内容正文:
第6讲 机械运动
【知识清单】
考点1长度和时间的测量
1.长度和时间
物理量
长度
时间
单位
国际单位是① ,常用单位有千米(km)、分米(dm)、厘米(cm)、毫米(mm)、微米(μm)、纳米(nm)等
国际单位是⑨ ,常用单位有小时(h)、分钟(min)等
单位换算
1 km=② m,1 m=③ mm,1 mm=④ μm,1 μm=⑤ nm;1 mm=⑥ m、1 μm=⑦ m、1 nm=⑧ m
1 h=⑩ min,1 min= s,1 h= s
2.测量
实验目的
长度的测量
时间的测量
测量工具
刻度尺(如直尺、卷尺、皮尺、米尺等)
停表(秒表)、时钟、手表等
图示
工具使用
(1)看:看 、看 。
(2)放:零刻度线(可以用其他整刻度线作为零刻度线)对准被测物体的一端,有刻度线的一边要紧靠被测物体且与被测边保持平行,不能歪斜,如图所示。
(3)读:视线要 刻度线;要估读到 的下一位。估读的数字为0时,不能省略。
(4)记:测量值由数值和 组成,物体长度=末端读数-起始端读数。
图示中,起始端读数 cm,末端读数 cm,测得物体长度 cm
(1)如图所示,小圈内示数的单位为min,指针转一圈的时间为15 min,分度值为0.5 min,大圈内示数的单位为s,指针转一圈的时间为30 s,分度值为0.1 s。
(2)确定小圈的读数:小圈内指针刚好经过的刻度线所表示的时间即为小圈的读数。
(3)确定大圈的读数:若小圈内指针处于前0.5 min内,则大圈内示数在0~30 s内读数;若小圈内指针处于后0.5 min,则大圈内示数在30~60 s读数。
(4)记录:停表的示数=小圈读数+大圈读数+单位。图中停表的读数为 min s。(停表在读数时不需要估读)
3.误差和错误
类型
误差
错误
产生原因
(1)跟测量者读取估读值的不同有关
(2)跟测量工具的精密程度有关
(1)不遵守测量仪器的使用规则
(2)读取、记录测量结果时粗心
减小或避
免的方法
不可避免,只能减小,减小的方法:
(1)多次测量求平均值
(2)选用精密的测量工具
(3)改进测量方法
采用正确的测量方法可以避免
考点2运动的描述
1.机械运动:在物理学中,把物体 的变化叫作机械运动。
2.参照物:在判断物体是运动还是静止时,被选取用来作为参照标准的物体叫作参照物。
3.运动和静止的判断
(1)研究对象相对参照物的位置 →研究对象静止。
(2)研究对象相对参照物的位置 →研究对象运动。
4.运动的相对性:一个物体是运动还是静止的,取决于所选的 。
中国的高铁技术世界一流。若几枚硬币“静静”立于高速行驶列车的窗台上,则认为硬币处于静止状态时所选择的参照物是 ( )
A.窗外的楼房 B.远处的高山
C.路边的树木 D.车内的座椅
研究物体的运动时,必须事先选定一个标准的物体,这个事先被选作标准的物体叫作参照物。如果被研究的物体相对于这个标准位置发生了改变,则是运动的;如果被研究的物体相对于这个标准位置没有发生了改变,则是静止的。
考点3运动的快慢
(一)运动快慢的比较
1.在相同时间内,比较物体通过的路程,通过路程 的物体运动得快。
2.通过相同的路程,比较物体运动的时间,用时 的物体运动得快。
3.物体通过的路程和所用时间均不相同时,比较物体单位时间通过的路程,单位时间内通过路程长的物体运动得快。
(二)速度
1.定义:物理学中,把物体通过的 和 的比值叫作速度,用符号v表示。
2.公式及符号的意义和单位
(1)定义公式:v= ,其中s表示 ,单位 ,t表示 ,单位 ,v表示 ,单位 。
(2)单位换算:1 m/s= km/h。
(3)变形公式:求路程s=vt,求时间t=。
3.匀速直线运动
(1)定义:物体沿 且 不变的运动。
(2)变速直线运动:运动快慢发生变化的直线运动。
(3)平均速度:物体运动的 与所用 的比值。
甲、乙两物体从同一地点同时向相同方向做直线运动,其s—t图像如图所示,由图像可知 ( )
A.两物体在0~10 s内都做匀速运动,且v甲<v乙
B.两物体在15~20 s内都做匀速运动,且v甲<v乙
C.两物体在15 s末相遇,且0~15 s内通过的路程相等
D.两物体在20 s末相遇,且0~20 s内通过的路程相等
(1)在s—t图像中,一条斜线表示物体做的是匀速直线运动,根据图像读出甲乙物体在相同时间内通过的路程,即可比较出两物体的运动速度;在s—t图像中,和时间轴平行的线段表示物体处于静止状态;(2)由图像可以看出两物体在0~15 s内通过的路程相等,且在此时相遇;根据图像读出0~20 s内通过的路程是否相等。
【核心突破】
核心突破点:速度的理解及相关计算
解题思维模型
小明站在斑马线路口等绿灯过马路,若马路宽度为25 m,绿灯亮的时间为20 s,等绿灯亮后小明至少以 m/s的平均速度行走才能安全通过马路。
已知马路宽度、绿灯亮的时间,利用速度公式计算通过马路的平均速度。
三维变式练
(求速度)汽车驾驶员从发现情况到采取制动所需要的时间叫作反应时间,一辆汽车在平直公路上匀速行驶的过程中,若驾驶员发现前方70 m处有障碍物,采取制动后,汽车行驶60 m刚好停在障碍物前,已知该驾驶员的反应时间为0.5 s,则制动前汽车行驶的速度为
m/s。
(求时间)小明乘车从洛阳到郑州,途中看到如图所示的路牌。在不超速的前提下,小明至少还需要 分钟才能到达郑州。
(结合运动图像进行计算)甲、乙两人同时、同地、同向运动。他们运动的路程和时间的关系如图所示。甲、乙两人速度之比v甲∶v乙= ;5 s之后两人相距 m。
实验探究 —— 学科核心素养提升
【回归教材】
教材图片
考查内容
你也许有过这样的体验:甲、乙两列火车并排停在站台上,你坐在甲车车厢向乙车车厢观望,如图所示,突然你觉得自己坐的火车开始缓缓地前进了,但是,“驶过”了旁边乙车的车尾你才发现,实际上甲车还停在站台上,而旁边的乙车却向相反的方向开走了。你觉得自己坐的火车前进了,所选的参照物是( )
A.站台 B.甲车 C.乙车 D.自己
如图所示,这是飞机在空中加油的示意图,如果以大型加油机为参照物,则受油机是 的;以大地为参照物,则受油机是 的
“小小竹排江中游,巍巍青山两岸走”中,“巍巍青山两岸走”选取的参照物是 ( )
A.江中竹排 B.两岸青山
C.天上浮云 D.空中飞鸟
运动会上进行百米赛跑,对于运动员奔跑快慢的比较,看台上的观众是采取 的方法,而裁判是采取 的方法
如图所示,这是甲、乙两辆汽车在平直公路上行驶时,在某段时间内的运动过程。关于甲、乙两车的运动情况,说法错误的是 ( )
A.前10 s内甲车运动的路程大于乙车运动的路程
B.乙车到达600 m处所用时间大于甲车到达此处所用时间
C.乙车在做匀速直线运动
D.甲、乙两车在40 s内的平均速度相同
【围绕课标】
知识线:实验导航
实验:测量物体运动的速度
原理
v=
器材
小车、斜面、金属片、停表、刻度尺等
方法用刻度尺测出小车运动的路程,用停表测出小车运动的时间,根据公式v=求出小车运动的平均速度
实验
装置
实验
设计用刻度尺和停表分别测量出前半段和整个路程的距离及对应的时间,后半段的路程和时间可以通过前面测量的数值计算得出
实验
步骤
①使斜面保持较小的坡度,小车放在斜面顶端,在斜面底端放一金属片,测出小车通过的路程s1;
②测量小车从斜面顶端滑下撞击金属片的时间t1;
③将金属片移到斜面中部,测出小车到金属片的距离s2;
④测出小车滑过斜面前半路程所用的时间t2;
⑤计算小车在前半程、后半程以及全程的平均速度
实验
结论
全程的平均速度介于前半段路程和后半段路程的平均速度之间,即v前<v全程<v后
知识线:实验母题
小明在“测量小车的平均速度”实验中,实验装置如图所示。
设计实验与制定计划
(1)该实验的原理是 。
(2)需要的测量工具有 和 。
进行实验与收集证据
测量的物理量
AB段
BC段
AC段
路程s/cm
45
56
101
时间t/s
3.0
2.8
5.8
平均速度v/(cm·s-1)
17.4
分析论证
(3)小车全程是做 (选填“匀速”或“变速”)运动。
(4)下列图像中能正确反映小车在斜面上运动情况的是 。
A B C D
(5)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。
评估
(6)如果不小心让小车过了A点才开始计时,则所测AC段的平均速度会 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(7)小明进一步实验测得小车在斜面上运动时,前半程的平均速度为v1,后半程的平均速度为v2,则小车全程的平均速度v= (用字母v1和v2表示)。
真题精粹——河南6年真题精选及真题百变
考向1长度和时间的估测及测量(6年2考)
1.(2020·河南)随着科学技术的进步,我国在航天领域取得了举世瞩目的成就,对宇宙的探索在不断深入。以下所述的航天器或星体中距离地球最远的是 ( )
A.执行导航任务的北斗系列卫星
B.月球上行走的“玉兔”月球车
C.在轨运行的“天宫二号”空间站
D.“天眼FAST”探测到的太阳系外的脉冲星
考向2参照物的选取及运动状态的判定 (6年2考)
2.(2021·河南节选)电动清扫车以其环保、高效等优点,在创建卫生城市中大显身手。清扫过程中,驾驶员相对于清扫车是 (选填“静止”或“运动”)的。
3.(2020·河南节选)汽车匀速行驶时,坐在座位上的乘客相对于汽车是 的。
考向3运动图像 (6年1考)
4.(2022·河南)在某校举办的机器人模拟救援比赛中,甲、乙两机器人同时从同一地点出发,沿直线匀速运动到10 m远的目的地,它们运动的路程随时间变化的图像如图所示。下列说法正确的是( )
A.甲的速度大小为4 m/s
B.乙的速度大小为2 m/s
C.甲的运动时间比乙多1 s
D.甲的运动时间比乙少2 s
5.(双选)在某校举办的机器人大赛上,甲、乙两个机器人同一时刻从同一地点同向而行,路程随时间变化的图像如图所示。当它们出发5 s后,下列说法正确的是 ( )
A.甲的速度大小为1 m/s
B.乙的速度大小为2 m/s
C.甲在乙前方2.5 m
D.乙在甲前方2.5 m
速度公式的理解及相关计算 (每年必考)
6.(2020·河南节选)河南素有“中原粮仓”之称。随着农业机械化水平的提高,收割机已成为我省收割小麦的主要工具。
(3)若收割机的收割宽度为2 m,如图所示。正常收割时前进速度为1 m/s,则每小时能收割小麦多少亩?(1 m2=0.0015亩,不考虑收割机掉头及卸粮时间)
7.(2019·河南节选)2019年4月15日,我国正式实施电动自行车新国标。李强购置了一辆符合新国标的电动车,其整车质量为50 kg,最高速度为25 km/h。g取10 N/kg。问:
(3)蓄电池充满电后储存有1.8×106 J的电能,其储存电能的75%用于车克服阻力做功,当质量为70 kg的李强在水平路面上骑着车,以最高速度匀速行驶时,所受阻力为总重的,则车最多能行驶多少小时?
【参考答案】
回归教材
知识清单
考点1:
①米(m) ②103 ③103 ④103 ⑤103 ⑥10-3 ⑦10-6
⑧10-9 ⑨秒(s) ⑩60 60 3 600 量程 分度值 正对 分度值 单位 10.00 15.20 5.20 3 40.6
考点2:
位置 不变 变化 参照物
例题1 D
考点3:
长 短 路程 所用时间 路程 m(km) 时间 s(h) 速度 m/s(km/h)
3.6 直线 速度 路程 时间
例题2 C
核心突破
例题 1.25
变设问 20
【解析】制动前汽车行驶的距离s=70 m-60 m=10 m,则制动前汽车行驶的速度v===20 m/s。
变设问 40
【解析】根据v=可得,在不超速的前提下,小明至少需要的时间为t=== h=40 min。
变情境 6∶1 25
【解析】由图像知,甲、乙的运动图像中路程和时间成正比例关系,所以甲、乙两车做匀速直线运动;由图像知,2 s内甲的路程为12 m,乙的路程为2 m,甲车的速度v甲===6 m/s,乙车的速度v乙===1 m/s,甲、乙两车的速度之比为v甲∶v乙=6 m/s∶1 m/s=6∶1。5 s之后,甲运动的路程s甲'=v甲t'=6 m/s×5 s=30 m,乙运动的路程s乙'=v乙t'=1 m/s×5 s=5 m,因两人同时、同地、同向运动,则此时两人相距Δs=s甲'-s乙'=30 m-5 m=25 m。
实验探究
回归教材
C 静止 运动 A 相同的时间比较路程 相同的路程比较时间 C
围绕课标
考点线 实验母题
(1)v=
(2)停表 刻度尺
进行实验与收集证据 15 20
(3)变速
(4)B
(5)减小
(6)偏大
(7)
真题精粹
1.D 【解析】“天眼FAST”探测到的太阳系外的脉冲星在太阳系外,故离地球最远。
2.静止
3.静止
【解析】乘客是被研究的物体,汽车匀速行驶时,坐在座位上的乘客和汽车之间没有发生位置的变化,所以乘客相对于汽车是静止的。
4.B 【解析】匀速运动10 m,甲需要时间t甲=4 s,乙需要时间t乙=5 s,则v甲===2.5 m/s,v乙===2 m/s,故A错误,B正确;匀速运动10 m,甲需要时间t甲=4 s,乙需要时间t乙=5 s,所以甲的运动时间比乙少1 s,故C、D错误。
5.AC 【解析】两个物体做匀速直线运动,6 s内甲通过的路程为6 m,所以甲的速度为v甲===1 m/s,乙的速度为v乙===0.5 m/s,故A正确,B错误;根据速度公式得,出发5秒后,甲通过的路程为s甲'=v甲t甲'=1 m/s×5 s=5 m,乙通过的路程为s乙'=v乙t乙'=0.5 m/s×5 s=2.5 m,已知甲、乙两物体同向运动,则运动5 s时,两物体相距为Δs=5 m-2.5 m=2.5 m,因甲的速度大,甲在乙前方2.5 m,故C正确,D错误。
6.解:收割机1小时通过的路程:
s=vt=1 m/s×3 600 s=3 600 m
收割面积:
S=2 m×3 600 m=7 200 m2=7 200×0.0015亩=10.8亩
7.解:由题意知,克服阻力做的功:
W=ηW电=75%×1.8×106 J=1.35×106 J
人和车所受的总重力:
G总=(m车+m人)g=(50 kg+70 kg)×10 N/kg=1 200 N
电动车在水平路面行驶时受到的阻力:
f=G总=×1 200 N=30 N
由W=fs得,电动车行驶的路程:
s===4.5×104 m
行驶时间:t===1.8 h
学科网(北京)股份有限公司
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