1.4 速度的测量(4大题型)-2024-2025学年八年级上册物理同步题型分类讲与练(人教版2024)
2024-09-19
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内容正文:
1.4 速度的测量
知识点 1 测量物体的平均速度
1、实验原理: 。
2、实验器材:刻度尺、停表、斜面、小车、金属片、木块。
【注】金属片作用:防止小车下滑;便于准确测量时间。
3、实验步骤:
①将长木板一端用小木块垫起,组成一个坡度较小的斜面。
【注】目的:使小车下滑的速度较小,方便准确计时。
②测距离:把小车放在斜面顶端,测量并记录小车从顶端滑到底端将要通过的路程s1,然后找出小车经过路程中点的位置,并标记和记录上半段路程s2。
③测时间:用停表测量小车从斜面顶端静止释放,下滑到撞击底端的时间t1并记录,然后将金属片安装在中点位置,用停表测量小车从顶端静止释放,下滑到撞击金属片的时间t2。
④计算平均速度: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。
【注意】测量小车运动过程中下半程的平均速度,不可以让小车从中点由静止释放,因为小车从斜面顶点运动到底端,下半程一开始时就有一定的速度,而将小车从中间位置由静止开始释放时,下半程一开始的速度为0。
4、实验结论
小车在斜面上做变速直线运动,在不同的路段上小车的平均速度的大小不同,小车从斜面顶端运动到斜面底端的过程中速度越来越大。
5、误差分析
(1)误差产生的原因
①时间测量出现误差:计时开始或计时停止时因为计时与小车运动不同步产生误差;
【注】例如,当小车过了起始位置才开始计时或者未到达终点就停止计时,会导致测量时间偏小,平均速度偏大。
②路程的测量出现误差。
(2)减小误差的方法
①斜面倾角要小,但不能过小;
②从静止释放小车,并要同步计时;
③长度、时间读数要规范。
知识点2 测量速度的其他方法
1、用传感器测量物体运动的速度
物体运动的情况还可以通过另外一种办法即时测量、显现出来。如图所示A为可在斜面上自由移动的小车,B为固定在斜面一端的传感器。传感器利用超声波可以测出在不同时刻小车与它的距离,然后计算机再根据时间就可以算出运动的小车在不同位置时的速度。
2、超声波测距
在日常生活和生产中,我们通常用刻度尺、卷尺等工具来测量物体的长度在工业生产和科学研究中,还会用到其他一些技术来测量距离,如超声波测距等。
超声波在空气中的传播速度约为340m/s,它具有指向性好、反射能力强、能量集中等特点,因而经常被用于距离的测量、汽车倒车防撞、智能机器人等领域。
超声波测距的原理如图所示。发射器向被测物发射超声波,在发射的同时开始计时,超声波传播过程中遇到被测物会被反射,接收器收到反射波就停止计时。根据计时器记录的时间及超声波传播的速度,仪器就能自动计算出发射点与被测物之间的距离。
3、区间测速
在公路一段固定距离的路段两端分别放置一个摄像头,当车辆经过这两个摄像头时,都会被拍照。系统根据这两张照片的拍摄时刻就能算出车辆通过这段距离的时间,从而用公式算出车辆的平均速度。这就是区间测速的原理。
测量平均速度的实验探究题的四个关键点
①明确实验原理、实验测量方法和实验过程;
②准确把握题意,准确从题图或题表中获取正确有用的信息;
③根据平均速度的计算公式进行计算(要注意s、v和t三者的对应关系);
④记录数据并按题目要求进行分析,得出结论。
题型一 测量小车的平均速度
【例1】(24-25八年级上·山西大同·开学考试)如图所示为小明测量平均速度的实验,让小车从带有刻度(分度值为1mm)的斜面顶端由静止滑下,图中的圆圈是小车到达A、B、C三个位置时电子表的显示时间(圆圈里面的数字分别表示时、分、秒)。
(1)该实验用到的测量工具是 和 ;
(2)该实验是根据公式 进行测量的;
(3)实验中为了方便计时,应使斜面的坡度较 (填“大”或“小”);
(4)AB段小车运动的平均速度 ,BC段小车运动的平均速度 ;
(5)由实验看出,小车在下滑过程中速度越来越 (填“大”或“小”),小车做的 (填“是”或“不是”)匀速直线运动;
(6)在实验前必须熟练使用电子表,如果小车到达C点还没有停止计时,那么所测量的运动速度偏 (填“大”或“小”)。
【变式1-1】(23-24八年级上·四川南充·阶段练习)物理兴趣小组用如图所示的装置“测量小车运动的平均速度”。实验中,他们将小车从带刻度(分度值为1cm)的斜面顶端A点由静止释放(数字分别表示“时∶分∶秒”)。
(1)根据数据可知,小车下滑过程中做 (选填“减速”、“匀速”或“加速”)运动;
(2)小车通过AB段的路程为 cm,通过BC段的平均速度大小为 m/s;
(3)如果在A点时,先释放小车,后按下停表开始计时 (选填“偏大”、“不变”或“偏小”)。
【变式1-2】(24-25八年级上·山东德州·开学考试)某组同学在研究小车沿斜面运动时的速度变化,实验装置如图所示,把小车放在斜面的顶端,让其自由下滑。
(1)该实验的原理是 。
(2)在实验过程中,斜面应该保持 (选填“较大”或“较小”)的坡度,这是为了便于测量 。
(3)在实验中除了要用刻度尺测出s1、s2、s3 外,还需要测量器材是 。
(4)小车在整个运动过程中做 (选填“匀速直线运动”或“变速直线运动”)
(5)在实验中,假设小车通过的全程的速度v1,上半段路程的速度v2,下半段路程的速度v3,则v1,v2,v3的大小关系是 。
【变式1-3】(22-23八年级上·河南安阳·期中)在“测量平均速度”的实验中,装置如图所示,将小车从斜面上端A点由静止释放到达B点,用电子表记录小车的运动时间,图中方框内的数字是电子表的显示(数字分别表示“小时:分:秒”)。
(1)该实验的原理是 ;
(2)实验前必须学会熟练使用停表,如果让小车过了A点才开始计时,则会使所测AB段的平均速度vAB (选填“偏大”、“偏小”或“无影响”);实验时应保持斜面的倾角较 (选填“大”或“小”),这样做的目的是为了便于测量 ;
(3)小车全程的平均速度是 km/h;
(4)下列四个速度随时间的关系图像,能反映出小车下滑运动的是__________。
A.B. C. D.
【变式1-4】(23-24八年级上·河南周口·阶段练习)小冬在“测量小车的平均速度”的实验中,他已经从实验室借到的实验器材有:小车一辆、秒表一块、刻度尺一把、长木板一块、小木块一块。
(1)实验原理是 。
(2)实验中应选择坡度 (选填“较大”或“较小”)的斜面,这样设计是为了实验中便于测量 。
(3)经测量,,,小车从斜面顶端由静止下滑的过程中,秒表记录如图所示,则小车在的平均速度是 。小车全程做的是 (选填“匀速”或“变速”)直线运动。
(4)为了测量小车运动过程中上的平均速度,小冬让小车从B点静止释放,测出小车到达C点的时间,从而计算出小车在上的平均速度。他的做法 (选填“正确”或“不正确”),理由是 。
(5)如果小车过了C点才停止计时,则测得段的平均速度会偏 。(选填“大”或“小”)
【变式1-5】(23-24八年级上·重庆南川·期末)小明在“测小车的平均速度”的实验中,设计了如图所示的实验装置。小车从带刻度(分度值1cm)的斜面顶端由静止下滑,图中的方框是小车到达A、B、C三处时电子表的显示。(数字分别表示小时、分、秒)
(1)该实验的原理是 。
(2)实验中为了方便计时,应使斜面的坡度较 (选填“大”或“小”)。
(3)由实验可以看出,小车在下滑过程中,速度越来越 ,是在做 (选填“匀速直线”或“变速直线”)运动。
(4)金属片的作用是 。
(5)请根据图中信息回答:AB段的路程是:sAB= cm;BC段的速度是:vBC= m/s。
题型二 频闪摄影法测量平均速度
【例2】(23-24八年级下·广东清远·期末)某实验小组用斜面和木块做“测量物体运动的平均速度”实验时,将带刻度的木板做成斜面,小明用频闪照相机记录了木块沿斜面下滑的运动过程。频闪照相机每隔0.5s拍一张照片,照片记录木块在不同时刻的位置如图所示:
(1)由频闪照片可以判断木块在做 (选填“匀速”或“变速”)运动,其理由是 。如果木块过了F点才停止计时,则测得的A到F的平均速度会偏 (选填“大”或“小”);
(2)能反映木块在斜面上运动情况的图像是 。
【变式2-1】(23-24八年级下·广东肇庆·期末)某实验小组在“测量物体运动的平均速度”实验中,让小球从斜面A点由静止开始滚下,频闪照相机记录了小球在相同时间内通过的路程,照片如图甲所示。
(1)依据照片可判断,小球在做 (选填“加速”、“减速”或“匀速”)运动;
(2)如果频闪照相机每隔0.2s拍摄一次,并测得,,则小球在AC段的平均速度为 m/s,合 km/h;
(3)如图乙所示,能说明小球在斜面上运动情况的图像是 ;
【变式2-2】(23-24八年级上·贵州黔西·阶段练习)某实验小组在“测量物体运动的平均速度的实验中,让小球从斜面A点由静止开始滚下,用频闪照相机记录小球在相同时间内通过的路程,如图所示。
(1)若使用秒表进行计时,在实验中应使斜面的坡度较 (选填“大” 或“小”),目的是 ;
(2)依据上图可判断,小球在做 (选填“加速”“减速”或“匀速”)运动;
(3)如果频闪照相机每隔0.1s拍摄一次,由图可知小球在AB段的平均速度为 cm/s,小球在AC段的平均速度为 m/s。
【变式2-3】(23-24八年级上·湖北随州·期中)在探究小球从斜槽顶端下滑过程中,一位同学采用拍频闪照片的方法来记录小球运动的时间和距离,如图所示,是一小球从A点沿直线运动到F点的频闪照片,频闪照相机每隔0.2s闪拍一次,分析照片可知:
(1)由图可知小球在做变速运动,判断依据是 ;
(2)小球从B点运动到D点的平均速度为 m/s;
(3)如下图像中,可能反映出该小球运动状态的是 ;(填图中的选项字母)
A. B.
C. D.
(4)若小球从A点运动到G点(G点位于F点后)过程中,前路程的平均速度为0.2m/s,后路程的平均速度为0.4m/s,则小球全程的平均速度为 。
【变式2-4】(2024·江苏淮安·二模)小明和同学协作用米尺和秒表测量纸锥下落速度,将等大的圆纸片裁去大小不等的扇形,做成多个锥角不等的纸锥,如图所示。
(1)下列是测量纸锥下落速度的几种方案,最合理的是______;
A.先选定一段时间,测量纸锥在这段时间下落的距离:
B.先选定一段距离,再测量纸锥通过这段距离所用的时间;
C.预先不选定时间或距离,直接测定纸锥通过某段距离所用的时间。
(2)在实际操作中,小明发现纸锥下落的 (选填“路程”或“时间”)比较难测量,为了解决此问题,最好选用图中 (选填“甲”、“乙”或“丙”)纸片围成的纸锥进行实验;
(3)小丽用频闪相机每隔0.1s时间曝光一次,拍摄记录纸锥的运动过程,如图丁是小丽用刻度尺测量照片中纸锥从A运动到B距离的情景,测量结果是 cm。若测得所使用的纸锥实际直径与照片纸锥直径比为5∶1,那么纸锥从A到B位置的实际平均速度为 m/s。
题型三 区间测速
【例3】(2024·山东菏泽·三模)一辆小汽车于20:45 驶入一高速公路某区间测速路段的起点。当日21:15驶出终点,全程50km,前一段路程速度为120km/h,后一段路程速度为90km/h。则该汽车在此路段运动的时间为 h,平均速度为 km/h。
【变式3-1】(23-24八年级上·河南商丘·阶段练习)高速路网全面推行区间测速以来,车辆超速(限速120km/h)行驶得到了一定遏制。如图所示,一辆小汽车进入测速路段后,测速设备测得小汽车在通过9.6km的测速区间用时270s,其平均速度为 km/h,该车驾驶员 (选填“会”或“不会”)受到处罚。
【变式3-2】(2022八年级上·全国·竞赛)据统计,全国发生的车祸中有超过四分之一是超速引起的!为此,四川高管近年来加大了道路限速监控管理,一种是“定点测速”,即监测汽车在某点的车速:另一种是“区间测速”,就是计算出汽车在某一区同行驶的平均速度,如果超过了该路段的最高限速,即被判为超速,若监测点A、B相距18km,全程限速120km/h,一辆轿车通过监测点A、B的速度分别为100km/h和110km/h通过两个监测点的时间如图所示。
(1)采用“区间测速”,这辆轿车在该路段会不会被判超速?(请通过计算进行说明)
(2)停在公路旁的公安巡逻车定点测速时,利用超声波可以监测车速:巡逻车上测速仪发出并接收超声波脉冲信号,根据发出和接收到的信号间的时间差,就能测出车速。在图(b)中,P1、P2是测速仪先后发出的超声波信号,n1、m2分别是测速仪检测到的P1、P2经反射后的信号。设测速仪匀速扫描,P1与P2之间的时间间隔为0.9s,超声波在空气中传播的速度为340m/s,假设被测汽车沿直线匀速行驶。求:
①第一次检测到超声波信号时声音传播的路程?
②汽车行驶速度?
【变式3-3】(23-24八年级上·四川泸州·阶段练习)据统计,全国发生的车祸中有超过四分之一是超速引起的!为此,我省近年来在高速公路上加大了道路限速监控管理。一种是“定点测速”,即监测汽车在某点的车速;另一种是“区间测速”,就是测算出汽车在某一区间行驶的平均速度。如果超过了该路段的最高限速,即被判为超速。若监测点AB相距24km,全程限速如图,一辆轿车通过监测点A、B的速度分别为100km/h和110km/h,通过两个监测点的时间如图所示。
(1)说明图中标志牌速度的物理意义,若采用“定点测速”,该轿车通过监测点A、B时会不会被判超速?并说明理由。
(2)采用“区间测速”,这辆轿车在该路段会不会被判超速?(请通过计算进行说明)
(3)若要确保通过AB路段区间测速不会被判超速,则通过该路段时间最短是多少分钟?
【变式3-4】(23-24八年级上·广东广州·期末)如图,某小汽车经过一段长为15km的“区间测速”路段,通过该路段两个监控分别记录该车辆到达“测速起点”和“测速终点”的时间。
(1)该小汽车经过该路段所用时间为 ;
①6h ②6min ③6s
(2)若该路段对小汽车限速120km/h,根据图1数据求出该小汽车通过该路段的平均速度。并判断该车辆是否超速;
(3)车速过快是发生追尾事故的一个原因,原因是从司机发现情况到他开始刹车需要一段反应时间,这段时间内汽车会保持原来的速度前进一段距离,这段距离叫反应距离。若某司机的反应时间为1.5s,他驾驶车辆以60km/h速度行驶,求司机此时的反应距离。
题型四 速度变化的探究实验
【例4】(23-24七年级下·江西宜春·期中)在探究“比较纸锥下落快慢”的活动中,同学们将大小不等的纸锥由同一高度同时释放。
(1)对于纸锥下落前的初始位置,有如图甲、乙所示的两种摆放方式,正确的是图 ;
(2)小明同学通过观察发现在纸锥都没落地前,B纸锥在A纸锥的下面,从而判断 (A/B)纸锥下落得快,这种比较方法实质是相同时间比路程;
(3)实验中发现用秒表测量时间较难,为了便于测量,应该选择纸锥 (A/B)进行实验较好,同时让纸锥从较 (高/低)的位置同时下落;
(4)接着小明所在小组利用相机频闪拍照,探究纸锥竖直下落的快慢情况,照相机每隔曝光一次,拍摄的图片如图丙所示,由此可以判断纸锥下落过程中速度的变化情况是 (不变/先变大后不变/一直变大),在此过程中,纸锥经过图中F点的速度为 ;
(5)小组间交流时,发现不同小组测得不同纸锥从相同高度(足够高)下落的最终速度不同,请提出猜想:纸锥下落的最终速度可能与纸锥的 (写出一条即可)有关。
【变式4-1】(23-24八年级上·上海·阶段练习)打点计时器1秒钟上下振动50次,如图所示是用打点计时器测甲乙两个物体运动时打出的两条纸带。
(1)甲纸带上从a到f点的时间间隔为 秒,乙纸带上从a点到f点的时间间隔为 秒;
(2)从甲乙两条纸带上看,做匀速直线运动的 纸带;(选填“甲”或“乙”)
(3)甲纸带上从a点到c点和乙纸带上从d点到f点所用时间是 的,距离是 的;(均选填“相同”或“不相同”)
(4)比较甲乙两条纸带的打点情况,甲纸带测的物体的运动情况是 的(选填“加速”或“匀速”),乙纸带的运动情况是 (选填“加速”或“匀速”),理由是 。
【变式4-2】(23-24八年级上·江苏宿迁·期末)小明和小文在“研究充水玻璃管中气泡的运动规律”实验中:
(1)小明按甲图用刻度尺和橡皮筋在玻璃管上作好标记,记录气泡从O点运动到各标记处的实验数据:气泡到达B点时的秒表如图乙所示,读数为 ;气泡在AB段运动的平均速度为 m/s;
(2)请根据表格中的实验数据,在图丙中绘制出气泡运动的s—t图像 ;从图象可以看出,气泡上升一段路程之后,相等时间内通过的路程 (选填“近似相等”或“不相等”);运动的路程和时间近似成 比(选填“正”或“反”)。
从O点开始的路程s/cm
0
20
40
60
80
从O点开始计时的时间t/s
0
3.9
11.7
15.6
(3)实验中为便于记录时间,应该使气泡运动的慢一些,请你写出一条改进方法: 。
【变式4-3】(23-24八年级上·江苏南京·期末)如图所示是小明探究玻璃管中气泡运动规律的实验装置.
(1)为了判断气泡是否做匀速直线运动,需要的测量工具是 和 。
(2)实验中,在如图甲玻璃管上应选择线 (选填“A”或“B”)作为起点O更合理。
(3)小明记录的实验数据如表所示:
从О点开始的距离s/cm
0
10
20
30
40
从О点开始的时间t/s
0
1.24
2.50
3.76
5.01
根据实验数据可归纳出:气泡的运动可以近似看做是匀速直线运动,依据是 。
(4)实验结束后,将水倒尽,将一个比管口内径稍小的钢珠从管口由静止开始释放,发现其下落速度越来越大,则他绘制的“路程—时间”图像接近图乙中的 (选填“①”或“②”)。
【变式4-4】(23-24八年级上·河南南阳·阶段练习)降落伞是让人或物体从空中安全降落到地面的一种工具。创新实验小组的同学对“降落伞下降的速度与哪些因素有关”进行了实验探究。
【提出问题】降落伞下降的速度与哪些因素有关?
【猜想与假设】猜想一:降落伞下降的速度与伞面材料有关;
猜想二:降落伞下降的速度与伞面面积有关。
【实验器材】纱布、棉布、防水布、小沙包若干、剪刀、透明胶带、电子秤、 、 ;(均填测量工具)
【进行实验与收集证据】如图所示,将沙包挂在降落伞上,并使它从同一高度自由下落,测量出降落伞下落到地面的时间,实验数据记录如下表。请将表格补充完整: ; ;
组别
伞面材料
伞面面积
伞和重物的总质量
第次
第次
第次
纱布
棉布
防水布
防水布
【分析与论证】分析上表数据,发现降落伞下降的速度与 、 有关。
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1.4 速度的测量
知识点 1 测量物体的平均速度
1、实验原理: 。
2、实验器材:刻度尺、停表、斜面、小车、金属片、木块。
【注】金属片作用:防止小车下滑;便于准确测量时间。
3、实验步骤:
①将长木板一端用小木块垫起,组成一个坡度较小的斜面。
【注】目的:使小车下滑的速度较小,方便准确计时。
②测距离:把小车放在斜面顶端,测量并记录小车从顶端滑到底端将要通过的路程s1,然后找出小车经过路程中点的位置,并标记和记录上半段路程s2。
③测时间:用停表测量小车从斜面顶端静止释放,下滑到撞击底端的时间t1并记录,然后将金属片安装在中点位置,用停表测量小车从顶端静止释放,下滑到撞击金属片的时间t2。
④计算平均速度: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。
【注意】测量小车运动过程中下半程的平均速度,不可以让小车从中点由静止释放,因为小车从斜面顶点运动到底端,下半程一开始时就有一定的速度,而将小车从中间位置由静止开始释放时,下半程一开始的速度为0。
4、实验结论
小车在斜面上做变速直线运动,在不同的路段上小车的平均速度的大小不同,小车从斜面顶端运动到斜面底端的过程中速度越来越大。
5、误差分析
(1)误差产生的原因
①时间测量出现误差:计时开始或计时停止时因为计时与小车运动不同步产生误差;
【注】例如,当小车过了起始位置才开始计时或者未到达终点就停止计时,会导致测量时间偏小,平均速度偏大。
②路程的测量出现误差。
(2)减小误差的方法
①斜面倾角要小,但不能过小;
②从静止释放小车,并要同步计时;
③长度、时间读数要规范。
知识点2 测量速度的其他方法
1、用传感器测量物体运动的速度
物体运动的情况还可以通过另外一种办法即时测量、显现出来。如图所示A为可在斜面上自由移动的小车,B为固定在斜面一端的传感器。传感器利用超声波可以测出在不同时刻小车与它的距离,然后计算机再根据时间就可以算出运动的小车在不同位置时的速度。
2、超声波测距
在日常生活和生产中,我们通常用刻度尺、卷尺等工具来测量物体的长度在工业生产和科学研究中,还会用到其他一些技术来测量距离,如超声波测距等。
超声波在空气中的传播速度约为340m/s,它具有指向性好、反射能力强、能量集中等特点,因而经常被用于距离的测量、汽车倒车防撞、智能机器人等领域。
超声波测距的原理如图所示。发射器向被测物发射超声波,在发射的同时开始计时,超声波传播过程中遇到被测物会被反射,接收器收到反射波就停止计时。根据计时器记录的时间及超声波传播的速度,仪器就能自动计算出发射点与被测物之间的距离。
3、区间测速
在公路一段固定距离的路段两端分别放置一个摄像头,当车辆经过这两个摄像头时,都会被拍照。系统根据这两张照片的拍摄时刻就能算出车辆通过这段距离的时间,从而用公式算出车辆的平均速度。这就是区间测速的原理。
测量平均速度的实验探究题的四个关键点
①明确实验原理、实验测量方法和实验过程;
②准确把握题意,准确从题图或题表中获取正确有用的信息;
③根据平均速度的计算公式进行计算(要注意s、v和t三者的对应关系);
④记录数据并按题目要求进行分析,得出结论。
题型一 测量小车的平均速度
【例1】(24-25八年级上·山西大同·开学考试)如图所示为小明测量平均速度的实验,让小车从带有刻度(分度值为1mm)的斜面顶端由静止滑下,图中的圆圈是小车到达A、B、C三个位置时电子表的显示时间(圆圈里面的数字分别表示时、分、秒)。
(1)该实验用到的测量工具是 和 ;
(2)该实验是根据公式 进行测量的;
(3)实验中为了方便计时,应使斜面的坡度较 (填“大”或“小”);
(4)AB段小车运动的平均速度 ,BC段小车运动的平均速度 ;
(5)由实验看出,小车在下滑过程中速度越来越 (填“大”或“小”),小车做的 (填“是”或“不是”)匀速直线运动;
(6)在实验前必须熟练使用电子表,如果小车到达C点还没有停止计时,那么所测量的运动速度偏 (填“大”或“小”)。
【答案】(1)刻度尺 电子表 (2) (3)小
(4)0.02m/s 0.05m/s (5)大 不是 (6)小
【解析】(1)[1][2]由图可知,实验中需要用刻度尺测量小车运动的距离,用秒表测量小车运动的时间。因此需要用到的测量工具为刻度尺和秒表。
(2)实验原理为速度的定义式: 。
(3)实验中,应使斜面的坡度较小,小车滑行的更慢,所用的时间更长,方便计时。
(4)[1]由图知:AB段的距离是
sAB=10.00cm-6.00cm=4.00cm
所用时间为tAB=2s,小车在AB段的平均速度为
[2]由图知:BC段的距离是
sBC=6.00cm-1.00cm=5.00cm
所用时间为tBC=1s,小车在BC段的平均速度为
(5)[1][2]根据(4)可知,小车下半段的平均速度大于上半段的平均速度,说明其下滑时运动速度越来越大,即小车做加速运动。
(6)如果小车到达C点后还没有停止计时,则计时的时间会比实际的时间长,根据速度公式可知,在路程一定的情况下,平均速度的结果会偏小。
【变式1-1】(23-24八年级上·四川南充·阶段练习)物理兴趣小组用如图所示的装置“测量小车运动的平均速度”。实验中,他们将小车从带刻度(分度值为1cm)的斜面顶端A点由静止释放(数字分别表示“时∶分∶秒”)。
(1)根据数据可知,小车下滑过程中做 (选填“减速”、“匀速”或“加速”)运动;
(2)小车通过AB段的路程为 cm,通过BC段的平均速度大小为 m/s;
(3)如果在A点时,先释放小车,后按下停表开始计时 (选填“偏大”、“不变”或“偏小”)。
【答案】(1)加速 (2)40.0 0.5 (3)偏大
【解析】(1)AB段的路程为
sAB=10.00dm﹣6.00dm=4.00dm=0.400m
小车通过AB段用的时间为2s,AB段的平均速度
BC段的路程为
sBC=6.00dm-1.00dm=5.00dm=50.0cm=0.500m
小车通过BC段用的时间为1s,小车在BC段的平均速度为
因为
故小车下滑过程中做加速运动。
(2)[1]AB段的路程为
sAB=10.00dm﹣6.00dm=4.00dm=40.0cm
[2]BC段的路程为
sBC=6.00dm-1.00dm=5.00dm=50.0cm=0.500m
小车通过BC段用的时间为1s,小车在BC段的平均速度为
(3)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。
【变式1-2】(24-25八年级上·山东德州·开学考试)某组同学在研究小车沿斜面运动时的速度变化,实验装置如图所示,把小车放在斜面的顶端,让其自由下滑。
(1)该实验的原理是 。
(2)在实验过程中,斜面应该保持 (选填“较大”或“较小”)的坡度,这是为了便于测量 。
(3)在实验中除了要用刻度尺测出s1、s2、s3 外,还需要测量器材是 。
(4)小车在整个运动过程中做 (选填“匀速直线运动”或“变速直线运动”)
(5)在实验中,假设小车通过的全程的速度v1,上半段路程的速度v2,下半段路程的速度v3,则v1,v2,v3的大小关系是 。
【答案】(1) (2)较小 小车运动所用的时间
(3)秒表 (4)变速直线运动 (5)
【解析】(1)本实验测量平均速度采用的是一种间接测量法,通过测量小车通过的路程和所用的时间,然后根据速度公式计算平均速度,所以这个实验的原理是。
(2)[1][2]斜面坡度越大,小车沿斜面向下加速运动越快,过某点的时间会越短,计时会越困难,所以斜面保持较小的坡度,是为了便于测量小车运动所用的时间。
(3)据原理可知,此实验中需要测量长度和时间,故可知所需的器材是刻度尺和秒表。
(4)据图可知,每一段小车的运动速度是不同的,所以小车在整个运动过程中做变速直线运动。
(5)由于小车的运动速度越来越大,所以上段路程的速度v2是最小的,小车通过的全程的速度v1是居中的,下半段路程的速度v3是最快的,则v1、v2、v3的大小关系是。
【变式1-3】(22-23八年级上·河南安阳·期中)在“测量平均速度”的实验中,装置如图所示,将小车从斜面上端A点由静止释放到达B点,用电子表记录小车的运动时间,图中方框内的数字是电子表的显示(数字分别表示“小时:分:秒”)。
(1)该实验的原理是 ;
(2)实验前必须学会熟练使用停表,如果让小车过了A点才开始计时,则会使所测AB段的平均速度vAB (选填“偏大”、“偏小”或“无影响”);实验时应保持斜面的倾角较 (选填“大”或“小”),这样做的目的是为了便于测量 ;
(3)小车全程的平均速度是 km/h;
(4)下列四个速度随时间的关系图像,能反映出小车下滑运动的是__________。
A.B. C. D.
【答案】(1) (2)偏大 小 时间 (3)0.72 (4)C
【解析】(1)实验中通过测量小车的速度与时间,再通过得到小车的平均速度,则实验原理是。
(2)[1]如果让小车过了A点才开始计时,测得的运动时间偏大,而路程的测量准确,由得,会使所测AB段的平均速度vAB偏小。
[2][3]实验时应保持斜面的倾角较小,小车在斜面上运动的速度较慢,运动时间较长,这样做的目的是为了便于测量小车的运动时间。
(3)由图示知,小车通过的全部路程为
所用的时间为5秒,所以小车全程的平均速度为
(4)小车在斜面上做匀加速直线运动,v-t图像是一条过原点倾斜向上的直线,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
【变式1-4】(23-24八年级上·河南周口·阶段练习)小冬在“测量小车的平均速度”的实验中,他已经从实验室借到的实验器材有:小车一辆、秒表一块、刻度尺一把、长木板一块、小木块一块。
(1)实验原理是 。
(2)实验中应选择坡度 (选填“较大”或“较小”)的斜面,这样设计是为了实验中便于测量 。
(3)经测量,,,小车从斜面顶端由静止下滑的过程中,秒表记录如图所示,则小车在的平均速度是 。小车全程做的是 (选填“匀速”或“变速”)直线运动。
(4)为了测量小车运动过程中上的平均速度,小冬让小车从B点静止释放,测出小车到达C点的时间,从而计算出小车在上的平均速度。他的做法 (选填“正确”或“不正确”),理由是 。
(5)如果小车过了C点才停止计时,则测得段的平均速度会偏 。(选填“大”或“小”)
【答案】(1) (2)较小 时间 (3)0.5 变速
(4)不正确 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
(5)小
【解析】(1)实验原理是。
(2)[1][2]斜面的倾角越小(坡度越小),小车运动时间越长,便于测量小车的运动时间,所以,实验时,为了便于测量小车的运动时间,实验中应选择坡度较小的斜面。
(3)[1],,则
由图知,,所以小车在上的平均速度为
[2]由图可知,s2为0.4m,s3为0.5m,t2为2s,t3为1s,则
小车在s3上的平均速度大于s2上的平均速度,小车全程做的是变速直线运动。
(4)[1][2]小冬让小车从B点静止释放,测出小车到达C点的时间,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,因此小冬的做法不正确。
(5)如果让小车过了C点才停止计时,所测时间偏大,根据公式可知,测得s1段的平均速度vAC会偏小。
【变式1-5】(23-24八年级上·重庆南川·期末)小明在“测小车的平均速度”的实验中,设计了如图所示的实验装置。小车从带刻度(分度值1cm)的斜面顶端由静止下滑,图中的方框是小车到达A、B、C三处时电子表的显示。(数字分别表示小时、分、秒)
(1)该实验的原理是 。
(2)实验中为了方便计时,应使斜面的坡度较 (选填“大”或“小”)。
(3)由实验可以看出,小车在下滑过程中,速度越来越 ,是在做 (选填“匀速直线”或“变速直线”)运动。
(4)金属片的作用是 。
(5)请根据图中信息回答:AB段的路程是:sAB= cm;BC段的速度是:vBC= m/s。
【答案】(1) (2)小 (3)快 变速直线
(4)能够使小车在同一位置停下 (5)40.0 0.5
【解析】(1)该实验测小车平均速度的实验原理是v=。
(2)斜面坡度越大,小车沿斜面向下加速运动越快,过某点的时间会越短,计时会越困难,所以为使计时方便,斜面坡度应较小。
(3)[1][2]由图可知,分度值为1cm,BC段的路程为
BC段的时间为
BC段的平均速度为
由图可知,分度值为1cm,AB段的距离
AB段的时间为
AB段的平均速度为
则比较AB段和BC段的平均速度可知,小车在下滑过程中,速度越来越快,小车做变速直线运动。
(4)在斜面上放置一个金属片的目的就是让小车在同一位置停下来,便于测出小车行驶相同路程的时间。
(5)[1][2]AB段的距离
sAB=100.0cm−60.0cm=40.0cmBC段的平均速度为
题型二 频闪摄影法测量平均速度
【例2】(23-24八年级下·广东清远·期末)某实验小组用斜面和木块做“测量物体运动的平均速度”实验时,将带刻度的木板做成斜面,小明用频闪照相机记录了木块沿斜面下滑的运动过程。频闪照相机每隔0.5s拍一张照片,照片记录木块在不同时刻的位置如图所示:
(1)由频闪照片可以判断木块在做 (选填“匀速”或“变速”)运动,其理由是 。如果木块过了F点才停止计时,则测得的A到F的平均速度会偏 (选填“大”或“小”);
(2)能反映木块在斜面上运动情况的图像是 。
【答案】(1)变速 见解析 小 (2) C
【解析】(1)[1][2]由图可知,木块下滑过程中,在相等时间内通过的路程越来越大,因此,速度在逐渐变大,做变速运动。
[3]木块过了F点才停止计时,计时会长一些,测量的时间会偏大一些,根据速度公式可知,在路程不变时,时间偏大,测得的平均速度会偏小。
(2)[4]A.图中速度随时间增大而减小,做减速运动,故A不符合题意;
B.图中速度不随时间增大而变化,做匀速运动,故B不符合题意;
C.图中速度随时间增大而增大,做加速运动,故C符合题意;
D.图中速度先减小后增大,故D不符合题意。
故选C。
【变式2-1】(23-24八年级下·广东肇庆·期末)某实验小组在“测量物体运动的平均速度”实验中,让小球从斜面A点由静止开始滚下,频闪照相机记录了小球在相同时间内通过的路程,照片如图甲所示。
(1)依据照片可判断,小球在做 (选填“加速”、“减速”或“匀速”)运动;
(2)如果频闪照相机每隔0.2s拍摄一次,并测得,,则小球在AC段的平均速度为 m/s,合 km/h;
(3)如图乙所示,能说明小球在斜面上运动情况的图像是 ;
【答案】(1)加速 (2) 0.4 2.16 (3) C
【解析】(1)[1]由图甲可知,小球在斜面上运动时,在相同的时间内运动的路程越来越远,所以小球做加速运动,且它的速度越来越大。
(2)[2][3]由图甲可知,小球在AC段经过两个时间间隔,运动的时间为
tAC=0.4sAC段路程为
sAC=6cm+18cm=24cm=0.24m
小球在AC段的平均速度为
(3)[4]根据甲可知,小球在斜面上的运动是加速运动;
A. 图是速度减小的图像,故A不符合题意;
B. 图是匀速运动的图像,故B不符合题意;
C. 图是速度越来越大的加速运动,故C符合题意;
D. 图是速度先减小后增大的变速运动,故D不符合题意。
故选C。
【变式2-2】(23-24八年级上·贵州黔西·阶段练习)某实验小组在“测量物体运动的平均速度的实验中,让小球从斜面A点由静止开始滚下,用频闪照相机记录小球在相同时间内通过的路程,如图所示。
(1)若使用秒表进行计时,在实验中应使斜面的坡度较 (选填“大” 或“小”),目的是 ;
(2)依据上图可判断,小球在做 (选填“加速”“减速”或“匀速”)运动;
(3)如果频闪照相机每隔0.1s拍摄一次,由图可知小球在AB段的平均速度为 cm/s,小球在AC段的平均速度为 m/s。
【答案】(1)小 方便测量小车经过的时间 (2) 加速 (3) 70 0.85
【解析】(1)[1][2]斜面坡度越大,小车沿斜面向下加速运动越快,过某点的时间会越短,计时会越困难,所以为使计时方便,斜面坡度应较缓。
(2)[3]由照片知道,在相同时间,小球运动的距离间隔越来越大,所以小球在做加速运动。
(3)[4]频闪照相机每隔0.1s拍摄一次,刻度尺分度值为1mm,所以AB段路程为sAB=7.0cm,则小球在AB段的平均速度为
[5]AC段路程为,AC段所用的时间为
tAC=2×0.1s=0.2s
则小球在AC段的平均速度为
【变式2-3】(23-24八年级上·湖北随州·期中)在探究小球从斜槽顶端下滑过程中,一位同学采用拍频闪照片的方法来记录小球运动的时间和距离,如图所示,是一小球从A点沿直线运动到F点的频闪照片,频闪照相机每隔0.2s闪拍一次,分析照片可知:
(1)由图可知小球在做变速运动,判断依据是 ;
(2)小球从B点运动到D点的平均速度为 m/s;
(3)如下图像中,可能反映出该小球运动状态的是 ;(填图中的选项字母)
A. B.
C. D.
(4)若小球从A点运动到G点(G点位于F点后)过程中,前路程的平均速度为0.2m/s,后路程的平均速度为0.4m/s,则小球全程的平均速度为 。
【答案】(1)小球在相同的时间内,通过的路程越来越大 (2) 0.1 (3)C (4) 0.25m/s
【解析】(1)[1]由图可知,小球在相同时间间隔内,通过的路程越来越大,所以小球做加速直线运动。
(2)[2]刻度尺示数可知,B、D两点之间的距离为
B、D两点之间的时间为
所以小球从B点运动到D点的平均速度为
(3)[3]由题意知,小球在做加速直线运动。A图说明物体在做减速运动,B图说明物体做匀速直线运动,C图说明物体在做加速运动,D图说明物体先减速后加速,所以C选项符合题意。
故选C。
(4)[4]设总路程为s,则前路程为,用的时间为
同理,后路程为,用的时间为
物体全程运动平均速度为
【变式2-4】(2024·江苏淮安·二模)小明和同学协作用米尺和秒表测量纸锥下落速度,将等大的圆纸片裁去大小不等的扇形,做成多个锥角不等的纸锥,如图所示。
(1)下列是测量纸锥下落速度的几种方案,最合理的是______;
A.先选定一段时间,测量纸锥在这段时间下落的距离:
B.先选定一段距离,再测量纸锥通过这段距离所用的时间;
C.预先不选定时间或距离,直接测定纸锥通过某段距离所用的时间。
(2)在实际操作中,小明发现纸锥下落的 (选填“路程”或“时间”)比较难测量,为了解决此问题,最好选用图中 (选填“甲”、“乙”或“丙”)纸片围成的纸锥进行实验;
(3)小丽用频闪相机每隔0.1s时间曝光一次,拍摄记录纸锥的运动过程,如图丁是小丽用刻度尺测量照片中纸锥从A运动到B距离的情景,测量结果是 cm。若测得所使用的纸锥实际直径与照片纸锥直径比为5∶1,那么纸锥从A到B位置的实际平均速度为 m/s。
【答案】(1)B (2)时间 甲 (3)10.10 1.2625
【解析】(1)因为纸片在空中下落时距离不好测量,固定距离后通过测量时间就可以求速度,所以方案B比较好。
(2)[1][2]纸锥下落快,时间较难测量,可以换用锥角较大的纸锥,增大空气阻力。故选甲。
(3)[1]图中刻度尺的分度值为0.1cm,则A到B的距离是
10.60cm-0.50cm=10.10cm
[2]图中A到B所用的时间为
0.1s×4=0.4s
A到B实际距离为
sAB=50.50cm=0.505mA到B实际平均速度
题型三 区间测速
【例3】(2024·山东菏泽·三模)一辆小汽车于20:45 驶入一高速公路某区间测速路段的起点。当日21:15驶出终点,全程50km,前一段路程速度为120km/h,后一段路程速度为90km/h。则该汽车在此路段运动的时间为 h,平均速度为 km/h。
【答案】 0.5 100
【解析】[1] 汽车在此路段运动的时间为
[2] 平均速度为
【变式3-1】(23-24八年级上·河南商丘·阶段练习)高速路网全面推行区间测速以来,车辆超速(限速120km/h)行驶得到了一定遏制。如图所示,一辆小汽车进入测速路段后,测速设备测得小汽车在通过9.6km的测速区间用时270s,其平均速度为 km/h,该车驾驶员 (选填“会”或“不会”)受到处罚。
【答案】 128 会
【解析】[1][2]汽车平均速度为
该道路限速120km/h,当前行驶的速度超过最大限速,因此会受到处罚。
【变式3-2】(2022八年级上·全国·竞赛)据统计,全国发生的车祸中有超过四分之一是超速引起的!为此,四川高管近年来加大了道路限速监控管理,一种是“定点测速”,即监测汽车在某点的车速:另一种是“区间测速”,就是计算出汽车在某一区同行驶的平均速度,如果超过了该路段的最高限速,即被判为超速,若监测点A、B相距18km,全程限速120km/h,一辆轿车通过监测点A、B的速度分别为100km/h和110km/h通过两个监测点的时间如图所示。
(1)采用“区间测速”,这辆轿车在该路段会不会被判超速?(请通过计算进行说明)
(2)停在公路旁的公安巡逻车定点测速时,利用超声波可以监测车速:巡逻车上测速仪发出并接收超声波脉冲信号,根据发出和接收到的信号间的时间差,就能测出车速。在图(b)中,P1、P2是测速仪先后发出的超声波信号,n1、m2分别是测速仪检测到的P1、P2经反射后的信号。设测速仪匀速扫描,P1与P2之间的时间间隔为0.9s,超声波在空气中传播的速度为340m/s,假设被测汽车沿直线匀速行驶。求:
①第一次检测到超声波信号时声音传播的路程?
②汽车行驶速度?
【答案】(1)不会被判超速;(2)①51m,②20m/s
【解析】解:(1)图中所示轿车在该路段所用的时间是
所以轿车在该路段的速度
所以这辆轿车在该路段不会被判超速;
(2)①P1、P2的间隔的刻度值为4.5个格,时间长为0.9s,已知,测速仪第一次发出超声波后经0.15s到达了汽车处,而信号从汽车处返回测速仪,也行驶了0.15s;
第一次检测到超声波信号时声音传播的路程为
②P2、之间间隔的刻度值1个格,,测速仪第二次发出超声波时,经过了0.1s到达了汽车处,而信号从汽车处返回测速仪,也行驶了0.1s;
测速仪第一次发出的信号从汽车处返回到测速仪时,汽车距测速仪
第二次发出的信号从汽车处返回到测速仪时,汽车距测速仪
因此汽车在两次与信号相遇的过程中,行驶了
这17m共用了
所以汽车的车速为
答:(1)这辆轿车在该路段不会被判超速;
(2)①第一次检测到超声波信号时声音传播的路程为51m;②汽车行驶速度为20m/s。
【变式3-3】(23-24八年级上·四川泸州·阶段练习)据统计,全国发生的车祸中有超过四分之一是超速引起的!为此,我省近年来在高速公路上加大了道路限速监控管理。一种是“定点测速”,即监测汽车在某点的车速;另一种是“区间测速”,就是测算出汽车在某一区间行驶的平均速度。如果超过了该路段的最高限速,即被判为超速。若监测点AB相距24km,全程限速如图,一辆轿车通过监测点A、B的速度分别为100km/h和110km/h,通过两个监测点的时间如图所示。
(1)说明图中标志牌速度的物理意义,若采用“定点测速”,该轿车通过监测点A、B时会不会被判超速?并说明理由。
(2)采用“区间测速”,这辆轿车在该路段会不会被判超速?(请通过计算进行说明)
(3)若要确保通过AB路段区间测速不会被判超速,则通过该路段时间最短是多少分钟?
【答案】(1)不会,见解析;(2)会;(3)12min
【解析】解:(1)由图可知,此路段限速120km/h,轿车通过监测点A、B的速度分别为100km/h和110km/h,都小于120km/h,所以不会被判超速。
(2)由图可知经过该路段的时间是
监测点AB相距24km,则平均速度
所以会被判为超速。
(3)若要确保通过AB路段区间测速不会被判超速,通过该路段时间最短,则要以最快速度行驶,则最短时间为
答:(1)采用“定点测速”,该轿车通过监测点A、B时不会被判超速,因为汽车经过两点的速度小于限速;
(2)该车行驶的平均速度大于120km/h,采用“区间测速”,这辆轿车在该路段会被判超速;
(3)若要确保通过AB路段区间测速不会被判超速,则通过该路段时间最短是12分钟。
【变式3-4】(23-24八年级上·广东广州·期末)如图,某小汽车经过一段长为15km的“区间测速”路段,通过该路段两个监控分别记录该车辆到达“测速起点”和“测速终点”的时间。
(1)该小汽车经过该路段所用时间为 ;
①6h ②6min ③6s
(2)若该路段对小汽车限速120km/h,根据图1数据求出该小汽车通过该路段的平均速度。并判断该车辆是否超速;
(3)车速过快是发生追尾事故的一个原因,原因是从司机发现情况到他开始刹车需要一段反应时间,这段时间内汽车会保持原来的速度前进一段距离,这段距离叫反应距离。若某司机的反应时间为1.5s,他驾驶车辆以60km/h速度行驶,求司机此时的反应距离。
【答案】(1)②;(2)150km/h,超速;(3)25m
【解析】解:(1)车通过该路段用的时间为
故选②。
(2)车通过该路段的平均速度为
车速超过了120km/h,已经超速。
(3)车的反应距离为
答:(1)车通过该路段所用时间为6min;
(2)车子已经超速;
(3)反应距离为25m。
题型四 速度变化的探究实验
【例4】(23-24七年级下·江西宜春·期中)在探究“比较纸锥下落快慢”的活动中,同学们将大小不等的纸锥由同一高度同时释放。
(1)对于纸锥下落前的初始位置,有如图甲、乙所示的两种摆放方式,正确的是图 ;
(2)小明同学通过观察发现在纸锥都没落地前,B纸锥在A纸锥的下面,从而判断 (A/B)纸锥下落得快,这种比较方法实质是相同时间比路程;
(3)实验中发现用秒表测量时间较难,为了便于测量,应该选择纸锥 (A/B)进行实验较好,同时让纸锥从较 (高/低)的位置同时下落;
(4)接着小明所在小组利用相机频闪拍照,探究纸锥竖直下落的快慢情况,照相机每隔曝光一次,拍摄的图片如图丙所示,由此可以判断纸锥下落过程中速度的变化情况是 (不变/先变大后不变/一直变大),在此过程中,纸锥经过图中F点的速度为 ;
(5)小组间交流时,发现不同小组测得不同纸锥从相同高度(足够高)下落的最终速度不同,请提出猜想:纸锥下落的最终速度可能与纸锥的 (写出一条即可)有关。
【答案】(1)甲 (2)B (3)A 高 (4)先变大后不变 0.05
(5) 锥角
【解析】(1)[1]纸锥落地时是下端接触地面,因此要控制下落的高度相同,应选甲图摆放方式。
(2)[2]因为两个纸锥从同一高度同时释放,该过程中两个纸锥运动的时间是相同的,但B纸锥在下边意味着B纸锥下落得快, B纸锥的路程大于A纸锥的路程,因此是相同时间比较路程。
(3)[3][4]纸锥下落的太快不利于测量下落的时间,因此要选下落比较慢的A纸锥,同时适当的增加高度来增加运动的时间,即从较高的位置同时下落。
(4)[5][6]由丙图分析可知从A位置到E位置过程中,相同时间间隔但路程越来越大,该过程纸锥运动的速度越来越快,而从E位置到G位置,相同时间间隔路程相同,该过程中做匀速运动,因此纸锥下落过程中速度是先变大后不变;从E位置到F位置共用时0.2s,运动的距离为1.0cm,可以求F点的速度为
(5)[7]由图甲中的可发现,A、B两个纸锥的锥角是不同的,使得A、B下落的最终速度不同,因此纸锥下落的最终速度可能与纸锥的锥角有关。
【变式4-1】(23-24八年级上·上海·阶段练习)打点计时器1秒钟上下振动50次,如图所示是用打点计时器测甲乙两个物体运动时打出的两条纸带。
(1)甲纸带上从a到f点的时间间隔为 秒,乙纸带上从a点到f点的时间间隔为 秒;
(2)从甲乙两条纸带上看,做匀速直线运动的 纸带;(选填“甲”或“乙”)
(3)甲纸带上从a点到c点和乙纸带上从d点到f点所用时间是 的,距离是 的;(均选填“相同”或“不相同”)
(4)比较甲乙两条纸带的打点情况,甲纸带测的物体的运动情况是 的(选填“加速”或“匀速”),乙纸带的运动情况是 (选填“加速”或“匀速”),理由是 。
【答案】(1) 0.1 0.1 (2)乙 (3)相同 不同
(4)加速 匀速 见解析
【解析】(1)[1]打点计时器1秒钟上下振动50次,则打点计时器每打两个点的时间间隔为
甲纸带上从a到f点之间有5个时间间隔,则时间为
[2]乙纸带上从a点到f点之间有5个时间间隔,则时间也为0.1s。
(2)[3]乙纸带上每两个点间的距离相同,间隔时间相同,由可知,乙做匀速直线运动。
(3)[4]甲纸带上从a点到c点和乙纸带上从d点到f点所用时间是相同的,因为a点到c点和从d点到f点间的时间间隔均为2个时间间隔。
[5]从a到f点,甲乙的路程相同,时间相同,说明平均速度相同,甲做加速运动,乙做匀速运动,所以甲开始的速度小于乙的速度,即甲纸带上从a点到c点的速度小于乙纸带上从d点到f点的速度,因此甲纸带上从a点到c点经过的路程小于乙纸带上从d点到f点经过的路程。
(4)[6][7][8]由图可知,每两点间时间间隔相同,甲每两点间的距离逐渐变大,所以甲做加速运动,乙每两点的距离相同,所以做匀速运动。
【变式4-2】(23-24八年级上·江苏宿迁·期末)小明和小文在“研究充水玻璃管中气泡的运动规律”实验中:
(1)小明按甲图用刻度尺和橡皮筋在玻璃管上作好标记,记录气泡从O点运动到各标记处的实验数据:气泡到达B点时的秒表如图乙所示,读数为 ;气泡在AB段运动的平均速度为 m/s;
(2)请根据表格中的实验数据,在图丙中绘制出气泡运动的s—t图像 ;从图象可以看出,气泡上升一段路程之后,相等时间内通过的路程 (选填“近似相等”或“不相等”);运动的路程和时间近似成 比(选填“正”或“反”)。
从O点开始的路程s/cm
0
20
40
60
80
从O点开始计时的时间t/s
0
3.9
11.7
15.6
(3)实验中为便于记录时间,应该使气泡运动的慢一些,请你写出一条改进方法: 。
【答案】(1)7.9s 0.05
(2)见解析 近似相等 正 (3) 见解析
【解析】(1)[1]由乙图可知,分针指在0和1之间,偏向0,读0分钟;秒表盘1个大格分为10个小格,1小格0.1s,秒针指在7.9s刻度线上,故秒表的读数为7.9s。
[2]由甲图可知,AB段的距离为
结合表中内容可知,AB段的时间为
则气泡在AB段运动的平均速度为
(2)[3]由表中数据,描点绘制出气泡运动的s—t图像,如图所示
[4]从图象可以看出,气泡上升一段路程之后,在允许的误差范围之内,相等时间内通过的路程近似相等。
[5]从图像可以看出,路程随着运动时间的增加而增加,且图像是经过原点的直线,故运动的路程和时间之间近似成正比关系。
(3)[6]要测量气泡运动的路程和时间,由日常生活中的经验可知,物体运动的越慢,越易于测量时间,所以应使气泡在管内运动得慢一些,改进的方法是将玻璃管倾斜放置。
【变式4-3】(23-24八年级上·江苏南京·期末)如图所示是小明探究玻璃管中气泡运动规律的实验装置.
(1)为了判断气泡是否做匀速直线运动,需要的测量工具是 和 。
(2)实验中,在如图甲玻璃管上应选择线 (选填“A”或“B”)作为起点O更合理。
(3)小明记录的实验数据如表所示:
从О点开始的距离s/cm
0
10
20
30
40
从О点开始的时间t/s
0
1.24
2.50
3.76
5.01
根据实验数据可归纳出:气泡的运动可以近似看做是匀速直线运动,依据是 。
(4)实验结束后,将水倒尽,将一个比管口内径稍小的钢珠从管口由静止开始释放,发现其下落速度越来越大,则他绘制的“路程—时间”图像接近图乙中的 (选填“①”或“②”)。
【答案】(1)刻度尺 秒表 (2)B (3)相同时间内通过的路程相等 (4) ②
【解析】(1)[1][2]为了判断气泡是否做匀速直线运动,需要测量气泡运动的路程和时间,所以测量工具需要刻度尺和秒表。
(2)[3]因为气泡开始运动的短时间内不能看做匀速运动,故选择B作为运动的起点合理。
(3)[4]根据实验数据可知,气泡每过相同时间,通过的路程近似相同,所以它的运动可近似看做匀速直线运动。
(4)[5]钢珠从管口由静止开始释放,发现其下落速度越来越快,说明单位时间内通过的路程越来越大,其图像应向上弯曲,接近图乙中的②。
【变式4-4】(23-24八年级上·河南南阳·阶段练习)降落伞是让人或物体从空中安全降落到地面的一种工具。创新实验小组的同学对“降落伞下降的速度与哪些因素有关”进行了实验探究。
【提出问题】降落伞下降的速度与哪些因素有关?
【猜想与假设】猜想一:降落伞下降的速度与伞面材料有关;
猜想二:降落伞下降的速度与伞面面积有关。
【实验器材】纱布、棉布、防水布、小沙包若干、剪刀、透明胶带、电子秤、 、 ;(均填测量工具)
【进行实验与收集证据】如图所示,将沙包挂在降落伞上,并使它从同一高度自由下落,测量出降落伞下落到地面的时间,实验数据记录如下表。请将表格补充完整: ; ;
组别
伞面材料
伞面面积
伞和重物的总质量
第次
第次
第次
纱布
棉布
防水布
防水布
【分析与论证】分析上表数据,发现降落伞下降的速度与 、 有关。
【答案】 刻度尺 停表 下落时间 平均值 伞面材料 伞面面积
【解析】实验器材:[1][2]实验中需要测量降落伞降落的高度和所用的时间,故需要用到刻度尺和停表。
进行实验与收集证据:[3][4]实验中需要测量降落伞降落所用的时间,单次测量时间误差较大,故处填写“下落时间”,处填写“平均值”。
分析与论证:[5][6]分析数据和可知,当降落伞的伞面面积、伞和重物的总质量相同,材料不同时,纱布的下降速度较快,而棉布的下降速度较慢,因此可知降落伞下降的速度与伞面材料有关;分析数据和可知,当降落伞的材料、伞和重物的总质量相同,面积不同时,面积小的下降速度较快,面积大的下降速度较慢,因此可知降落伞下降的速度与伞面面积有关。
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