等,物体做匀速运动;物体在相等的时间内通过的路程不相等,物体做变速运动。
【解答】解:(1)由图可知,刻度尺的分度值为1cm,则水滴由A位置下落到E位置运动的距离为s=20.0cm=0.2m;
则这个过程中水滴下落的平均速度是v1m/s;
水滴通过AB和BE所用时间相等,路程不相等,所以该水滴下落过程是变速直线运动;
(3)水滴下落过程中做加速下落,经过AB段和BC段,路程相等,通过BC的时间小于通过AB的时间,根据v可得,路程相同,时间越小,速度越大,经过AB段的平均速度小于经过BC段的平均速度。
故答案为:(1)1;(2)变速直线;(3)<。
13.【答案】(1)火柴、炸药引线、卷尺、秒表;(2)①取一小段引线,用刻度尺测出两标记间的距离为s;②点燃引线,并计时,测出引线完全烧完所用的时间为t;③引线的燃烧速度为v;(3)v。
【分析】(1)测量长度需要用刻度尺及细棉线,测量时间需要用秒表;
(2)先用刻度尺测出一小段引线的长度s,再用秒表测出燃烧这段引线需要的时间t,根据速度公式v就可算出引线燃烧的速度。
【解答】解:(1)器材:火柴、炸药引线、卷尺、秒表;
(2)步骤:①取一小段引线,用刻度尺测出两标记间的距离为s;
②点燃引线,并计时,测出引线完全烧完所用的时间为t;
③引线的燃烧速度为v;
(3)引线的燃烧速度为v。
故答案为:(1)火柴、炸药引线、卷尺、秒表;(2)①取一小段引线,用刻度尺测出两标记间的距离为s;②点燃引线,并计时,测出引线完全烧完所用的时间为t;③引线的燃烧速度为v;(3)v。
【点评】本题考查了速度公式的计算,弄清所需要测的物理量是解题的关键。
14.【答案】(1)停表、皮尺;(2)①用刻度尺测出一层楼高度为h;②从一层乘坐电梯,保证其他楼层不停,用停表从电梯开始运行计时,到电梯停在十六层时停止计时,记录此段路程所用时间为t;③计算电梯从一层运行到十六层的平均速度;(3)v。
【分析】(1)根据v可知,要测量平均速度需要用停表测量时间,用刻度尺测量路程,据此确定实验器材;
(2)用停表测量时间t,用刻度尺测量路程s,用v算出平均速度,列出表达式;
【解答】解:(1)根据v可知,要测量平均速度需要用停表测量时间,用皮尺测量路程,所以需要的实验器材是停表、皮尺;
(2)实验步骤:
①用刻度尺测出一层楼高度为h;②从一层乘坐电梯,保证其他楼层不停,用停表从电梯开始运行计时,到电梯停在十六层时停止计时,记录此段路程所用时间为t;③计算电梯从一层运行到十六层的平均速度。
(3)由速度公式得出表达式:v。
故答案为:(1)停表、皮尺;(2)①用刻度尺测出一层楼高度为h;②从一层乘坐电梯,保证其他楼层不停,用停表从电梯开始运行计时,到电梯停在十六层时停止计时,记录此段路程所用时间为t;③计算电梯从一层运行到十六层的平均速度;(3)v。
【点评】本题考查了平均速度的测量,设计,掌握平均速度的测量方法是关键。
15.【答案】(1)停表、卷尺;
(2)①在学校门口两边设置A、B两点,用卷尺测出两点之间的距离s;②让一名同学站在A点,另一名同学站在B点;③汽车的车头行驶至A点时,A点处的同学举手示意,同时B点处的同学用停表开始计时,当汽车的车头行驶至B点时,B点处的同学停止计时,记录汽车从A点行驶至B点的时间t;④根据速度公式v计算汽车的平均速度;
(3)若v>30千米/时,则汽车超速;若v≤30千米/时,则汽车没有超速。
【分析】(1)要判断汽车是否超速,应测量汽车的速度,根据速度公式v可知需要测量时间和路程,则需要的实验器材是停表和卷尺;
(2)实验时,应在学校门口设置两个点位,用卷尺测出两个位置之间的距离s,然后当汽车通过时,用停表测量出汽车通过这两个位置的时间t,最后根据速度公式v可以求出汽车的平均速度;
(3)因为标识牌上限速30千米/时,若时速大于30千米/时,则超速,若时速小于或等于30千米/时,则没有超速。
【解答】解:(1)根据速度公式v可知需要测量时间和路程,则需要的实验器材是停表和卷尺;
(2)①在学校门口两边设置A、B两点,用卷尺测出两点之间的距离s;
②让一名同学站在A点,另一名同学站在B点;
③汽车的车头行驶至A点时,A点处的同学举手示意,同时B点处的同学用停表开始计时,当汽车的车头行驶至B点时,B点处的同学停止计时,记录汽车从A点行驶至B点的时间t;
④根据速度公式v计算汽车的平均速度;
(3)若v>30千米/时,则汽车超速;若v≤30千米/时,则汽车没有超速。
【点评】本题考查了测量物体的平均速度设计,难度适中,属于基础性题目。
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