内容正文:
第三讲 物质的简单运动
课标要求:1.长度单位、时间的测量、误差、机械运动、参照物、匀速直线运动。(了解知道)2.长度的测量、速度的计算、测量物体运动的平均速度。(理解应用)
考情分析:2024湖北省中考第13题考查参照物,第23题第(3)问考查速度的计算;2024武汉市中考第5题考查参照物,第19题第(2)问考查速度相关计算。
知识点一 时间的测量
1.单位及其换算:基本单位是秒(s),常用单位还有分(min),小时(h);1 h=60 min=3 600 s。
2.测量工具:生活中可使用电子手表、石英钟等进行测量。
实验室使用停表或秒表进行更精确的测量。
3.停表的读数方法
①表盘中的小盘表示分(min),转一周15min;大盘表示秒(s),转一周是30s;
②先看小盘,如图,分针在1与2之间,分针的读数为1min,再看大盘,因分针过了1与2中间的半格,则秒针读作39.8s;
③上图中停表读数为1min39.8s或99.8s。
知识点二 运动的描述
1.机械运动:我们把物体位置随时间的变化叫做机械运动。
2.参照物
(1)定义:在判断物体是运动还是静止时,要选取一个物体作为标准,这个作为标准的物体叫做参照物。
(2)判断物体是否运动的方法:①确定研究对象;②根据题意选取适当的参照物;③假设被选取的参照物是静止的,观察研究对象与参照物之间的位置是否变化。
3.运动的相对性
同一个物体是运动的还是静止的,取决于所选的参照物,物体的运动和静止是相对的。
知识点三 运动快慢的描述——速度
1.运动快慢的比较方法:①相同的时间比较路程;②相同的路程比较时间。
2.速度
(1)定义:在物理学中,把路程与时间之比叫做速度,用字母v表示。
(2)物理意义:它是表示物体运动的快慢的物理量,在数值上等于单位时间内通过的路程。
(3)公式:v=。变形式:s=vt、t=。
(4)单位:基本单位是米每秒,符号是m/s;交通运输中的单位常用千米每小时,符号是km/h,这两个单位的换算关系是1 m/s=3.6km/h。
(5)几种常见的速度值:
人步行的速度约为1.1m/s;
自行车的行驶速度约为5 m/s=18km/h;
中学生百米赛跑的速度约为7 m/s。
3.匀速直线运动和变速直线运动
分类
匀速直线运动
变速直线运动
定义
物体沿直线且速度大小不变的运动
物体做直线运动时,在相等的时间内通过的路程不相等,即沿直线但速度发生变化的运动
运动
图像
(匀变速直线运动)
速度
大小
v0
用平均速度来表示,计算公式是v=
北师大版八上P59图3—1
◄课本插图(一)
主旨解说:刘东坐在行驶的列车上,树木风驰电掣般向后运动。“刘东感觉树木向后运动”是以行驶的火车为参照物。
北师大版八上P62图3—6
◄课本插图(二)
主旨解说:如图为我国大型空中加油机正在为匀速飞行中的战斗机加油的情景,如果以地面为参照物,战斗机是运动的;以战斗机为参照物,加油机是静止的。(选填“运动的”或“静止的”)
北师大版八上P68图3—15)
◄课本插图(三)
主旨解说:在进行百米赛跑时观众认定跑在前面的人运动得快。他采用的是控制时间相同比较路程的方法比较快慢的;而裁判员则认定到达终点计时少的人运动得快,他采用的则是控制路程相同比较时间的方法比较快慢的。
考点一 时间的测量
[例1] (2024·广东模拟)在长度和时间的测量这一课的学习中小明同学完成了如下实验:
(1)如图甲所示,小明用刻度尺和三角板测得圆形物体的直径为1.20cm;如图乙所示,秒表的读数为 337.5s。
(2)小明用另一把刻度尺在测一个物体长度时记录的数据为14.51dm、14.50dm、14.53dm,物体长度测量值应记为14.51dm。
考点二 运动的描述
[例2] (2024·湖北)2024年5月28日,神舟十八号航天员圆满完成出舱任务。如图,搭乘机械臂的航天员A已为空间站安装好空间碎片防护装置,航天员B正在出舱。以空间站为参照物,安装好的防护装置是静止的,航天员B是运动的。
考点三 运动的快慢
[例3] (2024·绥化)小宇参加百米比赛的成绩是12.5s,以正在冲刺的小宇为参照物,坐在看台上加油的同学是运动(选填“运动”或“静止”)的,小宇百米赛跑的平均速度是8m/s。
[例4] (2024·甘肃模拟)甲、乙两小车运动的s-t图像如图所示,由图像可知(C)
A.甲、乙两车都做匀速直线运动
B.甲车的速度为10米/秒,乙车的速度为2米/秒
C.经过6秒,甲、乙两车相距2米
D.经过5秒,甲、乙两车通过的路程均为10米
[变式] (2024·甘肃模拟)如图所示是甲、乙两个物体的速度与时间的关系图像,下列分析正确的是(C)
A.甲是静止的
B.乙做匀速直线运动
C.整个过程中,若以甲为参照物,乙是运动的
D.0~20s,乙车运动的路程为100m
方法技巧 1.对s-t、v-t图像的理解
(1)s-t图像(如图甲)
①水平直线表示物体静止(如D),倾斜直线表示物体做匀速直线运动(如A、B、C);
②直线倾斜程度越大,表示速度的值越大,在图甲中,A的速度最大;
③起点位置,如C是在距离原点1 m处出发的,A晚出发2 s。
(2)v-t图像(如图乙)
①水平直线表示物体做匀速直线运动,如图乙中的小芳;
方法技巧 ②倾斜直线表示物体做变速运动,如图乙中的小明;
③图像与横轴所夹部分的面积表示在某段时间内物体运动的距离:如小芳在10 s内运动的距离为30 m,小明在10 s内运动的距离是15 m。
2.应用v=计算时应注意的问题。
(1)同一性:三个物理量必须对应同一物体的同一时间段或同一段路程。
(2)对应性:代入数据时,v、s、t一一对应。
(3)统一性:各个物理量的单位要统一,即①v—m/s、s—m、t—s;②v—km/h、s—km、t—h。
(4)规范性:要写出必要文字,公式,再代入数据,数据后要有单位。
实验 测量物体运动的平均速度
【实验方案与证据】
1.实验原理:v=。
2.实验装置图(如图所示)
3.实验主要器材及作用:斜面、小车、木块、金属片、停表、刻度尺。
金属片的作用:控制小车运动的路程,确保小车终点始终在同一位置,使时间测量更精准。
4.实验操作要点
(1)实验中应使斜面保持较小的坡度,便于测量时间,减小误差。
(2)测量小车运动的距离时,要“头对头”或“尾对尾”测量。
(3)停表(或秒表)计时开始与小车从斜面顶端由静止释放要同时进行。
(4)为测量小车运动过程中下半程的时间,处理方法是用全程时间减去上半程时间。
【结论与解释】
5.上图中的小车在斜面上做变速直线运动。
6.根据实验数据计算小车在不同阶段的平均速度,比较不同阶段平均速度的大小:
v后半程>v全程>v前半程。
【交流与反思】
7.误差分析
(1)小车未开始运动就计时,时间测量值偏大,速度测量值偏小。
(2)小车经过初始点后才开始计时,时间测量值偏小,速度测量值偏大。
(3)小车未到终点就停止计时,时间测量值偏小,速度测量值偏大。
(4)小车经过终点后才停止计时,时间测量值偏大,速度测量值偏小。
【创新设计】
8.如图所示,小车在斜面上运动的路程一半时的速度大小大于(选填“大于”“等于”或“小于”)在斜面上运动时间的一半时的速度大小。
[例1] 如图所示,在测量小车运动的平均速度实验中,让小车从斜面上的A点由静止开始下滑并计时,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)本实验测量平均速度的原理公式:v=。
(2)除图中刻度尺以外,本实验中用到的测量工具还有停表。
(3)实验操作时,斜面的坡度不能太大,这样设计是为了实验中便于测量时间。
(4)图中AB段的距离sAB=40.0cm,测得时间t=1.6s,则AB段的平均速度vAB=0.25m/s。
(5)vBC>(选填“>”“<”或“=”)vAC。
(6)如果小车过了B点才停止计时,则测得的平均速度vAB会偏小。
(7)下列符合小车运动的速度随时间变化的图像是B。
A B C D
(8)经过测量结果得出AC段平均速度为v,AB段的平均速度为v1,若用公式直接算出BC段的平均速度v2,则v2=(结果用v、v1表示)。
1. 北宋文学家欧阳修在一首词中有这样的描写:“无风水面琉璃滑,不觉船移……”其中“不觉船移”所选的参照物可能是(A)
A.船在水中的倒影 B.船周围的浮萍
C.被船惊飞的鸟 D.船附近岸边的花草
2.(2024·辽阳模拟)如图所示,木块的长度为1.80cm,机械停表的读数为338.5s。
3.(2024·广东模拟改编)同学们在操场研究自己步行和跑步的速度,甲、乙两位同学同时从同一位置出发均沿直线向北运动,利用位置传感器和计算机绘制出他们的路程s随时间t的变化图像如图所示。由图像可知,在2~4s时甲相对于乙向北运动,在第2s时乙运动的速度为 1.2m/s;在第5s末甲、乙相距6m。
4.为研究小车在足够长斜面上的运动规律,每次均从斜面顶端A点由静止释放小车,测出小车运动的时间和通过的路程,如图1所示。
(1)除了图中的器材外,实验中需要的测量工具有秒表和刻度尺。
(2)实验前,小明对小车的运动情况作了以下猜想:
①小车通过的路程与所用时间成正比;
②小车通过的路程与所用时间的平方成正比。
(3)某次实验小车通过的路程如图1所示,为36.00cm。
多次实验,记录数据如下表:
从A点开始计
时的时间t/s
0
1
2
3
4
5
从A点开始的
路程s/cm
0
4.00
16.00
36.00
64.00
100.00
分析数据可知,猜想②(选填“①”或“②”)是正确的,让小车从A点由静止开始运动,运动2s通过的路程为0.16m。
(4)小明继续进行实验研究,让小车从A点由静止开始运动到某一位置,路程为s,时间为t,小车在路程中点处的速度为v1,在时间中点时的速度为v2,则v1>(选填“>”“<”或“=”)v2。
5.(2024·河南模拟)高速公路已广泛应用ETC收费系统,这种系统是对过往车辆无需停车即能实现收费的电子系统。如图乙是某高速公路入口处的ETC通道示意图,现有一辆汽车在某高速路上以如图甲所示的速度计所指的速度匀速行驶25min后到达收费站,在进入ETC收费岛区域前s1=50m处开始减速,经t1=4s后运动至ETC收费岛边界,然后再以6m/s的速度匀速通过ETC收费岛,其长s2=36m,不计车长,求:
(1)汽车到达收费站前匀速行驶的路程;
(2)汽车通过ETC收费岛所用的时间t2;
(3)汽车从减速开始到离开ETC收费岛全过程的平均速度大小。
解:(1)汽车到达收费站前速度为90km/h
t=25min=h
汽车到达收费站前匀速行驶的路程
s=vt=90km/h×h=37.5km
(2)汽车通过ETC收费岛所用的时间
t2===6s
(3)汽车从减速开始到离开ETC收费岛的总路程s总=s1+s2=50m+36m=86m
汽车从减速开始到离开ETC收费岛的总时间t总=t1+t2=4s+6s=10s
所以汽车从减速开始到离开ETC收费岛全过程的平均速度v平均===8.6m/s
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