内容正文:
第一章 机械运动
回归教材
实验探究
真题精粹
运动的描述
课标要求:知道机械运动,举例说明机械运动的相对性。举例说明自然界存在多种多样的运动形式。知道物质在不停地运动。
1.机械运动:在物理学中,把物体 位置 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。
位置
3.运动和静止的判断:
(1)研究对象相对参照物的位置 不变 →研究对象静止;
(2)研究对象相对参照物的位置 变化 →研究对象运动。
不变
变化
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 参照物 。
参照物
匀速直线运动
物体沿着直线且速度 保持不变 的运动叫作匀速直线运动,如图甲所示,这是匀速直线运动的路程—时间(s-t)图像,如图乙所示,这是匀速直线运动的速度—时间(v-t)图像。
保持不变
长度、时间和速度的单位及其换算
1.速度
(1)定义:在物理学中把 路程与时间 之比叫作速度。
(2)物理意义:表示物体 运动快慢 的物理量,在数值上等于物体在单位时间内通过的路程,数值越大,表明物体运动得越快。例:“物体的速度为1 m/s”表示的物理意义是 该物体每秒运动的距离为1 m 。
(3)公式:v=
公式的变形:求路程s=vt,求时间t=
路程与时间
运动快慢
该物体每秒运动的距离为1 m
2.单位及其换算
项目 长度 时间 速度
单位 基本单位是 米(m) ,常用单位有千米(km)、分米(dm)、厘米(cm)、毫米(mm)、微米(μm)、纳米(nm)等 基本单位是 秒(s) ,常用单位有小时(h)、分钟(min)等 基本单位是 米每秒(m/s) ,其他常用单位千米每小时(km/h)
米(m)
秒
(s)
米
每秒(m/s)
项目 长度 时间 速度
单位换算 1 km= 103 m,1 m= 103 mm,1 mm= 103 μm,1 μm= 103 nm;
1 mm= 10-3 m,1 μm= 10-6 m,1 nm= 10-9 m 1 h= 60 min,1 min= 60 s,1 h= 3600 s 1 m/s= 3.6 km/h,
1 km/h= m/s
103
103
103
103
10-3
10-6
10-9
60
60
3600
3.6
长度、时间及速度的测量
课标要求:会根据生活经验估测长度和时间。会选用适当的工具测量长度和时间。
1.长度和时间的测量
项目 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
刻度尺
项目 长度的测量 时间的测量
工具使用 ①看:看 量程 和 分度值 。
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,如图甲所示。 ①如图所示,小圈内每小格为0.5 min;大圈内分度值为0.1 s。
②秒针转1圈,时间为30 s,分针转动1小格。
量程
分度值
平行
项目 长度的测量 时间的测量
工具使用 ③读:视线要 正对 刻度线;要估读到 分度值 的下一位。
④记:测量值由数值和 单位 组成,物体长度=末端的读数-起始端读数:图乙中,起始端读数为 4.00 cm,末端读数为 6.24(6.22~6.25均可) cm,测得物体长度为 2.24(2.22~2.25) cm ③读数时,若分针处于前0.5 min内,则大圈示数范围为0~30 s;若分针处于后0.5 min,则大圈示数范围为30~60 s。
④记录:停表的示数=分针读数+秒针读数。图中停表的读数为 5 min 37.5 s或 337.5 s
正对
分度值
单位
4.00
6.24(6.22~6.25均
可)
2.24
(2.22~2.25)
5
37.5
337.5
项目 长度的测量 时间的测量
误差 (1)概念:在测量长度、时间及其他物理量时,受所用仪器和测量方法的限制, 测量值 与 真实值 之间总会有差别,这个差别叫误差。
(2)减小方法: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
测量值
真实值
2.速度的测量(见“实验探究”)
核心突破点一 刻度尺的正确使用
首位相减测长度
被测物体两端对准的刻度都要读数,读数时一定要估读到分度值的下一位,记录时既要记录数值,又要记录单位。被测物体的长度=末端读数-起始端读数。
如图所示,某小组用刻度尺测量物体A的长度,刻度尺的分度值是 1 mm,物体A的长度为 3.80 cm。
1
3.80
(多次测量)四位同学对物体A进行了四次测量,结果分别为3.81 cm、3.80 cm、3.89 cm、3.82 cm,则该物体最终的测量结果应记为 3.81 cm。
初中阶段我们学习过的很多实验都需要多次测量,不同实验多次测量的目的不同,有的是减小误差,有的是 找出普遍规律 。请举出一个与“多次测量物体长度”目的相同的实验: 测量定值电阻阻值 。
3.81
找出普遍规律
测量定值电阻阻值
核心突破点二 平均速度的计算
小明五一骑自行车出游野炊,出发地到目的地的距离为3.6 km,骑行时间是12 min,则小明骑车的速度为 18 km/h,即 5 m/s。
(分段路程)若小明前半程骑行了7 min,在中途停留了3 min,后半程骑行了5 min,则小明全程的平均速度为 14.4 km/h。
18
5
14.4
骑行过程中,以地面为参照物,小明是 运动 (选填“运动”或“静止”)的,路人甲说小明是静止的,则路人甲是以 自行车 为参照物。
运动
自行车
核心突破点三 运动图像
甲、乙两小车同时同地向东做匀速直线运动,它们的s-t图像如图所示。甲车的速度为 2 m/s,8 s时两车相距 8 m。
2
8
(2)8 s时两车距离可以直接从图像中读出,即图a中的Δs。
甲、乙两物体运动12 m的距离相差的时间为 6 s。
6
核心方法 (1)求甲车的速度,可以取(0 s,0 m)和(8 s,16 m)两点计算。
核心方法
如图b所示,在12 m位置,作平行于t轴的线,与图像交点之间的距离Δt即为甲、乙物体运动12 m距离的时间差。
若甲、乙到达同一目的地的时间相差600 s,则目的地与出发点的距离为 1200 m。
1200
教材图片 考查内容
(刻度尺的读数)如图所示,读数时视线正确的是 B (选填“A”或“B”),铅笔的长度为 8.80 cm
B
8.80
教材图片 考查内容
(运动状态的判断)“朝辞白帝彩云间,千里江陵一日还。两岸猿声啼不住,轻舟已过万重山”,图中描绘了诗中描写的意境。从物理学的角度看,以高山为参照物,舟中人是 运动 的,以小舟为参照物,船中人是 静止 的
运动
静止
教材图片 考查内容
(参照物的选取)如图所示,菲菲和翔翔坐在车厢内,观察判断火车的运动情况。菲菲:以窗外的动车为参照物,火车的位置变化了,因此火车是运动的。翔翔:以窗外的站台为参照物,火车的位置没有变化,因此火车是静止的。则对于火车运动的描述( C )
A.只有菲菲正确
B.只有翔翔正确
C.两人都正确
D.两人都不正确
C
教材图片 考查内容
(速度相关计算)小明乘车行至某隧道前,看到路边有如图所示的信息。据此可知车(车长可忽略)通过隧道的时间至少需要 246 s
(运动状态的判断)如图所示,这是我国空军战机在空中加油时的情景,以战机为参照物,加油机是 静止 (选填“静止”或“运动”)的
246
静止
教材图片 考查内容
(速度相关计算)如图记录了甲、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。甲车的平均速度是 30 m/s。0~40 s内,甲、乙两车的平均速度 相等 (选填“相等”或“不相等”)
30
相等
如图甲所示,一名大学教授在测量步枪子弹的飞行速度,实验装置简图如图乙所示,他在水平桌面上放置一个测速装置,该装置在左、右两端分别放置了一根铁丝,并用铁丝固定杆固定;利用步枪射出的子弹穿过B铁丝和A铁丝,测出A、B间的距离(不大于1.5 m)和子弹穿过A、B的时间,算出步枪子弹在AB段的飞行速度。
(1)实验室中,有分度值为1 cm、量程是2 m的刻度尺a和分度值为1 mm、量程为2 m的刻度尺b。有测量误差不超过1%的电子秒表c,有测量误差不超过0.1%的电子秒表d。为了测量精确,他将选取的刻度尺是 b ,电子秒表是 d 。(以上两空均填字母)
b
d
(2)实际测量时,步枪在B铁丝右侧1米处开枪,图丙为使用刻度尺从铁丝A位置(刻度尺零刻线处),到达铁丝B位置的读数(铁丝位置都在铁丝固定杆的右侧)。则AB段距离为 148.90 cm;图丁为子弹在AB段飞行的电子秒表测量的时间数值(小数点后有四位小数),则可以计算出子弹的在AB段的飞行速度为 256.7 m/s。(计算结果保留小数点后一位小数)
148.90
256.7
(3)若铁丝在遇到子弹撞击时,会发生形变,导致AB段长度的测量数据出现微小的不同,这种问题是 不可避免的 (选填“可以避免”或“不可避免的”)。若步枪到测速装置A、B的距离变大,则测量出的子弹新的平均速度与原来相比将变 小 (选填“大”或“小”)。
不可避免的
小
实验突破 测量物体运动的速度
课标要求:通过实验测量物体运动的速度。(课标要求学生必做实验)
小明在“测量小车的平均速度”实验中,实验装置如图所示。
设计实验与制订计划
(1)该实验的原理是 v= 。
(2)需要的测量工具有 停表 和 刻度尺 。
v=
停表
刻度尺
(3)为了方便实验数据的记录,小明设计了如下表格,请将表格①处补充完整:① 平均速度v/(cm·s-1) 。
测量的物理量 AB段 BC段 AC段
路程s/cm
时间t/s
①
(4)实验时,为了使小车在斜面上运动的时间长些,应 减小 (选填“增大”或“减小”)斜面的坡度。
平均速度v/(cm·s-1)
减小
进行实验与收集证据
(5)把小车放在斜面顶端,金属片放在测量路段的底端,用刻度尺测出小车将要通过的路程s,把s和后面测得的数据填入表格中。
(6)释放小车的同时,开始记录时间,当 听到小车碰撞金属片的声音(或小车碰到金属片) 时,停止记录时间。
分析论证
(7)小车通过AB段、AC段的平均速度分别为v1= 13.3 cm/s,v2= 16 cm/s。
(8)小车全程做 变速 (选填“匀速”或“变速”)运动。
听到小车碰撞金属片的声音(或小车
碰到金属片)
13.3
16
变速
(9)下列图像中能正确反映小车在斜面上的运动情况的是 B 。
A
B
C
D
B
评估
(10)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 偏大 (选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
小明进一步实验测得小车在斜面上运动时,前半程平均速度为v3,后半程平均速度为v4,则小车全程的平均速度v= (用字母v3和v4表示)。
偏大
长度和速度的估测(10年4考)
1.(2023·广东)荔枝是一种岭南佳果,小明拿起一个荔枝,如题图所示,它的尺寸l大小约为( B )
A.0.1 cm B.3 cm
C.0.3 m D.1 m
B
【解析】 由生活常识可知,一般荔枝的直径约为3 cm~5 cm,即它的尺寸l大小约为3 cm~5 cm,故ACD不符合题意;B符合题意。
判断正误
2.(2022·广东第1题)B.课桌的高度约为70 cm。 ( √ )
3.(2019·广东第1题)B.成年人步行的速度约为1.1 m/s。 ( √ )
√
√
单位换算(10年1考)
4.(2020·广东)若把原子、原子核、电子看成球体,原子半径的数量级为10-10 m,原子核半径的数量级为10-15 m,电子半径的数量级小于10-9 nm。下列粒子尺度按从大到小的顺序排序的是( A )
A.原子、原子核、电子
B.电子、原子、原子核
C.原子核、原子、电子
D.原子、电子、原子核
A
长度的测量(10年8考)
5.(2023·广东)如题图所示,橡皮擦的长度为 3.45 cm。
3.45
【解析】 刻度尺上1 cm之间有10个小格,所以一个小格代表1 mm,即刻度尺的分度值为1 mm,即0.1 cm;物体左侧与零刻度线对齐,右侧估读为3.45 cm,所以物体的长度L=3.45 cm。
6.(2022·广东)图中刻度尺的分度值为 1 mm,物体的长度为 3.85 cm。
1
3.85
【解析】 由图可知,刻度尺的1 cm长均分成10个小格,所以其分度值为1 mm;物体的起始刻度为0.00 cm,末刻度为3.85 cm,所以物体的长度为3.85 cm-0.00 cm=3.85 cm。
时间的测量(10年4考)
7.(2019·广东)图中秒表的读数是 335 s。
335
【解析】 由图示秒表可知,分针示数为5 min=300 s,秒针示数为35 s,则秒表示数为300 s+35 s=335 s。
8.(2014·广东)图中机械秒表的示数是 32 s。
32
参照物的选取和物体运动状态的判定(10年4考)
9.(2018·广东节选)小张乘坐列车时看见列车两旁的房屋迅速向东退去,则列车相对于地面正在向 西 行驶。
西
【解析】 小张乘坐列车时看见列车两旁的房屋迅速向东退去,即以列车(或小张)为参照物房屋是向东运动的;如果以地面为参照物,则列车正在向西运动。
10.(2023·广东)题图是飞船与空间站完成对接时的情景,以空间站为参照物,飞船是 静止 的;空间站利用太阳能电池板获得能量,太阳能来自太阳内部的核 聚 变;空间站的图像信号是通过 电磁 波传回地面的。
静止
聚
电磁
【解析】 飞船与空间站完成对接时,以空间站为参照物,飞船与空间站的距离没有发生变化,此时飞船是静止的。空间站利用太阳能电池板获得能量,太阳能是太阳内部氢原子在超高温下发生聚变而放出的能量。太空中没有空气,声音无法传播,所以宇航员进入空间站后是利用电磁波将空间站的图像信号传回地面的。
速度的相关计算(10年9考,常结合压强、功、功率考查)
详见“核心突破点二”
11.(2020·广东节选)某轿车在平直公路上行驶的45 s内,其速度v与时间t的关系图像如图所示。已知前10 s内,轿车运动的路程为100 m。求:
(1)前10 s内,轿车运动的平均速度;
(2)轿车在匀速直线运动阶段通过的路程。
解:(1)已知前10 s轿车运动的路程为100 m,则平均速度:
v1===10 m/s
(2)由图像可知,轿车在匀速直线运动阶段的时间:
t2=45 s-10 s=35 s,速度v2=20 m/s。
由v=可得,轿车通过的路程:
s2=v2t2=20 m/s×35 s=700 m
$$