内容正文:
第11讲 机械运动
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1.参照物的概念与选择。
2.速度的物理意义、概念和单位。
3.用速度描述物体的运动。
4.应用速度公式进行计算。
5.运动与能。
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一、机械运动与参照物
1.物体的空间位置不断发生着改变,这种运动叫作机械运动。
2.判断物体是运动还是静止,总是先选取某一物体作为标准,这个
被选作标准的物体叫作参照物。
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3.选择参照物的原则。
(1)假定性:某物体一旦被选定为参照物,我们就假定该物体是
静止的。
(2)任意性:参照物的选取可以是任意的,但不能将研究的物体
作为参照物。
(3)方便性:为了便于研究机械运动,一般选取地面或相对于地
面静止的物体作为参照物。
5
4.运动和静止的相对性:同一物体是运动还是静止,取决于所选的
参照物。
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二、速度
1.比较物体运动的快慢。
(1)比较相同时间内通过的路程,通过路程长的物体运动得快。
(2)比较通过相同路程所用的时间,用的时间短的物体运动得快。
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2.速度。
(1)速度是表示物体运动快慢的物理量,物体运动得越快则速度
越大,物体运动得越慢则速度越小。
(2)定义:物体的运动路程与所用时间的比叫作速度。
(3)公式:速度=,用表示路程,表示时间, 表示速度,
则速度公式可表示为 。
(4)单位:米/秒,千米/时。 。
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3.机械运动的分类:根据物体运动的路径,可以将物体的运动分为
直线运动和曲线运动。根据物体在相等的时间内通过的路程是否相等,
直线运动可分为匀速直线运动和变速直线运动。
(1)匀速直线运动:物体沿直线运动时,如果在相等的时间内通
过的路程相等,运动快慢保持不变,这种运动叫作匀速直线运动。
(2)变速直线运动:物体沿直线运动时,如果在相等的时间内通
过的路程不相等,运动快慢发生了变化,这种运动叫作变速直线运动。
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三、运动与能
物体的运动有多种多样的形式,能也有多种形式,如机械能、化学
能、光能、电能、电磁能等。物体的机械运动需要能,植物、动物、人
进行生命活动也需要能。
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知识点一:机械运动及其分类
下列各种运动中,属于机械运动的是( )
A
①柿子变红 ②行星移动 ③你追我赶 ④小桥流水
A.②③④ B.①②③ C.①③④ D.①②④
机械运动是指一个物体相对于其他物体,位置发生改变,
据此判断。
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[解析] ①柿子变红是生长过程,不属于机械运动;②行星
移动、③你追我赶、④小桥流水,都存在物体位置的改变,属于机械运动。
理解机械运动的概念,能把机械运动与其他运动区别开
来。判断一个物体是否在做机械运动,关键是要看它的位置是否发生变
化。
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为了探究小球自由下落时的运动,某兴趣小组的同学用照
相机每隔相等的时间自动拍照一次,拍下小球下落时的运动状态,如图
所示。
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(1)由图可以看出小球在做______(填“匀速”或“变速”)直线运
动,其理由是________________________________。
变速
在相等的时间内通过的路程不相等
(2)下列图像中能正确反映该小球下落时的运动情况的是___
(填字母)。
A. B. C. D.
C
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知识点二:参照物
如图所示,岸上的旗子和甲、乙两船上的
旗子随风飘动,下列说法中正确的是( )
C
A.甲船一定向左运动 B.甲船一定静止
C.乙船一定向右运动 D.乙船一定向左运动
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先由岸上的旗子向右飘判断风的方向,再选择岸上的旗
子作为参照物,分析甲船和乙船的运动情况即可。
[解析] 因为岸上的旗子是固定在地面上的,旗子向右飘,
说明风是从左向右刮的。甲船上的旗子向右飘,则甲船有三种运动情况:
一是甲船不动,风把旗子刮向右侧;二是甲船向左运动;三是甲船向右
运动,但运动的速度小于风速,此时风仍能把旗子刮向右侧。因为乙船
上的旗子向左飘,所以乙船一定向右运动,而且运动的速度比风速大。
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运动和静止是相对的,一个物体的运动状态的确定,取
决于所选取的参照物。所选取的参照物不同,得到的结论也不一定相同。
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甲、乙两人各乘一台升降机,甲看见楼房在匀速上升,乙
也在匀速上升;乙看见楼房在匀速上升,甲在匀速下降。下列说法中正
确的是 ( )
D
A.相对于地面,甲上升,乙下降
B.相对于地面,甲下降,乙上升
C.相对于地面,甲、乙都下降,且甲比乙慢
D.相对于地面,甲、乙都下降,且甲比乙快
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[解析] 甲看见楼房在匀速上升,是以自己或自己所乘的升降机为参照
物;如果以地面为参照物,楼房相对于地面是静止的,那么甲相对于楼
房和地面在匀速下降。乙看见楼房在匀速上升,也是以自己或自己所乘
的升降机为参照物;如果以地面为参照物,楼房相对于地面是静止的,
那么乙相对于楼房和地面在匀速下降。同时乙看见甲在匀速下降,说明
甲下降的速度比乙大。
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知识点三:速度
【常德】周日,小明和小芳在风景如画的柳叶湖畔
骑自行车,如图所示为他们在某段路面上做直线运动时
速度随时间变化的图像。下列分析中错误的是 ( )
A
A. 内两人所通过的路程相等
B.以湖畔的垂柳为参照物,小芳总是运动的
C.第10秒末,两人的速度相等
D.小芳做匀速直线运动
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(1)在 图像中,与时间轴平行的直线表示物体做匀
速直线运动,过原点的斜线表示物体做变速直线运动,据此判断两人的
运动状态,并利用速度公式判断0~10s内两人所通过的路程是否相等。
(2)在研究物体运动时,要选择参照的标准,即参照物,物体的位置
相对于参照物发生变化,则运动,不发生变化,则静止。
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[解析] 由 图像可知,小芳的运动图像是一条平行于
时间轴的直线,说明小芳做匀速直线运动,且速度为 ;小明的运
动图像是一条过原点的斜线,说明小明做变速直线运动,且速度越来越
大;第10秒末,两人的速度相等,均为;根据 可知,
内小芳通过的路程为 ,而小明通过的路
程小于 ,所以这段时间内小芳通过的路程大于小明通过的路程。
由 图像可知,小芳做匀速直线运动,所以相对于湖畔的垂柳,小
芳的位置始终在变化,即以湖畔的垂柳为参照物,小芳总是运动的。
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从 图像中获取相关信息,然后判断物体的运动状态、
通过的路程、速度等相关物理量,理解图像所表示的物理意义是解题的
关键。
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汽车遇到意外情况时需要紧急刹车,这需要司机经历反应
和制动两个过程,在司机的反应过程中汽车做匀速直线运动,在司机的
制动过程中汽车做减速直线运动。有一辆汽车正以 的速度在平
直的公路上行驶。
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(1)该汽车在 内行驶的路程是多少?
[答案] ,该汽车在 内行驶的路程
。
(2)该汽车遇到紧急情况突然刹车,在司机的反应过程中汽车行驶了
,则司机的反应时间是多少秒?
[答案] 在司机的反应过程中汽车行驶了 ,则司机的反应时间
。
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(3)若制动过程用了,该汽车在两个过程中共前进了 ,从司
机发现情况到汽车停下,汽车的平均速度是多少?
[答案] 从司机发现情况到汽车停下所用的时间 ,
则汽车的平均速度 。
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【余姚校级自主招生】初中科学中把物
体在单位时间内通过的路程叫作速度,速度
的计算公式为:速度,即 。高中
物理中把物体在单位时间内速度的变化量叫作加速度(注:速度的变化
量用表示,它等于前后速度之差;加速度用字母 表示,国际单位制
单位是 )。由加速度的定义可知:
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(1)一个物体开始运动时的速度 后它的速度变为
,若该物体做匀加速直线运动(单位时间内速度的增加量相
等),则该物体的加速度____ 。
0.8
先求出速度的变化量,再根据加速度的定义解答即可。
[解析] 该物体在 内速度的变化量
,则该物体的加速度
。
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(2)匀速直线运动的 图像如图甲所示,其中涂色部分的面积表示
以速度做匀速直线运动的物体,运动时间为时通过的路程 ;匀加速
直线运动的 图像如图乙所示,其中涂色部分的面积表示做匀加速
直线运动的物体,速度由到,运动时间为时通过的路程 ,用
写出计算的表达式: ___________。
图乙中涂色部分的面积等于长方形的面积和三角形的面
积之差,据此结合加速度的定义进行解答。
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[解析] 由加速度的定义可知, ,则
。由题意可知,图乙中涂色部分的面积表示做匀加速直线
运动的物体,速度由到,运动时间为 时通过的路程,且图乙中涂
色部分的面积等于长方形的面积和三角形的面积之差,则物体通过的路
程 。
本题涉及的加速度虽然是高中物理中的知识,但我们可
以根据题中所给的信息并结合已学的科学知识完成解答。
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1.关于常见的能,下列说法中不正确的是( )
D
A.河水流淌时具有机械能
B.储存在食物中的能量属于化学能
C.雷达能接收、发射电磁能
D.煤炭等燃料储存的能量属于机械能
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2.【无锡】如图所示,“天舟六号”货运飞船距离天和核心舱 ,正以
相对天和核心舱 的速度向天和核心舱匀速直线运行。下列说法
中正确的是 ( )
D
(第2题)
A. 后“天舟六号”到达天和核心舱
B.以天和核心舱为参照物,“天舟六号”是静止的
C.以“天舟六号”为参照物,天和核心舱是静止的
D.以“天舟六号”为参照物,天和核心舱是运动的
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3.一辆卡车甲和一辆汽车乙同时从同一地点出发,向同一方向做匀速直
线运动,一段时间后汽车乙在卡车甲前面,下列图像中能正确反映两车
运动情况的是 ( )
B
A. B. C. D.
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4.如图所示为某物体做直线运动时路程随时间变化
的图像,由图像可知该物体( )
C
A.在内的速度比在 内的速度大
B.在 内都做匀速直线运动
C.在内的平均速度为
D.在内的速度为
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5.有甲、乙两列火车,甲火车上的乘客从一侧窗口看到田野上的树木向
北运动,从另一侧窗口看到乙火车向北运动,但运动得比树木慢,则
( )
D
A.甲火车向南运动,乙火车静止
B.甲火车向南运动,乙火车向北运动
C.甲、乙两列火车同时向北运动,且乙火车比甲火车快
D.甲、乙两列火车同时向南运动,且乙火车比甲火车慢
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6.日常生活中,我们常用两
种方法来比较物体运动的快
慢。某同学借助甲、乙两图
中汽车行驶的结果来说明这
C
①借助图甲,比较相同时间内通过路程的长短来确定物体运动的快慢
②借助图甲,比较通过相同路程所花的时间多少来确定物体运动的快慢
③借助图乙,比较相同时间内通过路程的长短来确定物体运动的快慢
④借助图乙,比较通过相同路程所花的时间多少来确定物体运动的快慢
A.①② B.①③ C.①④ D.②④
两种方法。下列说法中正确的是 ( )
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7.利用地震波中纵波和横波的传播速度不同可以
监测震源的位置。如图所示的两条直线分别表示
这两种波从震源开始传播的距离 与所用时间
的关系。若测得这两种波先后到达某监测站
的时间间隔为 ,则震源到该监测站的距离为
( )
D
A. B. C. D.
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[解析] 由题图可知,纵波的速度 ,横波的速
度 ,测得这两种波先后到达某监测站的时间
间隔为,假设震源到该监测站的距离为 ,由题意可得,
,即,解得 。
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8.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。
(第8题)
(1)每次实验时必须让小车从同一位置由
______开始下滑。
静止
(2)的长度是_____ ,小车通过全程的
平均速度是_____ 。(停表指针转动未超
过一圈,每格 )
80.0
0.16
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(3)为了测量小车下半程的平均速度,让小车从B点由静止释放,测
出小车到达C点所用的时间,这样的做法________(填“正确”或“不正
确”)。
不正确
(4)斜面的坡度增大后,通过相同的路程,小车运动的平均速度将变
____。
大
40
9.伞兵小队进行跳伞训练。在空中一架
悬停的直升机上,小王第一个由静止开
始竖直下落。下落的前 内,小王的
速度与时间 的关系图像如图所示。
(1)下落过程中,直升机的座舱相对
于大地是______(填“运动”或“静止”,
下同)的,相对于小王是______的。
静止
运动
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(2)下落的前 ,小王的速度是如何变化的?
[答案] 下落的前 ,小王的速度先增大后减小
(3)计算在 内,小王通过的路程。
[答案] 在 内,小王做匀速直线运动,
,小王通过的路程
。
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10.两辆车以相同的速度 向同一方向做匀速直线运动,A车在前,
B车在后。在两辆车上有甲、乙两人分别用皮球瞄准对方,同时将皮球
以相对自身为 的初速度水平射出。若不考虑皮球的竖直下落及空气
阻力,则 ( )
C
A.甲先被击中 B.乙先被击中
C.两人同时被击中 D.皮球可以击中乙而不能击中甲
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[解析] 两辆车的速度相同、同向行驶,两辆车相对静止,若以车为参
照物,两人相对静止。两人同时将皮球以相对自身为 的初速度水平
射出,若不考虑皮球的竖直下落及空气阻力,则两人同时被击中。
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11.【青岛校级自主招生】若一辆汽车在平直的公路上行驶,通过前 路
程的平均速度为,通过后路程的平均速度为 ,则全程的平均速度
为 ( )
D
A. B. C. D.
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[解析] 设总路程为,由得通过前路程所用的时间 ,
通过后路程所用的时间 ,全程所用的时间
,则全程的平均速度
。
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12.如图所示为一位摄影爱好者用频
闪摄影技术拍的一张照片,该照片
清晰地记录了网球被击出后某一段
的运动轨迹,已知此次摄影的相邻
0.05
20
两次曝光的时间间隔为,网球的实际直径约为 。现将一把刻
度尺放在照片上来估测网球的运动速度。由图可知,网球从A位置运动
到B位置所用的时间是_____s,网球在 段运动的实际平均速度约为
____ 。
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[解析] 根据题意可得,网球从A位置运动到B位置所用的时间
,由题图可知,刻度尺的分度值为 ,照片中一个网球
占据刻度尺的3小格,即照片中网球的直径为 ,照片中网球从A
位置运动到B位置通过的路程为 。已知网球的实际直径约为
,设网球实际通过的路程为,由比例关系可得 ,
解得,则网球在 段运动的平均速度
。
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13.如图所示为小明研究气泡的运动规律的实验装置。
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(1)将内径为、长为 的玻璃管装满水,仅留一个气泡,要正
确判断气泡是否做匀速直线运动,确定如下方案:
方案一:测量气泡从点运动到距点和 处
所用的时间。
方案二:测量气泡从计时开始和 所通过的距离。
为便于操作,应选方案____。
一
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(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。为便于测量,应使气泡在玻璃管内较____(填“快”或“慢”)地运
动,这是为了减小测量______(填“路程”或“时间”)时的误差。实验中,
在如图所示的玻璃管上应选择线___(填“A”或“B”)作为起点 更合理。
慢
时间
A
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(3)小明记录的气泡上升一段路程后的实验数据如下表所示,分析数
据可知,气泡上升一段路程后,运动的路程和时间近似成____比。
从点开始的路程 10 20 30 40
从点开始计时的时间 1.24 2.51 3.75 5.02
正
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14.【襄阳校级自主招生】一列车正以 的速度由北向南在雨中行
驶,坐在窗口的乘客看到雨正好竖直下落至地面。这个现象说明车窗外
刮的是____风,风速是___ 。
北
5
[解析] ;以列车为参照物,雨竖直下落,雨与列车
保持相对静止;以地面为参照物,雨向南运动,所以刮的是北风,风速
与车速相同,为 。
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15.交通运输部门常用测速仪来检测车速。测速原理是测速仪前后两次
发出并接收到被测车反射回的超声波信号,再根据两次信号的时间差测
出车速,如图甲所示。某次测速中,测速仪发出与接收超声波的情况如
图乙所示, 表示超声波与测速仪之间的距离。(假设超声波的速度为
,且声速与车速均保持不变)
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(1)汽车第一次遇到测速仪发出的超声波时,汽车与测速仪的距离是
多少?
[答案] 由题图可知,汽车第一次遇到测速仪发出的超声波时,经过的
时间;由 可得,汽车与测速仪的距离
。
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(2)汽车行驶的速度是多少?(结果保留两位小数)
[答案] 由题图可知,汽车第二次遇到测速仪发出的超声波时,经过的
时间;由 可得,汽车与测速仪的距离
;汽车两次遇到超声波信号与测
速仪的距离差 ;汽车两次遇到超
声波信号的时间差 ,则汽车行驶的速度
。
56
$$