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专题提优特训1 测量平均速度实验探究
类型1 实验室测量平均速度的实验探究
1.(2025·江苏扬州梅岭教育集团期末)如图所示,在“测量物体运动的平均速度”实验中,在A 点由静止释放一辆小车,小车加速向下运动,先后经过B、C两点,AB=BC.
(1)实验的原理是 ,为了完成实验,需要的测量工具是秒表和 .
(2)实验中,斜面坡度应该较 (填“大”或“小”),目的是 (填“延长”或“缩短”)小车的运动时间.
(3)实验中测得全程AC 的平均速度为v₁,上半程AB的平均速度为v₂ 那 么v₁ v₂.(填“>”“<”或“=”)
(4)小明在实验时,一只手操作秒表,另一只手释放小车,由于紧张,按下秒表的同时总会把小车向后拉一点才松开小车,这样操作会导致AC 段计算出的平均速度 (填“偏大”或“偏小”).
2.如图甲所示是小明研究“气泡的运动规律”实验装置.
(1)将内径为0.8cm,长为1m 的玻璃管装满水,仅留个气泡,要正确判断气泡是否做匀速直线运动,确定如下方案.为便于操作,应选方案 .
方案一:测量气泡从0点运动到20cm、40cm、60cm和80cm处所用的时间;
方案二:测量气泡从计时开始1s、2s、3s和4s所通过的距离.
(2)为了研究气泡的运动规律,需要测量气泡运动的路程和时间,为便于测量,应使气泡在管内较 (填“快”或“慢”)地运动,所以将试管倾斜一定角度,这是为了减小测量时间的误差.实验中,在如图所示的玻璃管上应选择线 (填“甲”或“乙”)作为起点O更合理.
(3)小明记录气泡上升一段路程后的图像如图乙所示,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.同组的小华认为:“对于匀速直线运动,物体运动的速度与路程成正比,与时间成反比”,此观点是 (填“正确”或“错误”).
类型2 生活中测量平均速度的方法
3.图甲是西昌卫星发射中心发射场景.小明想知道火箭的平均速度,于是他做了如下查阅和测量,图乙为监控系统先后间隔2s拍摄到的火箭点火后竖直向上做直线运动时所在位置的照片,已知火箭的总长度为52m,在照片上已按一定比例标示出刻度,在这 2 s内火箭向上运动的路程为 m,火箭的平均速度为 m/s.
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4.中考新考法 过程开放性探究测火车速度.提出问题:国庆节期间满场和同学们乘火车从襄樊回重庆,当火车行至襄渝铁路大巴山冷水隧道前一段平直轨道时,小芳对其他同学说:“我们能否用手边的器材估测火车的速度?”
进行实验:许多同学参加了测量,他们各自的做法如下:
(1)小芳听到列车上广播:“前方s=3km便是大巴山冷水隧道.”恰好此时火车鸣笛,小芳测得经时间 t 后听到从大巴山反射来的回声后说:“我已能算出火车的速度.”(已知声音的传播速度为v声)
(2)坐在窗旁的小军不动声色,看着窗外每隔s'=100m的电线杆,并数着自己脉搏跳动的次数,数出每通过两根电线杆时自己脉搏跳动了 N 次,小军突然宣布:“我已测出火车的速度.”设小军自己平时每分钟脉搏跳动n次.
(3)小强跑到列车驾驶室,回来后笑着说:“我已知道了火车的速度.”
(4)小慧看着自己的手表,问了一下乘务员每根铁轨长 L,数出时间t₁ 内铁轨响了 N'次,小慧说自己的方法可以测火车的速度.
实验方法交流:
小芳测量速度的表达式v车= ;小军的测量速度的表达式V车= ;小强的测量方法是 ;
小慧的测量方法是
5.中考新考法 生活实践小刚家的一个水龙头拧不紧,水一滴一滴地滴到地上.小刚发现,在耳朵听到前一滴水滴在地上的声音的同时,看到下一滴水刚好开始下落(如图所示).他为了测算水滴下落的平均速度,找来了秒表和卷尺.首先量出水龙头口离地面的高度h,再用秒表计时.计时的方法是当听到某一水滴滴在地上的声音的同时,开启秒表开始计时,并数“1”,以后每听到一声水滴声,依次数“2、3、…”,一直数到“n”时,按下秒表停止计时,读出秒表的示数为t.
(1)写出用上述物理量表示水滴在空中运动的平均速度v的表达式.
(2)小刚测得h=1m,当数到n=20时,秒表的示数t=8.7s,求水滴下落的平均速度.(请写出计算过程)
类型3 初高中知识衔接题
6.某兴趣小组在老师的指导下开始研究自由落体运动,他们用频闪照相机(频闪间隔时间t=0.1s)拍摄了数张不同质量的金属小球从同一位置自由下落的影像,其中一张如图所示.
小知识:频闪照相是让照相机对某一个运动物体每间隔相同时间曝光一次,将物体在不同时刻所处位置记录下来,由于曝光间隔时间固定,因此,频闪照片除记录下物体的位置外,还记录了物体运动的时间.
(1)由频闪照片可以知道小球下落做 (填“匀速直线运动”或“变速直线运动”).
(2)从起点 2 算起,小球到达位置5 时下落的时间t= s.从起点O算起,小球到达位置5 时下落的平均速度 v= m/s.
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专题提优特训 1 测量平均速度实验探究
刻度尺 (2)小延长 (3)>(4)偏小[解析](1)平均速度是指某段时间内的路程与这段时间的比值,所以测小车平均速度的实验原理为 实验中使用刻度尺测量路程,用秒表测量时间.(2)斜面坡度越大,小车沿斜面向下加速运动越快,过某点的时间会越短,计时会越困难,所以为延长小车的运动时间,斜面坡度应小些.(3)由于小车在下滑过程中速度加快,即做加速运动,所以上半段的平均速度较小,下半段的平均速度较大,全程的平均速度居中,即 (4)在按下秒表的同时总是会把小车向后拉一点才松开小车,会造成测量出AC段运动所用时间偏大,而路程仍按照AC段的长度计算,根据v=s/t可知,会使所测量速度偏小.
2.(1)一 (2)慢 乙 (3)正 错误
[解析](1)比较两个方案可知,方案一便于操作.(2)为了便于测量通过相等路程所用的时间,应让气泡运动得慢一些,减小测量时间的误差;因为气泡从静止开始运动,在开>速度快、测量时间短,误差较大,应减缓运动速度始运动的很短时间内是加速运动的,要等气泡运动一小段时间才开始测量比较合适,故选择乙线作为运动的起点合理.(3)由图像可知,气泡在通过相等路程内所用的时间近似相等,所以气泡运动的路程和时间近似成正比;当物体做匀速直线运动时,速度大小保持不变,与路程和时间的大小无关,故小华的观点是错误的.
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通过观察火车上的速度计的示数知道火车的速度 铁轨响了 N'次,表示火车走过的路程为s''=(N'-1)L,再用公式 计算出火车的速度
[解析]因为 所以在时间t内声音传播的距离 v声t,火车走的距离 且 即v声 t+v车t=2s,1解得 小军脉搏跳动1次的时间为 脉搏跳动了 N 次的时间 每通过两根电线杆通过的距离为s'=100m,,所以火车的速度为v车= 小强的测量方法是观察火车上的速度计的示数知道火车的速度;小慧数出t₁时间内铁轨响了 N'次,表示火车走过的路程为s''=(N'-1)L,所以火车的速度为
(2)2.18m/s
[解析](1)由题意知,每一滴水下落的路程为h,时间t 内共有n-1滴水下落,每一滴水下落的时间为 则水滴下落的平均速度
(2)把h=1m,n=20,t=8.7s代入平均速度公式,得
6. (1)变速直线运动 (2)0.3 2.5
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