内容正文:
第1章第4节 测量:物体运动的速度
内容导航——预习三步曲
第一步:学
析教材 学知识:教材精讲精析、全方位预习
练习题 讲典例:教材习题学解题、快速掌握解题方法
练考点 强知识:7大核心考点精准练
第二步:记
串知识 识框架:思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握
第三步:测
过关测 稳提升:小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升
(学习目标:1. 能完成“测量物体运动的速度”的实验。2. 能正确使用刻度尺、秒表获取实验数据,并算出物体运动的速度,能完成实验报告。3. 能用证据支持或否定自己的观点。)
知识点 测量:物体运动的速度
1.实验原理:v=S/t。
2.主要器材及作用:
(1)刻度尺:测量物体运动的路程。
(2)停表:测量物体运动时间。
(3)小车:研究对象。
(4)金属片:确定小车到达终点的位置,便于精确测出运动时间。
(5)斜面:使小车运动起来 。
3.实验步骤:
(1)把木块放在斜面顶端,金属片放在斜面底端,用刻度尺测出小车将要通过的路程。
(2)用停表测量小车从斜面顶端滑下撞击金属片的时间。
(3)根据测得数据,利用公式v=S/t 算出小车通过斜面全程的平均速度。
(4)将金属片移至斜面的中部,测出小车到金属片的距离 。
(5)测出小车从斜面顶端滑过斜面上半段路程所用时间,并算出小球通过上半段路程的平均速度。
(6)算出小车跑完下半程所用的时间,算出小车通过下半段路程的平均速度。
4.实验结论:小车沿斜面下滑的速度越来越大,说明小车沿斜面下滑运动速度越来越快,小车做变速直线运动。
5.实验注意事项:
(1)小车运动距离的测量方法:要“头对头”或“尾对尾”测量,或测出起始点与金属片之间的距离。
(2)斜面坡度要适当,使小车从静止释放,可加速缓慢下滑即可,并且不会滑落斜面。
(3)测量过程中不能改变斜面的坡度。
6.减小误差的方法:
(1)多次测量,求平均值。
(2)多次测量的方法:每次让小车从同一位置由静止释放,且金属片位置不变。
7.小车在各阶段的平均速度大小比较:
v上半段<v全程<v下半段。
8.如何减小小车的平均速度:
(1)适当减小斜面的倾斜程度。
(2)适当增大斜面的粗糙程度。
教材习题02
小球在水平面上做直线运动,每隔0.2s记录一次小球的运动位置,从图中可以看出小球做_______直线运动。它从C点运动到F点的路程为_______cm,在这段路程中小球的平均速度为_______m/s。
解析:
由图可知,小球由A到F的过程中,在相等时间内小球通过的路程越来越大,说明小球的运动越来越快,即速度越来越大,故小球做加速直线运动。
由图知,小球从C点运动到F点的路程s=12.50cm-8.00cm=4.50cm
小球从C点运动到F点的时间0.2s×3=0.6s
该过程的平均速度为 v=s/t=4.50m/0.6s = 7.5cm/s=0.075cm/s
【答案】加速、4.50、0.075。
教材习题03
在“测量小车沿斜面运动的平均速度”实验中,用刻度尺测量 AB间距,如图所示。让小车从斜面的A点由静止开始下滑并开始计时,小车到达B点停止计时。
(1)图中AB 段的距离 sAB= cm,测得小车从A点运动到B点的时间tAB=2.5s,则小车在AB段的平均速度vAB= cm/s= m/s;
(2)如果小车未到B 点就停止计时,则测得的平均速度vAB会偏 (选填“大”或“小”);
(3)实验中应多次测量取平均值以减小误差,每次测量时都必须让小车从该斜面的__________由静止开始下滑;
解析:
(1)图中刻度尺的一个大格为10cm,一个小格为1cm,即刻度尺的分度值为1cm,则AB段的距离sAB=80.0cm=0.8m
测得时间tAB=1.6s,则AB段的平均速度为0.32m/s。
(2)如果小车未到B 点就停止计时,则测量时间会偏小,根据v=s/t可知,测得AB段的平均速度vAB会偏大。
(3)实验中应多次测量取平均值以减小误差,每次测量时都必须让小车从该斜面的同一位置由静止开始下滑;
【答案】见解析。
教材习题04
用以下方法测量小钢球运动的平均速度。在水平桌面上的一条直线上标出A、B、C三个点,用米尺紧靠直线测量,三点对应刻度如图所示。再用手表测量小钢球贴着米尺运动经过AB、BC两段的时间。则小钢球在AB、BC和AC各段路程中运动的平均速度分别为vAB= m/s,vBC= m/s,vAC= m/s。
解析:
AB段的路程sAB=36.5cm﹣6.5cm=30.0cm
小球从A到B的时间tAB=10h30min5s-10h29min55s=10s
则小球从A到B的平均速度为0.03m/s;
BC段的路程sBC=66.5cm-36.5cm=30.0cm
小球从B到C的时间tBC=10h30min20s- 10h30min5s=15s
则小球从B到C的平均速度为0.02m/s;
AC段的路程sAC=66.5cm﹣6.5cm=60.0cm
小球从A到C的时间tAC=10h30min20s-10h29min55s=25s
则小球从A到C的平均速度为0.024m/s;
【答案】0.03;0.02;0.024
教材习题05
以京沪高速铁路为代表的高铁已成为中国铁路高质量发展的亮丽名片。下表为简化的北京南站至上海站某次列车的时刻表。请分别计算该列车从北京南站至济南西站,以及从北京南站至上海站的平均速度。
解析:
由题意得:(1)从北京南站至济南西站的路程是S=406Km,t=9:24-8:00=1.4h,由得出结果为290Km/h;(2)北京南站至上海站路程是S=1318Km,t=12:32-8:00=4h32min,由得出结果约为
290.7Km/h;
【答案】290Km/h;290.7Km/h.。
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考点一 测量:物体运动的速度
1.小红通过某运动软件监测自己的运动情况。当她绕操场跑一圈时,软件部分截屏如图所示。则她这段时间内的平均速度是_______m/s,合_______km/h。软件上的“配速”指的是跑每千米所需要的时间,若她跑步的平均速度是7.5 km/h,则她跑步的配速是_______s/km。
【答案】1.5;5.4;480。
【解析】跑步路程为0.3 km,用时,则这段时间内的平均速度是。配速是指跑每千米所用的时间,若她跑步的平均速度是7.5 km/h,则配速是
2.港珠澳大桥于2018年10月24日上午9时正式通车,它的通车大大缩短了港、珠、澳三地的行程时间。如图甲所示为桥上悬挂的交通标志牌,其中“100”的含义是_______,已知港珠澳大桥长约50km,在遵守交通规则的情况下通过大桥的最短时间为_______h,驾车从图乙标志牌所在位置行驶到澳门出口用时0.4h则这段时间内汽车的平均速度为_______。
【答案】限速;0.5;72.5。
【解析】由图甲可知,“100”为限速标志,是指汽车的最大车速不能超过。港珠澳大桥长约50km,汽车行驶的最大速度为,由可知,遵守交通规则的情况下通过大桥的最短时间:;由图可知,从标志牌所在位置行驶到澳门出口的路程为29km,行驶时间为0.4h,由可知,这段时间内汽车的平均速度:。
3.如图是一小球从A点沿直线运动到F点的频闪照片,若频闪照相机每隔0.2s闪拍一次,分析照片可知:小球从A点到F点共运动了___cm的路程,小球从B点到F点的平均速度为___m/s.
【答案】12.50;0.15。
【解析】小球从A点到F点的路程为;小球从B点到F点的路程为,时间为,平均速度
4.一辆汽车以30 m/s的速度从A地开往B地,然后以20 m/s的速度立即返回。则汽车往返的平均速度是( )
A.24 m/s B.25 m/s C.26 m/s D.无法判断
【答案】A。
【解析】设两地距离为s,则往返用时分别为,则往返平均速度为,A正确。
5.“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,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。
【解析】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;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。
6.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”。实验中,他们将小车从带刻度(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”)。
(1)由图中的实验数据可知,小车下滑过程中做___________运动(选填“减速”“匀速”或“加速”);
(2)根据图中信息,小车在下滑过程中BC段的平均速度大小是___________cm/s;
(3)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)加速 (2)50.0 (3)偏大
【解析】(1)由图可知AB段的路程为sAB=10.00dm-6.00cm=4.00dm=40.0cm,AB段的时间为tAB=2s,AB段的平均速度为,BC段的路程为sBC=6.00dm-1.00dm=5.00dm=50.0cm,BC段的时间为tBC=1s,则BC段的平均速度为,因为vBC>vAB,所以小车下滑过程中做加速运动。
(2)由(1)可知小车在下滑过程中BC段的平均速度大小是50.0cm/s。
(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
知识导图记忆
核心知识目标复核
能完成“测量物体运动的速度”实验报告,并能说明如何测量小车运动的平均速度。
一、填空题:
1.测平均速度一般需要测量 和 两个物理量,所用的测量工具是 和 ,所用的计算公式为 。
【答案】 路程 时间 刻度尺 停表
【详解】[1][2][3][4][5]测量物体的平均速度要用刻度尺测出物体通过的路程,用秒表测量所用的时间,所以需要测量的物理量是路程和时间,所用的测量工具是刻度尺和停表;平均速度等于运动物体在一段时间内运动的路程与通过这段路程所用时间的比值,所用的计算公式为。
2.带有墨水装置的小车在水平桌面上向左做直线运动,小车每隔1秒钟滴一滴墨水,在纸带上留下了一系列墨滴,其分布情况如图所示,那么小车从图中第1滴墨水至第7滴墨水运动过程中,小车全程运动的时间是 秒,小车的速度逐渐 (选填“变大”或“变小”)。
【答案】 6 变小
【详解】[1]小车每隔1秒钟滴一滴墨水,一共滴了7滴墨水,从图中第1滴墨水至第7滴墨水运动过程中,小车全程运动的时间是6s。
[2]相同的时间内,小车运动的距离越来越小,小车的速度逐渐变小。
3.用甲图所示的实验装置“测量物体运动的平均速度”,测量工具有机械停表和 。为了更直观地看出物体的速度是增大的、减小的还是不变的,小明换用如乙图所示带有超声波位置传感器的实验装置,通过与其连接的计算机绘制了速度与时间的关系图像,如丙图所示,可知小车在下滑过程中是做 运动。(选填“匀速”或“加速”)
【答案】 刻度尺 加速
【详解】[1]实验中需要测量路程和时间,利用速度公式计算平均速度,所以实验中需要的测量工具有刻度尺和机械停表。
[2]丙图是速度与时间的关系图像,随着时间的增大,速度逐渐增大,说明小车在下滑过程中是做加速运动的。
4.在测量纸锥下落速度的活动中,小明用两个等大的圆纸片做成、两个锥角不等的纸锥,将它们拿到同一高度同时释放,此时应该按照________(甲/乙)图所示的位置释放;现有两种测量速度的方案可供选择:
(1)先选定一段时间,测量纸锥在这段时间内下落的距离;
(2)先选定一段距离,测量纸锥通过这段距离所用的时间。
你认为方案 比较合理。
【答案】(1)甲
(2)(2)
【详解】(1)为了比较纸锥下落的快慢,把两个纸锥拿到同一高度同时释放。图甲中两纸锥的下端高度相同,图乙中两纸锥的上端高度相同,故应选图甲的位置释放。
(2)方法二比较好,因为纸片下落在空中的距离不好测量,固定距离后通过测量时间就可以求速度。
5.“频闪摄影”是研究物体运动时常用的一种方法.如图是同一相机拍摄的质量相等的甲、乙两球同时从同一高度竖直向下运动的频闪照片,由图可知:甲球从A到B的时间与乙球从C到D的时间的大小关系是tAB tCD,可以判断乙球做 (选填“匀速”或“变速”)直线运动.若每隔0.02s拍照一次,测得AB间的距离是4.8cm,则甲球的速度为 m/s。
【答案】 = 变速 0.8
【详解】[1][2]甲球从A到B的时间与乙球从C到D的时间都是3个时间间隔,故时间相等,乙球相同时间的路程越来越大,左加速运动。
[3] AB所用时间为
乙球从a到b通过的路程
甲的速度
6.如图所示,是某一物块从A处开始沿水平直线运动到E处的频闪照片。若频闪照相机每隔0.1秒闪拍一次,则物块从A到C处所用时间为 秒,物块从A到C处通过的路程 (选填“>”、“=”或“<”)从C到E处通过的路程,由此可判断物块在做 (选填“匀速”或“非匀速”)直线运动。
【答案】 0.2 < 非匀速
【详解】[1][2][3]由题意知,频闪照相机每隔0.1秒闪拍一次,物块从A到C处有两个时间间隔,因此所用时间为0.2s。由图示知,刻度尺的分度值为0.1cm,则物块从A到C处通过的路程
sAC=2.00cm-0.00cm=2.00cm
物块从C处到E通过的路程
sCE=8.00cm-2.00cm=6.00cm
即sAC<sCE,由C到E所用时间也为0.2s,综上可知,在相同时间内物体通过的路程越来越大,因此在做加速运动,即非匀速直线运动。
二、单选题
7.某实验小组利用带有刻度的斜面、小车和秒表“测量小车的平均速度”(如图甲),小刚对实验装置进行改进,在斜面顶端安装一个位移传感器,可实时测量传感器到小车的距离,计算机就可以算出小车的v-t图像(如图乙)。下列说法正确的是( )
A.小车从A点运动到C点的路程为s=90cm
B.可直接将小车从B点由静止释放来测量小车在后半程BC的平均速度
C.若使斜面的坡度减小,则小车的v-t图像应该在图乙的A区域
D.小车在前半程AB的平均速度小于后半程BC的平均速度
【答案】D
【详解】A.小车从A点运动到C点的路程为
故A错误;
B.直接将小车从B点由静止释放,所测时间不是运动过程中后半程的时间,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段的时间之差才是通过BC段的时间,故B错误;
C.若使斜面的坡度减小,小车下滑速度增加的变慢,相同时间内速度的变化量变小,那么小车的v-t图像应该在图乙的B区域,故C错误;
D.小车沿斜面向下运动时速度越来越快,则小车在上半程所用的时间要大于下半程的时间,路程相同,时间越大,由公式可知,速度越小,故小车在前半程AB的平均速度小于后半程BC的平均速度,故D正确。
故选D。
8.为了研究物体的直线运动,小龙同学自制了一个每秒滴下2滴水的“滴水计时器”。她把滴水计时器固定在玩具车上,并把玩具车放置在水平木板上,用来测量玩具车运动的速度,如图甲所示。释放玩具车后,水滴在木板上的位置如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.小车做匀速直线运动
B.小车从A点运动到D点用时2秒
C.小车从A点运动到C点平均速度为1.2 m/s
D.BD段平均速度大于AC段平均速度
【答案】D
【详解】A.由图乙得,相同时间内,车通过的路程不同,因此小车不做匀速直线运动,故A错误;
B.每秒滴下2滴水,每两滴水之间的时间间隔是0.5s,A、D间有3个时间间隔,玩具车从A运动到D所用的时间t=3×0.5s=1.5s
故B错误;
C.由图乙可知,刻度尺的分度值为0.1cm,小车从A点运动到C点的路程
A、C间有2个时间间隔,玩具车从A运动到C所用的时间
根据可得,小车从A点运动到C点平均速度为
故C错误;
D.小车从B点运动到D点的路程
B、D间有2个时间间隔,玩具车从B运动到D所用的时间
根据可得,小车从B点运动到D点平均速度为
因为,所以,BD段平均速度大于AC段平均速度,故D正确。
故选D。
9.如图所示,在“测量物体运动的平均速度”的实验中,使小车从斜面A点静止下滑,经过B点到达C点,图中已标出小车经过A、B、C三点对应时刻。下列说法中正确的是( )
A.图中刻度尺的分度值为1dm
B.小车在段平均速度为
C.斜面坡度越大越便于测量时间
D.小车过A点后计时测出段平均速度将偏大
【答案】D
【详解】A.图中刻度尺每1dm分成10等份,每1格表示1cm,分度值为1cm,故A错误;
B.段长度为6.00dm-1.00dm=5.00dm=0.5m
段所用的时间为1s,小车在段平均速度为
故B错误;
C.斜面坡度越大,小车运动的越快,所用时间越短,不便于测量时间,故C错误;
D.小车过A点后计时,所测时间偏小,根据公式可知,测出段平均速度将偏大,故D正确。
故选D。
10.小南同学常在学习之余时练习打乒乓球,如图是他某次挥拍击打后,乒乓球在空中运动的部分频闪照片,已知乒乓球的直径为40mm,频闪照片的时间间隔为0.05s,则图中乒乓球在各时间间隔内的最大平均速度约为( )
A.0.8m/s B.1.9m/s C.2.4m/s D.3.6m/s
【答案】C
【详解】由题意可知,乒乓球直径为40 mm=0.04 m,频闪照片间隔为t=0.05 s。根据图中球心相邻两次曝光时所移动的最大距离约为3个球径(即s=0.12 m),则它在该时间间隔内的最大平均速度约为
故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
11.如图,站在地面的小明给匀速运行的甲、乙两部电梯连续拍下两张照片,则以下说法正确的是( )
A.乙在上行
B.乙的速度比甲大
C.以乙为参照物,甲在上行
D.以甲为参照物,小明在上行
【答案】D
【详解】AB.小明站在地面上,由先后拍得照片可知,甲、乙两部电梯相对地面距离变小,都在向下运动;在相同的时间内,甲运动的距离大,甲的速度大;故AB错误;
C.以乙为参照物,甲的位置由乙的左侧运动到了乙的下方,甲在下行,故C错误;
D.以甲为参照物,小明的位置在甲的下方且离甲越来越近,小明在上行,故D正确。
故选D。
12.随着科学技术的发展,世界上已经研发出多种先进的运动轨迹追踪软件,其中一款具有每隔相同时间就自动定位一次物体位置的功能,甲、乙同时在同位置沿同方向出发,从左a处向右b处沿直线运动,下列说法中正确的是( )
A.甲一定做匀速直线运动
B.乙可能做匀速直线运动
C.从a到b,甲、乙两物体运动的时间比是3∶2
D.从a到b,甲、乙两物体平均速度之比是3∶5
【答案】D
【详解】A.由图甲知,每闪光一次,相邻小球的间隔时间相同,间隔距离也相同,但每次闪光的时间间隔内,甲物体不一定做匀速运动,故A错误;
B.由乙图知,相邻小球的间隔时间相同,间隔距离在增大,故乙不可能做匀速直线运动故B错误;
C.由图甲、乙知,从a到b,甲球的运动时间间隔为5段,乙球的运动时间间隔为3段,所以甲、乙两物体运动的时间比是5∶3,故C错误;
D.由图甲、乙知,从a到b,甲球和乙球的运动路程相同,甲、乙两物体运动的时间比是5∶3,根据平均速度的公式可知,
故D正确。
故选D。
13.甲、乙两物体,同时从同一地点沿直线向同一方向运动,它们的s-t图像如图所示。下列说法正确的是( )
A.2~4s内乙做匀速直线运动 B.3s时甲在乙的前方
C.0~4s内乙的平均速度为2m/s D.4s时甲、乙两物体的速度相等
【答案】C
【详解】由图像知,甲是一条过原点的直线,说明甲通过的路程与其时间成正比,即甲保持匀速直线运动;前2s,乙是一条过原点的直线,所以做匀速直线运动;2s后乙的位置没有变化,所以处于静止状态,即乙是先匀速直线运动后静止。
A.2~4s 内,乙的位置没有变化,因此乙是静止状态,故A错误;
B.3s 时,乙运动的路程是8m,甲运动的路程是小于8m,乙在甲前方,故B错误;
C.0~4s 乙运动的路程是8m,时间是4s,平均速度为,故C正确;
D.甲是匀速直线运动状态,则在4s时,甲是运动的,而乙处于静止状态,速度为0,故D错误。
故选C。
14.在测量纸锥下落速度的实验中,小明用相机每隔0.25s拍照一次,像成在同一底片上,拍得如图所示的照片。下列说法正确的是( )
A.纸锥运动的时间
B.纸锥从A到D的时间为1s
C.纸锥在EF段下落的平均速度为0.8m/s
D.纸锥从E到F运动的路程为2cm
【答案】C
【详解】A.小明用相机每隔0.25s拍照一次,所以纸锥运动的时间tAB=tEF=0.25s
故A错误;
B.纸锥从A到D有3个时间间隔,所用的时间为0.25s×3=0.75s
故B错误;
CD.刻度尺的分度值为1cm,纸锥从E到F运动的路程为s=100.0cm-80.0cm=20.0cm
纸锥在EF段下落的平均速度为
故C正确,D错误。
故选C。
15.小晨在“测量小车运动的平均速度”的实验中,所用斜面AC的长度为100cm,B点是斜面AC的中点。将小车从A点静止松手后,得到实验结果如图所示(停表每格为1s)。在小车下滑过程中,下列说法正确的是( )
A.如果过了B点才停止计时,则AB段的速度测量值将偏大
B.小车通过全程的平均速度等于12.5cm/s
C.为了便于计时,应将木块向左端移动
D.小车在AC段的平均速度大于在BC段的平均速度
【答案】B
【详解】A.如果过了B点才停止计时,使得测量的AB段的时间偏大,由可知,速度测量值偏小,故A错误;
B.小车通过全程的平均速度为,故B正确;
C.为了便于计时,应使斜面的坡度变小,应将木块向右端移动,故C错误;
D.小车在斜面上一直做加速运动,故在AC段的平均速度小于在BC段的平均速度,故D错误。
故选B。
三、实验题
16.如图所示,小聪“测量小车沿斜面运动的平均速度”的实验方案如下:
(1)实验器材:小车、长木板、挡板、支架、刻度尺、 ;
(2)若要测量小车通过全程的距离,应测 (选填“”或“”);
(3)若斜面倾斜程度过大可能会导致直接测量 时误差大;
(4)若想减小小车下滑的平均速度,可行的措施是 ;
A.适当减小斜面倾斜程度
B.适当增大斜面倾斜程度
C.在长木板上铺棉布
D.在长木板上铺玻璃板
(5)小车从斜面顶端由静止释放运动到斜面底端的过程中,若想知道经过AB段路程中速度变化是否明显,请写出实验思路 。
【答案】(1)秒表
(2)
(3)时间
(4)AC
(5)
见解析
【详解】(1)测量小车沿斜面运动的平均速度时,需要测量路程和时间,根据计算速度,用刻度尺厕测量路程,用秒表测量时间,所以还需要的测量工具是秒表。
(2)测量路程时,应该“头对头”或“尾对尾”,所以要测量小车通过全程的距离,应测s2。
(3)斜面倾斜程度过大,小车在斜面运动的时间短,会导致时间测量误差较大。
(4)AB.小车在斜面运动的路程不变,若增大小车在斜面运动的时间,根据可知,可以减小小车下滑的平均速度;减小小车在斜面运动的时间,根据可知,可以增大小车下滑的平均速度。减小斜面倾斜程度,小车在斜面运动的时间长,可以减小小车下滑的平均速度,故A符合题意,B不符合题意;
C.在长木板上铺棉布,斜面粗糙程度增大,小车在斜面上运动时间长,可以减小小车下滑的平均速度,故C符合题意;
D.在长木板上铺玻璃板,斜面粗糙程度减小,小车在斜面上运动时间短,可以增大小车下滑的平均速度,故D不符合题意。
故选AC。
(5)方案一:将段路程分成几小段,分别测出小车在这几小段的路程及对应的时间,利用求出对应的速度,通过比较速度的大小,来判断小车速度的变化情况。
方案二:将段路程平均分成两段(或多段),分别测量小车通过这两段(或多段)相等路程所用时间,通过比较时间的长短,来判断小车速度变化情况。
17.打点计时器是一种测量短暂时间的工具。如图甲所示为实验室常用的打点计时器。通电时,振针每秒上下振动50次,每次在小车带动的纸带上打下一个点,每相邻两个点的时间间隔就是,通过研究纸带上各点就可以分析小车运动情况。如图乙所示,某同学用打点计时器来测量小车的平均速度,他将打点计时器固定在长木板上,纸带固定在小车上,然后将纸带穿过打点计时器,先启动打点计时器,再让小车带动纸带从斜面上某一位置由静止下滑,得到一条与小车相连的纸带如图丙所示。
(1)本实验的实验原理是 ;除了打点计时器,还应该准备的测量工具是 ;
(2)如果想只通过改变长木板的倾斜程度使纸带上的点变得稀疏一些,应使长木板的倾斜程度再 (选填“大”或“小”)一些;
(3)根据打点计时器的特点可知,物体从A点运动到C点所用的时间为 ,又由图丙可知,AC两点的距离为 ,所以物体在AC段运动的平均速度是 ;
(4)分析图丙可知,该物体做的是 (选填“匀速直线运动”或“变速直线运动”),判断的理由是 。
【答案】(1) 刻度尺
(2)大
(3) 0.04 1.60 0.4
(4) 变速直线运动 相同时间内通过的距离不同
【详解】(1)[1][2]平均速度等于总路程除以总时间,该实验所依据的原理是。根据,实验中要用刻度尺测量路程。
(2)如果想只通过改变长木板的倾斜程度使纸带上的点变得稀疏一些,即加快小车的速度,则应使长木板的倾斜程度再大一些。
(3)[1][2][3]AC两点之间的间隔有两个,则物体从A点运动到C点所用的时间为
由图丙可知,刻度尺分度值为1mm,则AC两点的距离为
则物体在AC段运动的平均速度为
(4)[1][2]由图丙可知,小车相同时间内通过的距离不同,所以做变速直线运动。
18.小红利用如图所示的器材研究气球火箭的运动特点,气球火箭固定在长为20cm的吸管BC上,将气球充气后,静止释放,当吸管B端运动到A点时,气球火箭停下来。
(1)为了测量气球火箭运动的速度,需要刻度尺和 ;请你用身边的刻度尺(分度值为1mm),测出试卷上吸管BC的长度为 cm;
(2)小红测出气球火箭全程运动的时间为2.25s,请计算此过程中气球火箭的平均速度为 m/s;(保留两位小数)
(3)小红对气球火箭的某段运动过程进行了分段测量,记录数据如下表:
路程s(cm)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
时间t(s)
0
0.70
1.00
1.22
1.41
1.58
1.72
1.86
2.00
分析数据发现:气球火箭从第 s开始可能做匀速直线运动,速度为 m/s;(保留两位小数)
(4)利用手机软件模拟“频闪摄影”技术,每隔相等时间曝光一次得到如图乙所示的照片,请跟根据照片,描述气球火箭的运动特点: 。为了能更准确地描述气球火箭的运动,可以将曝光间隔的时间调得更 些。
【答案】(1) 秒表 1.00
(2)0.89
(3) 1.58 1.43
(4) 见解析 短
【详解】(1)[1][2]测量气球火箭运动的速度,需要测量路程和时间,用刻度尺测距离,用秒表测时间;刻度尺的分度值是1mm,试卷上吸管BC的长度为1.00cm。
(2)由图可知,AB长度大约是BC长的10倍,AB的长度s=10×20cm=200cm=2m
故此过程中气球火箭的平均速度为
(3)[1][2]由表中数据可知,气球火箭从第1.58s开始,路程增加20cm=0.2m,时间增加0.14s,可能做匀速直线运动,速度为
(4)[1][2]由图可知,相同时间内,火箭的路程逐渐增大,做变速直线运动,速度越来越大;如果将曝光间隔的时间调得更短,获得的火箭的位置更多,速度的变化更加明显,可以更准确地描述运动。
四、计算题
19.国庆假期,爸爸带小阳自驾游,当他们进入某公路区间测速起点时,看到如图所示的区间测速标识牌。
(1)根据标识,汽车在该测速区间行驶时间不能少于多少?
(2)若小阳爸爸在测速区间的前半段路程驾车平均速度为,他在测速区间的后半段路程驾车平均速度不能超过多少千米/时才不违反交规?
【答案】(1)0.5h
(2)50km/h
【详解】(1)由图可知,“60”表示测速区间汽车的行驶速度不能超过60km/h,测速区间路程为30km,则测速区间行驶时间
(2)小阳爸爸在测速区间的前半段路程驾车平均速度为,则前半段路程行驶时间
他在测速区间的后半段路程不违反交规驾车的平均速度
20.国庆假期,八年级的小明和姐姐还有爸妈一家4口打算去北京旅游,他们计划了两种出行方式:一是乘坐高铁列车,二是自驾。小明查询了高铁列车的车票信息,如图所示,二等座每人194元。如果自驾出行,每行驶一百千米平均油耗所需费用约为74元。通过计算回答:
(1)如果自驾出行的平均速度为100km/h,从济南到北京用时4.2小时,则自驾从济南到北京的路程是多少?
(2)假设乘坐高铁列车从济南到北京与自驾游的路程相同,则高铁列车的平均速度是多少?(计算结果保留两位小数)
(3)请选择你认为合适的出行方式并说明理由。
【答案】(1)420km
(2)
(3)自驾,节约费用
【详解】(1)自驾出行,根据计算从济南到北京的路程是
(2)由题可知高铁从济南到北京用时为
根据计算高铁列车的平均速度是
(3)高铁二等座每人194元,如选择高铁,费用为
自驾出行,每行驶一百千米平均油耗所需费用约为74元,如选择自驾,费用为
选择自驾,节约费用,时间灵活。
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第1章第4节 测量:物体运动的速度
内容导航——预习三步曲
第一步:学
析教材 学知识:教材精讲精析、全方位预习
练习题 讲典例:教材习题学解题、快速掌握解题方法
练考点 强知识:7大核心考点精准练
第二步:记
串知识 识框架:思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握
第三步:测
过关测 稳提升:小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升
(学习目标:1. 能完成“测量物体运动的速度”的实验。2. 能正确使用刻度尺、秒表获取实验数据,并算出物体运动的速度,能完成实验报告。3. 能用证据支持或否定自己的观点。)
知识点 测量:物体运动的速度
1.实验原理:v=S/t。
2.主要器材及作用:
(1)刻度尺:测量物体运动的路程。
(2)停表:测量物体运动时间。
(3)小车:研究对象。
(4)金属片:确定小车到达终点的位置,便于精确测出运动时间。
(5)斜面:使小车运动起来 。
3.实验步骤:
(1)把木块放在斜面顶端,金属片放在斜面底端,用刻度尺测出小车将要通过的路程。
(2)用停表测量小车从斜面顶端滑下撞击金属片的时间。
(3)根据测得数据,利用公式v=S/t 算出小车通过斜面全程的平均速度。
(4)将金属片移至斜面的中部,测出小车到金属片的距离 。
(5)测出小车从斜面顶端滑过斜面上半段路程所用时间,并算出小球通过上半段路程的平均速度。
(6)算出小车跑完下半程所用的时间,算出小车通过下半段路程的平均速度。
4.实验结论:小车沿斜面下滑的速度越来越大,说明小车沿斜面下滑运动速度越来越快,小车做变速直线运动。
5.实验注意事项:
(1)小车运动距离的测量方法:要“头对头”或“尾对尾”测量,或测出起始点与金属片之间的距离。
(2)斜面坡度要适当,使小车从静止释放,可加速缓慢下滑即可,并且不会滑落斜面。
(3)测量过程中不能改变斜面的坡度。
6.减小误差的方法:
(1)多次测量,求平均值。
(2)多次测量的方法:每次让小车从同一位置由静止释放,且金属片位置不变。
7.小车在各阶段的平均速度大小比较:
v上半段<v全程<v下半段。
8.如何减小小车的平均速度:
(1)适当减小斜面的倾斜程度。
(2)适当增大斜面的粗糙程度。
教材习题02
小球在水平面上做直线运动,每隔0.2s记录一次小球的运动位置,从图中可以看出小球做_______直线运动。它从C点运动到F点的路程为_______cm,在这段路程中小球的平均速度为_______m/s。
解析:
由图可知,小球由A到F的过程中,在相等时间内小球通过的路程越来越大,说明小球的运动越来越快,即速度越来越大,故小球做加速直线运动。
由图知,小球从C点运动到F点的路程s=12.50cm-8.00cm=4.50cm
小球从C点运动到F点的时间0.2s×3=0.6s
该过程的平均速度为 v=s/t=4.50m/0.6s = 7.5cm/s=0.075cm/s
【答案】加速、4.50、0.075。
教材习题03
在“测量小车沿斜面运动的平均速度”实验中,用刻度尺测量 AB间距,如图所示。让小车从斜面的A点由静止开始下滑并开始计时,小车到达B点停止计时。
(1)图中AB 段的距离 sAB= cm,测得小车从A点运动到B点的时间tAB=2.5s,则小车在AB段的平均速度vAB= cm/s= m/s;
(2)如果小车未到B 点就停止计时,则测得的平均速度vAB会偏 (选填“大”或“小”);
(3)实验中应多次测量取平均值以减小误差,每次测量时都必须让小车从该斜面的__________由静止开始下滑;
解析:
(1)图中刻度尺的一个大格为10cm,一个小格为1cm,即刻度尺的分度值为1cm,则AB段的距离sAB=80.0cm=0.8m
测得时间tAB=1.6s,则AB段的平均速度为0.32m/s。
(2)如果小车未到B 点就停止计时,则测量时间会偏小,根据v=s/t可知,测得AB段的平均速度vAB会偏大。
(3)实验中应多次测量取平均值以减小误差,每次测量时都必须让小车从该斜面的同一位置由静止开始下滑;
【答案】见解析。
教材习题04
用以下方法测量小钢球运动的平均速度。在水平桌面上的一条直线上标出A、B、C三个点,用米尺紧靠直线测量,三点对应刻度如图所示。再用手表测量小钢球贴着米尺运动经过AB、BC两段的时间。则小钢球在AB、BC和AC各段路程中运动的平均速度分别为vAB= m/s,vBC= m/s,vAC= m/s。
解析:
AB段的路程sAB=36.5cm﹣6.5cm=30.0cm
小球从A到B的时间tAB=10h30min5s-10h29min55s=10s
则小球从A到B的平均速度为0.03m/s;
BC段的路程sBC=66.5cm-36.5cm=30.0cm
小球从B到C的时间tBC=10h30min20s- 10h30min5s=15s
则小球从B到C的平均速度为0.02m/s;
AC段的路程sAC=66.5cm﹣6.5cm=60.0cm
小球从A到C的时间tAC=10h30min20s-10h29min55s=25s
则小球从A到C的平均速度为0.024m/s;
【答案】0.03;0.02;0.024
教材习题05
以京沪高速铁路为代表的高铁已成为中国铁路高质量发展的亮丽名片。下表为简化的北京南站至上海站某次列车的时刻表。请分别计算该列车从北京南站至济南西站,以及从北京南站至上海站的平均速度。
解析:
由题意得:(1)从北京南站至济南西站的路程是S=406Km,t=9:24-8:00=1.4h,由得出结果为290Km/h;(2)北京南站至上海站路程是S=1318Km,t=12:32-8:00=4h32min,由得出结果约为
290.7Km/h;
【答案】290Km/h;290.7Km/h.。
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考点一 测量:物体运动的速度
1.小红通过某运动软件监测自己的运动情况。当她绕操场跑一圈时,软件部分截屏如图所示。则她这段时间内的平均速度是_______m/s,合_______km/h。软件上的“配速”指的是跑每千米所需要的时间,若她跑步的平均速度是7.5 km/h,则她跑步的配速是_______s/km。
2.港珠澳大桥于2018年10月24日上午9时正式通车,它的通车大大缩短了港、珠、澳三地的行程时间。如图甲所示为桥上悬挂的交通标志牌,其中“100”的含义是_______,已知港珠澳大桥长约50km,在遵守交通规则的情况下通过大桥的最短时间为_______h,驾车从图乙标志牌所在位置行驶到澳门出口用时0.4h则这段时间内汽车的平均速度为_______。
3.如图是一小球从A点沿直线运动到F点的频闪照片,若频闪照相机每隔0.2s闪拍一次,分析照片可知:小球从A点到F点共运动了___cm的路程,小球从B点到F点的平均速度为___m/s.
5.“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,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
6.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”。实验中,他们将小车从带刻度(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”)。
(1)由图中的实验数据可知,小车下滑过程中做___________运动(选填“减速”“匀速”或“加速”);
(2)根据图中信息,小车在下滑过程中BC段的平均速度大小是___________cm/s;
(3)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”)。
知识导图记忆
核心知识目标复核
能完成“测量物体运动的速度”实验报告,并能说明如何测量小车运动的平均速度。
一、填空题:
1.测平均速度一般需要测量 和 两个物理量,所用的测量工具是 和 ,所用的计算公式为 。
2.带有墨水装置的小车在水平桌面上向左做直线运动,小车每隔1秒钟滴一滴墨水,在纸带上留下了一系列墨滴,其分布情况如图所示,那么小车从图中第1滴墨水至第7滴墨水运动过程中,小车全程运动的时间是 秒,小车的速度逐渐 (选填“变大”或“变小”)。
3.用甲图所示的实验装置“测量物体运动的平均速度”,测量工具有机械停表和 。为了更直观地看出物体的速度是增大的、减小的还是不变的,小明换用如乙图所示带有超声波位置传感器的实验装置,通过与其连接的计算机绘制了速度与时间的关系图像,如丙图所示,可知小车在下滑过程中是做 运动。(选填“匀速”或“加速”)
4.在测量纸锥下落速度的活动中,小明用两个等大的圆纸片做成、两个锥角不等的纸锥,将它们拿到同一高度同时释放,此时应该按照________(甲/乙)图所示的位置释放;现有两种测量速度的方案可供选择:
(1)先选定一段时间,测量纸锥在这段时间内下落的距离;
(2)先选定一段距离,测量纸锥通过这段距离所用的时间。
你认为方案 比较合理。
5.“频闪摄影”是研究物体运动时常用的一种方法.如图是同一相机拍摄的质量相等的甲、乙两球同时从同一高度竖直向下运动的频闪照片,由图可知:甲球从A到B的时间与乙球从C到D的时间的大小关系是tAB tCD,可以判断乙球做 (选填“匀速”或“变速”)直线运动.若每隔0.02s拍照一次,测得AB间的距离是4.8cm,则甲球的速度为 m/s。
6.如图所示,是某一物块从A处开始沿水平直线运动到E处的频闪照片。若频闪照相机每隔0.1秒闪拍一次,则物块从A到C处所用时间为 秒,物块从A到C处通过的路程 (选填“>”、“=”或“<”)从C到E处通过的路程,由此可判断物块在做 (选填“匀速”或“非匀速”)直线运动。
二、单选题
7.某实验小组利用带有刻度的斜面、小车和秒表“测量小车的平均速度”(如图甲),小刚对实验装置进行改进,在斜面顶端安装一个位移传感器,可实时测量传感器到小车的距离,计算机就可以算出小车的v-t图像(如图乙)。下列说法正确的是( )
A.小车从A点运动到C点的路程为s=90cm
B.可直接将小车从B点由静止释放来测量小车在后半程BC的平均速度
C.若使斜面的坡度减小,则小车的v-t图像应该在图乙的A区域
D.小车在前半程AB的平均速度小于后半程BC的平均速度
8.为了研究物体的直线运动,小龙同学自制了一个每秒滴下2滴水的“滴水计时器”。她把滴水计时器固定在玩具车上,并把玩具车放置在水平木板上,用来测量玩具车运动的速度,如图甲所示。释放玩具车后,水滴在木板上的位置如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.小车做匀速直线运动
B.小车从A点运动到D点用时2秒
C.小车从A点运动到C点平均速度为1.2 m/s
D.BD段平均速度大于AC段平均速度
9.如图所示,在“测量物体运动的平均速度”的实验中,使小车从斜面A点静止下滑,经过B点到达C点,图中已标出小车经过A、B、C三点对应时刻。下列说法中正确的是( )
A.图中刻度尺的分度值为1dm
B.小车在段平均速度为
C.斜面坡度越大越便于测量时间
D.小车过A点后计时测出段平均速度将偏大
10.小南同学常在学习之余时练习打乒乓球,如图是他某次挥拍击打后,乒乓球在空中运动的部分频闪照片,已知乒乓球的直径为40mm,频闪照片的时间间隔为0.05s,则图中乒乓球在各时间间隔内的最大平均速度约为( )
A.0.8m/s B.1.9m/s C.2.4m/s D.3.6m/s
11.如图,站在地面的小明给匀速运行的甲、乙两部电梯连续拍下两张照片,则以下说法正确的是( )
A.乙在上行
B.乙的速度比甲大
C.以乙为参照物,甲在上行
D.以甲为参照物,小明在上行
12.随着科学技术的发展,世界上已经研发出多种先进的运动轨迹追踪软件,其中一款具有每隔相同时间就自动定位一次物体位置的功能,甲、乙同时在同位置沿同方向出发,从左a处向右b处沿直线运动,下列说法中正确的是( )
A.甲一定做匀速直线运动
B.乙可能做匀速直线运动
C.从a到b,甲、乙两物体运动的时间比是3∶2
D.从a到b,甲、乙两物体平均速度之比是3∶5
13.甲、乙两物体,同时从同一地点沿直线向同一方向运动,它们的s-t图像如图所示。下列说法正确的是( )
A.2~4s内乙做匀速直线运动 B.3s时甲在乙的前方
C.0~4s内乙的平均速度为2m/s D.4s时甲、乙两物体的速度相等
14.在测量纸锥下落速度的实验中,小明用相机每隔0.25s拍照一次,像成在同一底片上,拍得如图所示的照片。下列说法正确的是( )
A.纸锥运动的时间
B.纸锥从A到D的时间为1s
C.纸锥在EF段下落的平均速度为0.8m/s
D.纸锥从E到F运动的路程为2cm
15.小晨在“测量小车运动的平均速度”的实验中,所用斜面AC的长度为100cm,B点是斜面AC的中点。将小车从A点静止松手后,得到实验结果如图所示(停表每格为1s)。在小车下滑过程中,下列说法正确的是( )
A.如果过了B点才停止计时,则AB段的速度测量值将偏大
B.小车通过全程的平均速度等于12.5cm/s
C.为了便于计时,应将木块向左端移动
D.小车在AC段的平均速度大于在BC段的平均速度
三、实验题
16.如图所示,小聪“测量小车沿斜面运动的平均速度”的实验方案如下:
(1)实验器材:小车、长木板、挡板、支架、刻度尺、 ;
(2)若要测量小车通过全程的距离,应测 (选填“”或“”);
(3)若斜面倾斜程度过大可能会导致直接测量 时误差大;
(4)若想减小小车下滑的平均速度,可行的措施是 ;
A.适当减小斜面倾斜程度
B.适当增大斜面倾斜程度
C.在长木板上铺棉布
D.在长木板上铺玻璃板
(5)小车从斜面顶端由静止释放运动到斜面底端的过程中,若想知道经过AB段路程中速度变化是否明显,请写出实验思路 。
17.打点计时器是一种测量短暂时间的工具。如图甲所示为实验室常用的打点计时器。通电时,振针每秒上下振动50次,每次在小车带动的纸带上打下一个点,每相邻两个点的时间间隔就是,通过研究纸带上各点就可以分析小车运动情况。如图乙所示,某同学用打点计时器来测量小车的平均速度,他将打点计时器固定在长木板上,纸带固定在小车上,然后将纸带穿过打点计时器,先启动打点计时器,再让小车带动纸带从斜面上某一位置由静止下滑,得到一条与小车相连的纸带如图丙所示。
(1)本实验的实验原理是 ;除了打点计时器,还应该准备的测量工具是 ;
(2)如果想只通过改变长木板的倾斜程度使纸带上的点变得稀疏一些,应使长木板的倾斜程度再 (选填“大”或“小”)一些;
(3)根据打点计时器的特点可知,物体从A点运动到C点所用的时间为 ,又由图丙可知,AC两点的距离为 ,所以物体在AC段运动的平均速度是 ;
(4)分析图丙可知,该物体做的是 (选填“匀速直线运动”或“变速直线运动”),判断的理由是 。
18.小红利用如图所示的器材研究气球火箭的运动特点,气球火箭固定在长为20cm的吸管BC上,将气球充气后,静止释放,当吸管B端运动到A点时,气球火箭停下来。
(1)为了测量气球火箭运动的速度,需要刻度尺和 ;请你用身边的刻度尺(分度值为1mm),测出试卷上吸管BC的长度为 cm;
(2)小红测出气球火箭全程运动的时间为2.25s,请计算此过程中气球火箭的平均速度为 m/s;(保留两位小数)
(3)小红对气球火箭的某段运动过程进行了分段测量,记录数据如下表:
路程s(cm)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
时间t(s)
0
0.70
1.00
1.22
1.41
1.58
1.72
1.86
2.00
分析数据发现:气球火箭从第 s开始可能做匀速直线运动,速度为 m/s;(保留两位小数)
(4)利用手机软件模拟“频闪摄影”技术,每隔相等时间曝光一次得到如图乙所示的照片,请跟根据照片,描述气球火箭的运动特点: 。为了能更准确地描述气球火箭的运动,可以将曝光间隔的时间调得更 些。
四、计算题
19.国庆假期,爸爸带小阳自驾游,当他们进入某公路区间测速起点时,看到如图所示的区间测速标识牌。
(1)根据标识,汽车在该测速区间行驶时间不能少于多少?
(2)若小阳爸爸在测速区间的前半段路程驾车平均速度为,他在测速区间的后半段路程驾车平均速度不能超过多少千米/时才不违反交规?
20.国庆假期,八年级的小明和姐姐还有爸妈一家4口打算去北京旅游,他们计划了两种出行方式:一是乘坐高铁列车,二是自驾。小明查询了高铁列车的车票信息,如图所示,二等座每人194元。如果自驾出行,每行驶一百千米平均油耗所需费用约为74元。通过计算回答:
(1)如果自驾出行的平均速度为100km/h,从济南到北京用时4.2小时,则自驾从济南到北京的路程是多少?
(2)假设乘坐高铁列车从济南到北京与自驾游的路程相同,则高铁列车的平均速度是多少?(计算结果保留两位小数)
(3)请选择你认为合适的出行方式并说明理由。
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