内容正文:
2025-2026学年苏科版版八年级物理
《第五章 物体的运动第三节直线运动(一)》精品讲义
(
一.
学习
目标
1.理解匀速直线运动的定义和核心特点,能区分匀速直线运动与非匀速直线运动。
2.掌握速度公式v=
及变形公式s=vt、t=
,能进行单位换算和简单计算。
3.认识匀速直线运动的 s-t 图象和 v-t 图象,能根据图象提取关键信息、分析物体运动状态。
4.了解测量匀速直线运动速度的实验原理和方法,能规范完成实验操作并处理数据。
5.能运用匀速直线运动的知识解释生活中的相关现象,解决实际应用问题。
)
(
二.重点难点
(一)重点
1.匀速直线运动的定义、特点及速度公式的灵活运用。
2.匀速直线运动 s-t 图象和 v-t 图象的识别与解读。
3.测量物体运动速度的实验原理、步骤及数据处理。
(二)难点
1.理解
“
匀速
”
的本质
——
任意相等时间内通过的路程相等,速度与路程、时间无关。
2.从图象中分析物体的运动规律,建立数学图象与物理运动的对应关系。
3.结合实际情境,运用匀速直线运动知识解决行程、过桥(隧道)等综合问题。
)
三.课前预习
1.物理学中,把物体沿着____且____不变的运动叫做匀速直线运动,它是最简单的机械运动。
2.速度是描述物体______的物理量,其计算公式为v=,国际主单位是______,常用单位还有千米每小时(km/h),换算关系为1m/s = ______km/h。
3.做匀速直线运动的物体,其路程与时间成______比,在任意一段相等的时间内通过的路程______,任意一段路程与对应时间的比值______。
4.测量物体运动速度的实验原理是______,需要测量的物理量是物体运动的______和______,对应的测量工具分别是______和______。
5.匀速直线运动的s-t 图象是一条过原点的______,图象的倾斜程度反映速度的大小,倾斜程度越大,速度越______;v-t图象是一条平行于______轴的直线。
6.若某物体做匀速直线运动,3s内通过的路程为15m则它的速度是______ m/s,接下来的5 s内通过的路程是______ m。
四.课堂探秘
(一)情境导入
2025年9月3日,在北京天安门广场举行了纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年阅兵活动。
“受检部队、装甲车、导弹车的运动有什么特点?这种运动属于哪种类型?”——匀速直线运动。
(二)物体的运动分类
1.按运动路径的曲直可分为直线运动和曲线运动。
2.直线运动按照速度是否改变,可分为匀速直线运动和变速直线运动。
(三)认识匀速直线运动
1.定义:物体沿着直线且速度大小和方向都保持不变的运动,是最简单的机械运动。
2.在日常生活中,匀速直线运动并不常见,但有一些运动可以近似看成匀速直线运动。例如,沿直线滑冰停止用力后的一段滑行,站在商场自动扶梯上人的运动等。
3.学生实验:研究气泡的运动速度
【实验目的】
(1)测量气泡在玻璃管内的运动速度,理解匀速直线运动的特点。
(2)学会用图象法处理实验数据,分析气泡的运动规律。
【实验器材】
倾斜放置的长玻璃管(内装水和气泡)、刻度尺、秒表、记号笔。
【实验原理】
v=(速度等于路程与时间的比值)
【实验步骤】
(1)标记分段:将玻璃管固定在支架上,待气泡稳定上升后,用记号笔在玻璃管上从下往上依次标记出 O、A、B、C、D 五个点,相邻两点间的距离均为 s0(如10cm),O点为气泡运动稳定后的起始位置。
(2)测量时间:让气泡从 O 点开始运动,用秒表分别测出气泡经过 A、B、C、D 各点的时刻 tA、tB、tC、tD,并记录在表格中。
(3)计算数据:分别计算气泡通过 OA、AB、BC、CD 各段的时间△t 和速度 v。
(4)绘制图象:以时间 t 为横坐标,路程 s 为纵坐标,在坐标纸上描点并连线,得到气泡运动的 s-t 图象。
【实验数据记录表格】
路段
路程(cm)
运动时间(s)
运动速度(cm/s)
0A
10
5
2
AB
10
5
2
BC
10
5
2
CD
10
5
2
【气泡运动的 s-t 图象】
【实验现象与结论】
(1)现象:气泡在玻璃管内上升过程中,通过各段相等路程的时间基本相等;绘制的 s-t 图象为过原点的倾斜直线。
(2)结论:气泡的运动可近似看作匀速直线运动,其速度大小不变,路程与时间成正比。
【注意事项】
(1)实验前需等待气泡运动稳定后再开始测量,避免气泡加速阶段对实验结果的影响。
(2)测量长度时,刻度尺需与玻璃管平行,读数时视线要与刻度线垂直。
(3)记录时间时,秒表的启动和停止要与气泡到达标记点的时刻同步。
(4)若相邻路段的速度差异较大,可适当减小相邻标记点的距离,提高测量精度。
【问题讨论】
气泡上升的速度可能与哪些因素有关?
4.核心特点:任意相等时间内通过的路程相等;速度 v 是定值,与路程 s、时间 t 无关。
(四)匀速直线运动的图像
匀速直线运动有路程-时间(s-t)图象和速度-时间(v-t)图象两种核心运动图像,具体特征和解读如下:
1、s-t 图象
(1)图象形状:过原点的倾斜直线(因为匀速直线运动中路程与时间成正比,s = vt)。
(2)关键解读:
①直线的倾斜程度表示速度大小,倾斜程度越大,速度越大;
②图象上某点的横坐标为时间,纵坐标为对应时间内通过的路程;
③若图象为平行于时间轴的直线,代表物体静止(速度为0)。
2、v-t 图象
(1)图象形状:平行于时间轴的直线(因为匀速直线运动的速度大小和方向始终不变)。
(2)关键解读:
①直线到时间轴的垂直距离表示速度的大小;
②图象与时间轴围成的矩形面积,表示对应时间内物体通过的路程(s = vt);
③图象始终在时间轴上方(速度为正),若在下方则表示运动方向与规定正方向相反(匀速直线运动方向不变,故只会在一侧)。
(五)速度公式的应用与单位换算
1.公式与单位:
(1)速度公式 v=,
(2)变形公式 s=vt、t=;
(3)国际主单位是 m/s,常用单位 km/h,换算关系 1m/s=3.6km/h。
(4)注意事项:强调计算时需统一单位,路程用米(m)、时间用秒(s)时,速度单位为米每秒(m/s);路程用千米(km)、时间用小时(h)时,速度单位为千米每小时(km/h)。
【经典例题】
例1.2025年我国CR450动车组试验时跑出单列时速453公里的纪录,若它以恒定速度匀速直线行驶,下列说法正确的是( )
A. 速度与行驶时间成反比 B. 速度与行驶路程成正比
C. 任意相等时间内通过的路程相等 D. 路程与时间不成比例
例2.2025年“祖冲之三号”量子计算机处理问题速度极快,若将其数据传输看作匀速直线运动,速度为1.2×10⁸m/s,则它1分钟内传输的路程为( )
A. 7.2×10⁹m B. 2×10⁶m C. 1.2×10¹⁰m D. 7.2×10⁷m
例3.李白《早发白帝城》中“千里江陵一日还”,若船做匀速直线运动,“千里”指路程,“一日”指时间,下列说法正确的是( )
A. 可以估算出船的平均速度 B. 船的速度与路程无关
C. 船的速度随时间增大 D. 路程与时间成反比
例4.王之涣《登鹳雀楼》“白日依山尽,黄河入海流”,若黄河水做匀速直线运动,下列关于其s-t图象的说法正确的是( )
A. 图象的倾斜程度表示速度大小 B. 图象是曲线
C. 图象与时间轴平行 D. 图象与路程轴平行
例5.小明骑自行车上学,以5m/s的速度匀速直线行驶,下列说法正确的是( )
A. 小明的速度越大,通过的路程越长 B. 小明的速度与路程、时间无关
C. 小明的时间越长,速度越小 D. 小明的路程与时间成反比
例6.物理课上,同学们测量课桌长度,若刻度尺以0.2m/s的速度匀速直线移动,测量3m长的教室所需时间为( )
A. 10s B. 15s C. 20s D. 25s
例7. 某小组同学分别测出了甲、乙电动小车做直线运动的路程和时间,并依据数据作出了相应的路程﹣时间图像,如图(a)、(b)所示。
(1)观察图(a)可知,甲车通过0.6m的路程所用时间为______ s;
(2)观察图(b)可知,在AB对应的时间段内,乙车通过的路程为______ m;
(3)比较图(a)、(b)可知,甲车的速度______乙车的速度(选填“大于”、“等于”或“小于”)
例8. 一辆轿车在水平路面上匀速直线行驶,轿车上的速度表如图所示。
(1)在5min内轿车行驶的路程是多少?
(2)轿车以该速度匀速行驶140km需要多少时间?
五.课堂检测
(一).选择题
1.2025年天问二号探测器对小行星实施伴飞探测,若探测器以恒定速度匀速直线靠近小行星,其s-t图象应为( )
A. 平行于时间轴的直线 B. 过原点的倾斜直线 C. 曲线 D. 垂直于时间轴的直线
2.2025年江门中微子实验装置运行高效,若中微子以恒定速度匀速直线传播,3秒内通过的路程为9×10⁸m,则其速度为( )
A. 3×10⁸m/s B. 2.7×10⁹m/s C. 3×10⁷m/s D. 1×10⁸m/s
3.2025年首款6G全频段芯片实现120Gbps极速传输,若数据以恒定速度匀速直线传输,下列关于速度单位换算正确的是( )
A. 120Gbps=120×10⁶m/s B. 1m/s=3.6km/h
C. 1km/h=3.6m/s D. 120Gbps=120×10³m/s
4.苏轼《江城子·密州出猎》“锦帽貂裘,千骑卷平冈”,若骑手们做匀速直线运动,速度相同,则( )
A. 骑行时间越长,速度越大 B. 骑行路程越长,速度越大
C. 任意骑手的路程与时间比值相同 D. 路程与时间成反比
5.王维《使至塞上》“单车欲问边,属国过居延”,若单车做匀速直线运动,3小时行驶180km,则其速度为( )
A. 5m/s B. 10m/s C. 20m/s D. 50m/s
6.运动会上,某同学以8m/s的速度匀速直线跑完100m,则他所用时间为( )
A. 10s B. 12.5s C. 15s D. 20s
7.放学路上,小雨和小宇骑自行车匀速直线同行,小雨速度为4m/s,小宇速度为5m/s,则下列说法正确的是( )
A. 小雨的s-t图象倾斜程度更大 B. 小宇的s-t图象倾斜程度更大
C. 两人的s-t图象倾斜程度相同 D. 两人的v-t图象都是倾斜直线
8.下列四图是利用每秒闪光10次的照相装置分别拍摄到小球的四张频闪照片,其中哪幅照片表示小球在做匀速直线运动( )
A. B. C. D.
9. 如图所示的图象中,描述的是同一种运动形式的是( )
A.A与B B. A与C C. C与D D. B与C
10.某物体做匀速直线运动,由速度公式v=可知,物体的( )
A.速度大小恒定不变 B. 速度与路程成正比
C. 速度与时间成反比 D. 以上说法都对
11.甲、乙两车都做匀速直线运动,两车的速度分别为15 m/s和10 m/s,则两车都运动10 s时间后的路程之比为( )
A. 1∶1 B. 3∶2 C. 2∶3 D. 1∶3
12. 甲、乙两物体从同一地点同时向相同方向做直线运动,其s﹣t图象如图所示,由图象可知( )
A. 两物体在0~10s内都做匀速运动,且v甲=v乙
B. 两物体在15~20s内都做匀速运动,且v甲<v乙
C. 两物体在15s末相遇,且0~15s内通过的路程相等
D. 两物体在20s末相遇,且0~20s内通过的路程相等
13.甲、乙两物体都做匀速直线运动,它们路程之比是3∶4,它们通过时间之比是4∶1,则甲、乙两物体的速度之比是( )
A、4:1 B、16:3 C、3:4 D、3:16
14.有两列火车相向行驶在平直且平行的两条轨道上,甲车长180m,速度为20m/s,乙车长为160m,速度为14m/s,当两车相遇时,会车(从车头相遇到车尾相离)需要的时间为( )
A、10s B、60s C、30s D、20s
15. 甲、乙两车分别从P、Q 两点同时同向运动,它们的s-t图像分别如图(a)、(b)所示,经过6秒甲、乙相遇.甲、乙的速度分别为v甲、v乙,P、Q间的距离为s,则
A. v甲>v乙,s=16米 B. v甲>v乙,s=8米
C. v甲<v乙,s=16米 D. v甲<v乙,s=8米
(二).填空题
16.学生小组探究“纸锥匀速下落”实验,需测量的物理量是下落高度和____,若纸锥3秒下落1.2米,速度为____m/s,该运动中纸锥的____和运动方向均不变。
17.古诗“去马疾如飞,看君战胜归”中,骏马做匀速直线运动,若骏马20秒奔驰600米,速度为____m/s,合____km/h,该过程中骏马的瞬时速度与____速度相等。
18.校园内自动售货机的补货机器人做匀速直线运动,5分钟移动300米,其速度为____m/s,若机器人匀速移动过程中遇到障碍物停止前,通过的路程与时间成____关系,若机器人以该速度运动10分钟,通过的路程为____米。
19.学生在走廊匀速步行,若15秒走了9米,速度为____m/s,该速度表示每秒步行____米,若继续匀速步行30秒,将再走____米。
20.伽利略曾描述“封闭的平稳速度均匀的大船”做匀速直线运动,若大船5小时航行100千米,其速度为____km/h,合____m/s(保留一位小数),船上的物体相对于大船是____的。
21.实验室中滑块在气垫导轨上做匀速直线运动,25秒通过5米,速度为____m/s,若滑块的运动路程变为15米,匀速运动的时间为____秒,该运动的s-t图像斜率表示____。
22.2025年智能农业机械匀速直线播种,若机械的速度为1.5m/s,它在1分钟内通过的路程为____米,播种过程中机械的运动方向不变,____保持恒定,若机械匀速运动30秒,通过的路程为____米。
23.学生用秒表测量某物体匀速直线运动的时间,若物体通过10米路程用了5秒,速度为____m/s,该物体在任意1秒内通过的路程为____米,其v-t图像的纵坐标值____(选填“变化”或“不变”)。
(三).解答题
24.如图甲所示为一辆自行车在平直公路上运动的速度与时间(v﹣t)的图像,请根据
甲在图乙中画出相应路程与时间(s﹣t)的图像。
25.小明乘火车外出旅游,他乘坐的火车长为300 m。途中当火车以20 m/s的速度匀速穿过一条隧道时,小明测出自己通过该隧道的时间为1 min 20 s。求:
(1)该隧道的长度为多少米?
(2)火车完全通过该隧道需要的时间为多少秒?
(3)若该火车通过一座长为0.9 km的大桥时,完全在桥上的时间为40 s,则该火车在这40 s内的平均速度为多少米每秒?
26.阅读材料,回答问题。
声学悬浮黑科技——无摩擦的匀速直线运动
2025年横滨国立大学研发的无线声学悬浮装置,实现了无轮、无缆、无摩擦的高速运输突破。该装置利用声波悬浮技术将物体悬浮于空中,克服了传统机械运输的摩擦阻力,能以稳定速度沿直线自由移动,适用于精密零件装配、生物样本运输等场景。实验数据显示,该装置在10°倾斜平面上仍能保持匀速直线运动,速度可达3m/s以上,可承载自身重量外43g的载荷,其运动过程中速度大小和方向始终保持不变,完美契合匀速直线运动的核心特征。
在一次实验中,科研人员让该悬浮装置携带生物样本做匀速直线运动,从起点到终点全程180米,装置启动后立即进入稳定匀速状态。通过精准计时发现,装置通过前60米路程用时20秒,剩余路程继续保持原速度匀速前进。同时,实验团队利用传感器绘制出该装置的运动图像,横坐标为时间,纵坐标为路程,图像呈现出典型的匀速直线运动特征。此外,若以同步匀速移动的实验平台为参照物,悬浮装置及其携带的样本位置始终没有发生变化,这一现象也印证了机械运动的相对性。
(1)该声学悬浮装置的运动速度为____m/s,完成全程180米所需的总时间为____秒。
(2)关于该装置的运动,下列说法正确的是( )
A. 速度大小会随路程增加而变大 B. 任意相等时间内通过的路程相等
C. 运动过程中受到的摩擦力较大 D. 速度大小与通过的路程成正比
(3)实验中绘制的s-t图像(路程-时间图像)应该是( )
A. 过原点的倾斜直线 B. 平行于时间轴的直线
C. 曲线上升 D. 先倾斜后水平的直线
(4)以同步匀速移动的实验平台为参照物,悬浮装置是____的;若以地面为参照物,装置是____的。
(5)若该装置以3m/s的速度匀速直线运动,那么它在1分钟内通过的路程为____米,下列关于该速度的说法正确的是( )
A. 表示每秒通过的路程为3米 B. 速度大小由通过的路程决定
C. 运动时间越长,速度越小 D. 路程与时间的比值会不断变化
六.课后作业
(一)完成知识清单
1.物体沿着直线且____保持不变的运动,叫做匀速直线运动。
2.匀速直线运动是最简单的机械运动,其核心特征是运动的____和_______都不发生改变。
3.日常生活中,____(举一例)的运动可近似看作匀速直线运动。
4.速度是描述物体**的物理量,匀速直线运动的速度大小等于____与____的比值。
5.速度的计算公式为____,其中v表示速度,s表示路程,t表示时间。
6.速度的国际主单位是________,符号为_______;常用单位还有千米每小时(km/h),两者的换算关系是_______________。
7.匀速直线运动中,速度是一个____(选填“定值”或“变量”),与物体通过的路程和运动时间无关。
8.某物体做匀速直线运动,速度为5m/s,其物理意义是_____________________________。
9.由速度公式可推导得出路程公式:____,时间公式:____。
10.做匀速直线运动的物体,通过的路程与运动时间成___(选填“正比”或“反比”)关系。
11.一辆汽车以60km/h的速度做匀速直线运动,行驶3小时,通过的路程为____________km;若该车继续匀速行驶,再行驶120km,需要的时间为_________小时。
12.一个物体做匀速直线运动,10秒内通过的路程为20米,则它在5秒内通过的路程为_____米,第3秒的速度为__________m/s。
13.用横坐标表示时间t,纵坐标表示路程s,匀速直线运动的s-t图像是一条________的倾斜直线,直线的__________表示速度的大小。
14.用横坐标表示时间t,纵坐标表示速度v,匀速直线运动的v-t图像是一条____于时间轴的直线。
15.在s-t图像中,若直线过坐标原点,说明物体从____开始做匀速直线运动;若直线不过原点,说明物体运动的初始时刻路程不为零。
16.在v-t图像中,图像与时间轴围成的面积表示物体通过的____。
(二)强化训练
一.选择题
1. 下列关于匀速直线运动的说法中,正确的是( )
A. 相同时间内通过相同的路程 B. 每走1 km所用的时间都相等
C. 每1 min所走的路程都相等 D. 任何相等时间内通过的路程都相等
2.2025年人形机器人规模化量产,某机器人以0.5m/s的速度匀速直线搬运货物,它搬运货物通过10m路程所需时间为( )
A. 5s B. 10s C. 20s D. 15s
3.2025年“人造太阳”实验装置创造世界纪录,若实验中某部件以恒定速度匀速直线运动,其v-t图象应为( )
A. 过原点的倾斜直线 B. 平行于时间轴的直线 C. 曲线 D. 过原点的水平直线
4.2025年模块化小型堆技术突破,某小型堆冷却系统中,冷却剂以3m/s的速度匀速直线流动,下列说法错误的是( )
A. 冷却剂的速度始终保持3m/s B. 冷却剂的运动方向不变
C. 冷却剂的路程与时间成正比 D. 冷却剂的速度与路程成正比
5.杜甫《绝句》“门泊东吴万里船”,若船静止在水面,与匀速直线运动的船相比,下列说法正确的是( )
A. 静止的船速度为0,其v-t图象与时间轴重合
B. 匀速直线运动的船v-t图象是曲线
C. 两者的s-t图象都是倾斜直线
D. 静止的船路程随时间增大
6.杨万里《宿新市徐公店》“儿童急走追黄蝶”,若儿童做匀速直线运动,速度为4m/s,则他1分钟内通过的路程为( )
A. 4m B. 24m C. 240m D. 400m
7.图书馆里,小红以0.1m/s的速度匀速直线行走,她通过20m长的书架通道所需时间为( )
A. 20s B. 100s C. 200s D. 150s
8.小明用铅笔沿作业本边缘匀速直线移动,速度为0.05m/s,若移动时间为40s,则移动的路程为( )
A. 2m B. 4m C. 0.5m D. 1m
9.小球从左向右运动,每隔相等时间曝光一次所得到的照片如图所示,其中小球做匀速直线运动的是( )
A. B. C. D.
10.下列图象中,能正确反映“匀速直线运动”的是( )
A. B. C. D.
11. 关于匀速直线运动的速度公式v=,下列说法正确的是
A. 速度跟路程成正比 B. 速度跟时间成反比
C. 路程跟时间、速度均成正比 D. 速度与路程和时间无关
12.如图所示,图甲是小车甲运动的s﹣t图像,图乙是小车乙运动的v﹣t图像,由图像可知( )
A. 甲车速度大于乙车速度 B. 甲、乙两车都由静止开始运动
C. 甲、乙两车都以10m/s匀速运动 D. 甲、乙两车经过5s通过的路程都是10m
13. 甲、乙两同学沿平直路面步行,他们运动的路程随时间变化的规律如图所示,下列说法中不正确的是( )
A. 8s末甲乙两同学速度相等 B. 4s-8s内,甲乙同学都做匀速直线运动
C. 0-8s内,甲乙两同学运动的路程相等 D. 甲同学比乙同学晚出发4s
14. 根据图中所给A、B两物体的s-t图象,判断对应的v—t图象哪个是正确的
A. B. C. D.
15. 某同学的爸爸携全家驾车去太湖渔人码头游玩,在途经太湖路时,路边蹿出一只小猫,他紧急刹车才没撞到它.如图为紧急刹车前后汽车行驶的速度﹣时间图象,根据图象分析不正确的是( )
A. 紧急刹车发生在8:27
B. 在8:23~8:27时间段内他驾车匀速前进
C. 在8:20~8:30时间段内他驾车最大速度为60千米/时
D. 在8:20~8:30时间段内他驾车的平均速度为60千米/时
二.填空题
16.2025年河北磁县的气吹高效射播机在北斗导航指引下做匀速直线运动,10分钟行进600米,其速度为____m/s,该速度表示的物理意义是____,若射播机继续匀速前进,接下来5分钟将行进____米。
17.苏轼《赤壁赋》中“月徘徊于斗牛之间”的意境,若以匀速行驶的小船为参照物,月亮是____的,小船的运动方向和速度均不变,符合____运动的特点,若小船30秒前进90米,其速度为____km/h。
18.学生实验中,气泡在玻璃管内做匀速直线运动,测量工具需用到刻度尺和____,若气泡15秒上升45厘米,其速度为____m/s,该运动的s-t图像是一条过____的倾斜直线。
19.2025年研发的柔性 tethered laer 机器人在地面做匀速直线运动,其速度为210厘米/秒,合____m/s,若机器人匀速运动40秒,通过的路程为____米,该过程中机器人的加速度为____m/s²。
20.校园运动会上,标兵以匀速直线运动通过主席台,若标兵每分钟前进180米,其速度为____m/s,20秒内通过的路程为____米,该运动的v-t图像是一条平行于____轴的直线。
21.2025年某智能扫地机器人做匀速直线运动打扫房间,3分钟移动90米,其速度为____m/s,若机器人继续匀速工作,再移动60米需要____秒,该过程中机器人的运动快慢和____均不变。
22.学生用刻度尺测量物理课本宽度后,沿直线匀速搬运课本,若10秒内移动5米,速度为____m/s,该速度的国际单位是____,若搬运20秒,通过的路程为____米。
23.古诗“扁舟楚水上,来往速如飞”描述的扁舟匀速直线航行,若扁舟1.5小时航行36千米,其速度为____km/h,合____m/s,该过程中扁舟在任意相等时间内通过的____相等。
24.实验室中,小车在水平轨道上做匀速直线运动,测得它20秒通过40米,速度为____m/s,若小车的运动时间变为原来的2倍,通过的路程将变为原来的____倍,该运动中速度与路程____(选填“成正比”“成反比”或“无关”)。
三.解答题
25.牛牛同学通过实验测量绘制了一物体的 s-t 图象,如图甲所示,请您根据他绘制的图象在图乙中绘制出该物体的 v-t 图象。
26. 如图甲所示是小明“研究充水玻璃管中气泡的运动规律”的实验装置。
(1)实验时,小明将玻璃管翻转180°后,如图甲所示,他等气泡运动一段路程后才开始计时,这是因为 ________;
(2)小明记录气泡上升一段路程后的实验数据如下表所示.请你在图乙的坐标系中画出s-t图像;
从O点开始的距离s/m
0
10
20
30
40
从O点开始计时的时间t/s
0
1.25
2.50
3.75
5.00
(3)根据实验数据和所画的图像,可归纳出:气泡上升一段路程后,运动的路程和时间近似成 ________(填“正”或“反”)比,运动速度可以看成是 ________(填“改变”或“不变”)的;
(4)实验中气泡上升的快慢可能与什么因素有关?请提出你的一个猜想:气泡上升的快慢与 ________ 有关。
27. 从上海到南京的普通列车A运行时刻表如表1所示,从上海到南京的动车组到车B运行时刻表如表2所示。
表1:普通列车A
地点
上海
苏州
常州
南京
到达时间
07:24
08:22
11:30
发车时间
06:30
07:26
08:24
里程/km
0
84
165
300
表2:动车组列车B
地点
上海
苏州
常州
南京
到达时间
09:51
10:32
11:45
发车时间
09:15
09:53
10:34
量程/km
0
84
165
300
(1)普通列车A由上海驶往南京全程的平均速度是多少?
(2)动车组列车B由上海驶往南京全程的平均速度是多少?
(3)由上海驶往南京,乘坐动车组列车B比乘坐普通列车A可节省多少时间?
28.阅读材料,回答问题
古诗中的匀速意境——校园里的运动探究
“扁舟楚水上,来往速如飞”,唐代诗人韩翃的诗句描绘了小船匀速航行的轻快景象。在校园科技节中,八年级学生以这句古诗为灵感,设计了“模拟扁舟匀速运动”的探究实验。实验器材包括光滑轨道、匀速运动小车、刻度尺、秒表和数据采集器,小车在轨道上运动时受到的阻力极小,可近似看作匀速直线运动,其运动方向和速度大小保持不变,符合“来往速如飞”中匀速运动的特征。
实验中,学生将小车从轨道起点释放,待其进入稳定运动状态后开始测量。测得小车在15秒内通过的路程为45米,随后小车继续沿轨道匀速前进,直至到达终点。为了更直观地分析运动规律,学生绘制了小车的v-t图像(速度-时间图像),并对比了古诗中“扁舟”与实验“小车”的运动共性——两者都在任意相等时间内通过的路程相等。此外,有学生提出:若以轨道旁的树木为参照物,小车是运动的;若以同方向、同速度匀速行走的实验者为参照物,小车则是静止的,这一发现让同学们深刻理解了参照物选择对运动判断的影响。
在拓展实验中,学生改变小车的匀速运动速度,重复上述实验,发现无论速度大小如何变化,匀速直线运动的s-t图像始终保持固定的图像特征,且速度的计算公式v=s/t始终适用,进一步验证了匀速直线运动的规律。
(1)实验中小车的匀速运动速度为____m/s,若小车继续匀速运动20秒,通过的额外路程为____米。
(2)下列与小车运动规律一致的是( )
A. 加速起跑的运动员 B. 匀速上升的电梯
C. 自由下落的石块 D. 转弯行驶的自行车
(3)小车的v-t图像(速度-时间图像)应该是( )
A. 过原点的倾斜直线 B. 平行于时间轴的直线
C. 从原点开始上升的曲线 D. 先上升后水平的直线
(4)以同方向、同速度匀速行走的实验者为参照物,小车是____的;若小车速度变为原来的2倍,其匀速运动的特征____(选填“改变”或“不变”)。
(5)关于匀速直线运动的理解,下列说法错误的是( )
A. 速度大小始终保持不变 B. 路程与时间成正比
C. 速度与路程和时间均无关 D. 必须在水平方向上运动
(
1
)
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2025-2026学年苏科版版八年级物理
《第五章 物体的运动第三节直线运动(一)》精品讲义
(
一.
学习
目标
1.理解匀速直线运动的定义和核心特点,能区分匀速直线运动与非匀速直线运动。
2.掌握速度公式v=
及变形公式s=vt、t=
,能进行单位换算和简单计算。
3.认识匀速直线运动的 s-t 图象和 v-t 图象,能根据图象提取关键信息、分析物体运动状态。
4.了解测量匀速直线运动速度的实验原理和方法,能规范完成实验操作并处理数据。
5.能运用匀速直线运动的知识解释生活中的相关现象,解决实际应用问题。
)
(
二.重点难点
(一)重点
1.匀速直线运动的定义、特点及速度公式的灵活运用。
2.匀速直线运动 s-t 图象和 v-t 图象的识别与解读。
3.测量物体运动速度的实验原理、步骤及数据处理。
(二)难点
1.理解
“
匀速
”
的本质
——
任意相等时间内通过的路程相等,速度与路程、时间无关。
2.从图象中分析物体的运动规律,建立数学图象与物理运动的对应关系。
3.结合实际情境,运用匀速直线运动知识解决行程、过桥(隧道)等综合问题。
)
三.课前预习
1.物理学中,把物体沿着____且____不变的运动叫做匀速直线运动,它是最简单的机械运动。
2.速度是描述物体______的物理量,其计算公式为v=,国际主单位是______,常用单位还有千米每小时(km/h),换算关系为1m/s = ______km/h。
3.做匀速直线运动的物体,其路程与时间成______比,在任意一段相等的时间内通过的路程______,任意一段路程与对应时间的比值______。
4.测量物体运动速度的实验原理是______,需要测量的物理量是物体运动的______和______,对应的测量工具分别是______和______。
5.匀速直线运动的s-t 图象是一条过原点的______,图象的倾斜程度反映速度的大小,倾斜程度越大,速度越______;v-t图象是一条平行于______轴的直线。
6.若某物体做匀速直线运动,3s内通过的路程为15m则它的速度是______ m/s,接下来的5 s内通过的路程是______ m。
【答案】1.直线;速度 2. 运动快慢;米每秒(m/s);3.6 3. 正;相等;不变 4. v =;路程;时间;刻度尺;秒表 5. 倾斜直线;大;时间(t) 6. 5;25
四.课堂探秘
(一)情境导入
2025年9月3日,在北京天安门广场举行了纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年阅兵活动。
“受检部队、装甲车、导弹车的运动有什么特点?这种运动属于哪种类型?”——匀速直线运动。
(二)物体的运动分类
1.按运动路径的曲直可分为直线运动和曲线运动。
2.直线运动按照速度是否改变,可分为匀速直线运动和变速直线运动。
(三)认识匀速直线运动
1.定义:物体沿着直线且速度大小和方向都保持不变的运动,是最简单的机械运动。
2.在日常生活中,匀速直线运动并不常见,但有一些运动可以近似看成匀速直线运动。例如,沿直线滑冰停止用力后的一段滑行,站在商场自动扶梯上人的运动等。
3.学生实验:研究气泡的运动速度
【实验目的】
(1)测量气泡在玻璃管内的运动速度,理解匀速直线运动的特点。
(2)学会用图象法处理实验数据,分析气泡的运动规律。
【实验器材】
倾斜放置的长玻璃管(内装水和气泡)、刻度尺、秒表、记号笔。
【实验原理】
v=(速度等于路程与时间的比值)
【实验步骤】
(1)标记分段:将玻璃管固定在支架上,待气泡稳定上升后,用记号笔在玻璃管上从下往上依次标记出 O、A、B、C、D 五个点,相邻两点间的距离均为 s0(如10cm),O点为气泡运动稳定后的起始位置。
(2)测量时间:让气泡从 O 点开始运动,用秒表分别测出气泡经过 A、B、C、D 各点的时刻 tA、tB、tC、tD,并记录在表格中。
(3)计算数据:分别计算气泡通过 OA、AB、BC、CD 各段的时间△t 和速度 v。
(4)绘制图象:以时间 t 为横坐标,路程 s 为纵坐标,在坐标纸上描点并连线,得到气泡运动的 s-t 图象。
【实验数据记录表格】
路段
路程(cm)
运动时间(s)
运动速度(cm/s)
0A
10
5
2
AB
10
5
2
BC
10
5
2
CD
10
5
2
【气泡运动的 s-t 图象】
【实验现象与结论】
(1)现象:气泡在玻璃管内上升过程中,通过各段相等路程的时间基本相等;绘制的 s-t 图象为过原点的倾斜直线。
(2)结论:气泡的运动可近似看作匀速直线运动,其速度大小不变,路程与时间成正比。
【注意事项】
(1)实验前需等待气泡运动稳定后再开始测量,避免气泡加速阶段对实验结果的影响。
(2)测量长度时,刻度尺需与玻璃管平行,读数时视线要与刻度线垂直。
(3)记录时间时,秒表的启动和停止要与气泡到达标记点的时刻同步。
(4)若相邻路段的速度差异较大,可适当减小相邻标记点的距离,提高测量精度。
【问题讨论】
气泡上升的速度可能与哪些因素有关?
【答案】气泡大小、玻璃管倾斜角度、液体种类。
4.核心特点:任意相等时间内通过的路程相等;速度 v 是定值,与路程 s、时间 t 无关。
(四)匀速直线运动的图像
匀速直线运动有路程-时间(s-t)图象和速度-时间(v-t)图象两种核心运动图像,具体特征和解读如下:
1、s-t 图象
(1)图象形状:过原点的倾斜直线(因为匀速直线运动中路程与时间成正比,s = vt)。
(2)关键解读:
①直线的倾斜程度表示速度大小,倾斜程度越大,速度越大;
②图象上某点的横坐标为时间,纵坐标为对应时间内通过的路程;
③若图象为平行于时间轴的直线,代表物体静止(速度为0)。
2、v-t 图象
(1)图象形状:平行于时间轴的直线(因为匀速直线运动的速度大小和方向始终不变)。
(2)关键解读:
①直线到时间轴的垂直距离表示速度的大小;
②图象与时间轴围成的矩形面积,表示对应时间内物体通过的路程(s = vt);
③图象始终在时间轴上方(速度为正),若在下方则表示运动方向与规定正方向相反(匀速直线运动方向不变,故只会在一侧)。
(五)速度公式的应用与单位换算
1.公式与单位:
(1)速度公式 v=,
(2)变形公式 s=vt、t=;
(3)国际主单位是 m/s,常用单位 km/h,换算关系 1m/s=3.6km/h。
(4)注意事项:强调计算时需统一单位,路程用米(m)、时间用秒(s)时,速度单位为米每秒(m/s);路程用千米(km)、时间用小时(h)时,速度单位为千米每小时(km/h)。
【经典例题】
例1.2025年我国CR450动车组试验时跑出单列时速453公里的纪录,若它以恒定速度匀速直线行驶,下列说法正确的是( )
A. 速度与行驶时间成反比 B. 速度与行驶路程成正比
C. 任意相等时间内通过的路程相等 D. 路程与时间不成比例
【答案】C
【解析】匀速直线运动的核心特点是速度恒定,与路程和时间无关,且任意相等时间内通过的路程相等,路程与时间成正比。A、B、D均违背匀速直线运动规律,故选C。
例2.2025年“祖冲之三号”量子计算机处理问题速度极快,若将其数据传输看作匀速直线运动,速度为1.2×10⁸m/s,则它1分钟内传输的路程为( )
A. 7.2×10⁹m B. 2×10⁶m C. 1.2×10¹⁰m D. 7.2×10⁷m
【答案】A
【解析】由匀速直线运动公式s=vt,时间t=60s,则s=1.2×10⁸m/s×60s=7.2×10⁹m。注意统一单位,故选A。
例3.李白《早发白帝城》中“千里江陵一日还”,若船做匀速直线运动,“千里”指路程,“一日”指时间,下列说法正确的是( )
A. 可以估算出船的平均速度 B. 船的速度与路程无关
C. 船的速度随时间增大 D. 路程与时间成反比
【答案】B
【解析】匀速直线运动的速度是恒定的,与路程和时间无关,A中“平均速度”对应变速运动,题干明确匀速直线运动,故A错误;C、D违背匀速直线运动规律,故选B。
例4.王之涣《登鹳雀楼》“白日依山尽,黄河入海流”,若黄河水做匀速直线运动,下列关于其s-t图象的说法正确的是( )
A. 图象的倾斜程度表示速度大小 B. 图象是曲线
C. 图象与时间轴平行 D. 图象与路程轴平行
【答案】A
【解析】匀速直线运动的s-t图象是过原点的倾斜直线,倾斜程度反映速度大小,倾斜程度越大速度越大,B、C、D均错误,故选A。
例5.小明骑自行车上学,以5m/s的速度匀速直线行驶,下列说法正确的是( )
A. 小明的速度越大,通过的路程越长 B. 小明的速度与路程、时间无关
C. 小明的时间越长,速度越小 D. 小明的路程与时间成反比
【答案】B
【解析】 匀速直线运动的速度是恒定不变的,与路程和时间无关,路程与时间成正比,A、C、D错误,故选B。
例6.物理课上,同学们测量课桌长度,若刻度尺以0.2m/s的速度匀速直线移动,测量3m长的教室所需时间为( )
A. 10s B. 15s C. 20s D. 25s
【答案】B
【解析】 由t=s/v,代入s=3m、v=0.2m/s,得t=3m/0.2m/s=15s,故选B。
例7. 某小组同学分别测出了甲、乙电动小车做直线运动的路程和时间,并依据数据作出了相应的路程﹣时间图像,如图(a)、(b)所示。
(1)观察图(a)可知,甲车通过0.6m的路程所用时间为______ s;
(2)观察图(b)可知,在AB对应的时间段内,乙车通过的路程为______ m;
(3)比较图(a)、(b)可知,甲车的速度______乙车的速度(选填“大于”、“等于”或“小于”)
【答案】 (1)6 (2) 1.2 (3)小于
【解析】(1)图(a)是路程和时间图像,由图像可知路程和时间成正比,所以甲车在做匀速直线运动;当路程为0.6m时,对应的时间是6s;(2)观察图(b)可知,A点距离为0.6m,B点距离为1.8m,所以AB段乙车通过的路程为1.8m﹣0.6m=1.2m(3)由图(a)可知,甲车2秒通过的路程为0.2m,所以甲车的速度由图(b)可知,乙车3秒通过的路程为0.6m,所以乙车的速度所以甲车的速度小于乙车的速度。
例8. 一辆轿车在水平路面上匀速直线行驶,轿车上的速度表如图所示。
(1)在5min内轿车行驶的路程是多少?
(2)轿车以该速度匀速行驶140km需要多少时间?
【答案】(1)5.83km;(2)2h
【解析】(1)从速度表中可知,轿车行驶速度为v=70km/h,t=5min=h,根据v=可得,在5min内轿车行驶的路程s=vt=70km/h×h≈5.83km
(2)轿车以该速度匀速行驶140km需要的时间t′==2h
答:(1)在5min内轿车行驶的路程是5.83km;
(2)轿车以该速度匀速行驶140km需要2h。
五.课堂检测
(一).选择题
1.2025年天问二号探测器对小行星实施伴飞探测,若探测器以恒定速度匀速直线靠近小行星,其s-t图象应为( )
A. 平行于时间轴的直线 B. 过原点的倾斜直线 C. 曲线 D. 垂直于时间轴的直线
【答案】B
【解析】 匀速直线运动的s-t图象是过原点的倾斜直线,平行于时间轴的直线表示静止,曲线表示变速运动,垂直于时间轴的直线无物理意义,故选B。
2.2025年江门中微子实验装置运行高效,若中微子以恒定速度匀速直线传播,3秒内通过的路程为9×10⁸m,则其速度为( )
A. 3×10⁸m/s B. 2.7×10⁹m/s C. 3×10⁷m/s D. 1×10⁸m/s
【答案】A
【解析】 根据速度公式v=s/t,代入s=9×10⁸m、t=3s,得v=9×10⁸m/3s=3×10⁸m/s,故选A。
3.2025年首款6G全频段芯片实现120Gbps极速传输,若数据以恒定速度匀速直线传输,下列关于速度单位换算正确的是( )
A. 120Gbps=120×10⁶m/s B. 1m/s=3.6km/h
C. 1km/h=3.6m/s D. 120Gbps=120×10³m/s
【答案】B
【解析】 速度单位换算的核心关系是1m/s=3.6km/h,1km/h=1/3.6m/s≈0.28m/s;Gbps是数据传输速率单位,与m/s无直接换算关系,A、D错误,故选B。
4.苏轼《江城子·密州出猎》“锦帽貂裘,千骑卷平冈”,若骑手们做匀速直线运动,速度相同,则( )
A. 骑行时间越长,速度越大 B. 骑行路程越长,速度越大
C. 任意骑手的路程与时间比值相同 D. 路程与时间成反比
【答案】C
【解析】 匀速直线运动中速度恒定,路程与时间成正比,且路程与时间的比值等于速度,速度相同则比值相同,A、B、D错误,故选C。
5.王维《使至塞上》“单车欲问边,属国过居延”,若单车做匀速直线运动,3小时行驶180km,则其速度为( )
A. 5m/s B. 10m/s C. 20m/s D. 50m/s
【答案】D
【解析】 若3小时行驶180km,速度为60km/h=16.7m/s,结合选项,正确答案为D。
6.运动会上,某同学以8m/s的速度匀速直线跑完100m,则他所用时间为( )
A. 10s B. 12.5s C. 15s D. 20s
【答案】B
【解析】 根据t=s/v,代入s=100m、v=8m/s,得t=100m/8m/s=12.5s,故选B。
7.放学路上,小雨和小宇骑自行车匀速直线同行,小雨速度为4m/s,小宇速度为5m/s,则下列说法正确的是( )
A. 小雨的s-t图象倾斜程度更大 B. 小宇的s-t图象倾斜程度更大
C. 两人的s-t图象倾斜程度相同 D. 两人的v-t图象都是倾斜直线
【答案】B
【解析】 s-t图象的倾斜程度反映速度大小,速度越大倾斜程度越大,小宇速度大于小雨,故A、C错误;匀速直线运动的v-t图象是平行于时间轴的直线,D错误,故选B。
8.下列四图是利用每秒闪光10次的照相装置分别拍摄到小球的四张频闪照片,其中哪幅照片表示小球在做匀速直线运动( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】ABD.根据题意知道,相邻小球的间隔时间相同,但选项图中间隔距离不同,说明小球做变速直线运动,故ABD不符合题意;
9. 如图所示的图象中,描述的是同一种运动形式的是( )
A.A与B B. A与C C. C与D D. B与C
【答案】D
【解析】如果是s﹣t图象,则横轴表示时间,纵轴表示距离,因速度不变,s与t成正比,所以图象是过点O的射线,如图C;如果是v﹣t图象,则横轴表示时间,纵轴表示速度,因速度不变,所以图象是平行于横轴的射线,如图B.故选D.
10.某物体做匀速直线运动,由速度公式v=可知,物体的( )
A.速度大小恒定不变 B. 速度与路程成正比
C. 速度与时间成反比 D. 以上说法都对
【答案】A
【解析】做匀速直线运动的物体的速度大小不变,不能说成与路程成正比、与时间成反比.故选A.
11.甲、乙两车都做匀速直线运动,两车的速度分别为15 m/s和10 m/s,则两车都运动10 s时间后的路程之比为( )
A. 1∶1 B. 3∶2 C. 2∶3 D. 1∶3
【答案】B
【解析】由得:甲车经过的路程为s甲=v甲t=15m/s×10s=150m;乙车经过的路程为
s乙=v乙t=10m/s×10s=100m.所以故选B.
12. 甲、乙两物体从同一地点同时向相同方向做直线运动,其s﹣t图象如图所示,由图象可知( )
A. 两物体在0~10s内都做匀速运动,且v甲=v乙
B. 两物体在15~20s内都做匀速运动,且v甲<v乙
C. 两物体在15s末相遇,且0~15s内通过的路程相等
D. 两物体在20s末相遇,且0~20s内通过的路程相等
【答案】C
【解析】A.由图象看出两物体在0~10s内的图象是一条斜线,表示物体做的是匀速直线运动,且在相同时间内甲物体通过的路程大于乙物体通过的路程,所以v甲>v乙,故A错误;
B.甲物体在15~20s内的图象是一条和时间轴平行的直线,所以甲物体处于静止状态,故B错误;C.由图象看出两物体在15s末相遇,且0~15s内通过的路程相等,都是100m,故C正确;D.由图象看出两物体在15s末相遇,不是在20s末相遇,0~20s内通过乙通过的路程大于甲,故D错误。故选C。
13.甲、乙两物体都做匀速直线运动,它们路程之比是3∶4,它们通过时间之比是4∶1,则甲、乙两物体的速度之比是( )
A、4:1 B、16:3 C、3:4 D、3:16
【答案】D。
【解析】已知s甲:s乙=3:4,t甲:t乙=4:1,则甲、乙物体的速度纸币为v甲:v乙=(s甲/t甲):(s乙/t乙)=(3/4):(4/1)=3:16,故选D。
14.有两列火车相向行驶在平直且平行的两条轨道上,甲车长180m,速度为20m/s,乙车长为160m,速度为14m/s,当两车相遇时,会车(从车头相遇到车尾相离)需要的时间为( )
A、10s B、60s C、30s D、20s
【答案】A。
【解析】车的路程:s甲=v甲t,s乙=v乙t,会车时,辆车二点路程之和等于车长之和,s甲+s乙=L甲+L乙,即v甲t+v乙t=L甲+L乙,会车时间t=(L甲+L乙)/(v甲+v乙)=(180m+160m)/(20m/s+14m/s)=10s,故选A。
15. 甲、乙两车分别从P、Q 两点同时同向运动,它们的s-t图像分别如图(a)、(b)所示,经过6秒甲、乙相遇.甲、乙的速度分别为v甲、v乙,P、Q间的距离为s,则
A. v甲>v乙,s=16米 B. v甲>v乙,s=8米
C. v甲<v乙,s=16米 D. v甲<v乙,s=8米
【答案】D
【解析】根据图示可知,当t=12s时,甲通过的路程为8m;当t=6s时,乙通过的路程为12m;
甲的速度:v甲=≈0.67m/s;乙的速度:v乙==2m/s;所以v乙>v甲;
由图象读出经过6s时,甲行驶的路程s甲=4m,乙行驶的路程s乙=12m,所以P、Q间的距离为:s=s乙﹣s甲=12m﹣4m=8m.故选D.
(二).填空题
16.学生小组探究“纸锥匀速下落”实验,需测量的物理量是下落高度和____,若纸锥3秒下落1.2米,速度为____m/s,该运动中纸锥的____和运动方向均不变。
【答案】:下落时间;0.4;速度大小(或运动快慢)
【解析】:测量速度需测路程(下落高度)和时间(下落时间);速度v=1.2m/3s=0.4m/s;匀速直线运动的核心是速度大小和运动方向均不变。
17.古诗“去马疾如飞,看君战胜归”中,骏马做匀速直线运动,若骏马20秒奔驰600米,速度为____m/s,合____km/h,该过程中骏马的瞬时速度与____速度相等。
【答案】:30;108;平均
【解析】:速度v=600m/20s=30m/s;换算单位30m/s=30×3.6km/h=108km/h;匀速直线运动中瞬时速度与平均速度相等。
18.校园内自动售货机的补货机器人做匀速直线运动,5分钟移动300米,其速度为____m/s,若机器人匀速移动过程中遇到障碍物停止前,通过的路程与时间成____关系,若机器人以该速度运动10分钟,通过的路程为____米。
【答案】:1;正比;600
【解析】:换算时间5分钟=300秒,v=300m/300s=1m/s;匀速直线运动中路程与时间成正比;10分钟通过的路程s=vt=1m/s×600s=600m。
19.学生在走廊匀速步行,若15秒走了9米,速度为____m/s,该速度表示每秒步行____米,若继续匀速步行30秒,将再走____米。
【答案】:0.6;0.6;18
【解析】:由v=s/t=9m/15s=0.6m/s;速度的物理意义是每秒通过的路程为0.6米;30秒通过的路程s=vt=0.6m/s×30s=18m。
20.伽利略曾描述“封闭的平稳速度均匀的大船”做匀速直线运动,若大船5小时航行100千米,其速度为____km/h,合____m/s(保留一位小数),船上的物体相对于大船是____的。
【答案】:20;5.6;静止
【解析】:速度v=100km/5h=20km/h;换算单位20km/h≈5.6m/s;船上物体与大船相对位置不变,故为静止。
21.实验室中滑块在气垫导轨上做匀速直线运动,25秒通过5米,速度为____m/s,若滑块的运动路程变为15米,匀速运动的时间为____秒,该运动的s-t图像斜率表示____。
【答案】:0.2;75;速度
【解析】解析:速度v=5m/25s=0.2m/s;运动15米的时间t=s/v=15m/0.2m/s=75s;s-t图像的斜率等于路程与时间的比值,即速度。
22.2025年智能农业机械匀速直线播种,若机械的速度为1.5m/s,它在1分钟内通过的路程为____米,播种过程中机械的运动方向不变,____保持恒定,若机械匀速运动30秒,通过的路程为____米。
【答案】:90;速度大小(或运动快慢);45
【解析】:1分钟=60秒,路程s=vt=1.5m/s×60s=90m;匀速直线运动的核心是速度大小和运动方向均不变;30秒通过的路程s=vt=1.5m/s×30s=45m。
23.学生用秒表测量某物体匀速直线运动的时间,若物体通过10米路程用了5秒,速度为____m/s,该物体在任意1秒内通过的路程为____米,其v-t图像的纵坐标值____(选填“变化”或“不变”)。
【答案】:2;2;不变
【解析】:由v=s/t=10m/5s=2m/s;匀速直线运动中任意相等时间内通过的路程相等,故1秒内通过2米;v-t图像中匀速运动的纵坐标(速度)保持不变。
(三).解答题
24.如图甲所示为一辆自行车在平直公路上运动的速度与时间(v﹣t)的图像,请根据
甲在图乙中画出相应路程与时间(s﹣t)的图像。
【答案】
【解析】从甲图的v-t图像可知,自行车的运动分为三个阶段:0-2s:速度从0均匀增加到2m/s,是匀加速直线运动,路程计算公式为s = 1/2vt,代入数据得s1 = 1/2×2m/s×2s = 2m。2-4s:速度保持2m/s不变,是匀速直线运动,路程s2 = vt = 2m/s×2s}= 4m,此阶段总路程为2m+ 4m = 6m。4-6s:速度从2m/s均匀增加到4m/s,是匀加速直线运动,平均速度v = (2m/s+ 4m/s)÷2 = 3m/s,路程s3 = vt = 3m/s×2s = 6m,总路程为6m + 6m = 12m。
绘制s-t图像(乙图)以时间t为横轴,路程s为纵轴:0-2s:画一条从原点出发、斜率逐渐增大的曲线(匀加速),终点为(2s, 2m)。2-4s:画一条倾斜直线(匀速),起点为(2s, 2m),终点为(4s, 6m)。 4-6s:画一条斜率比0~2s更大的曲线(匀加速),起点为(4s, 6m),终点为(6s, 12m)。
25.小明乘火车外出旅游,他乘坐的火车长为300 m。途中当火车以20 m/s的速度匀速穿过一条隧道时,小明测出自己通过该隧道的时间为1 min 20 s。求:
(1)该隧道的长度为多少米?
(2)火车完全通过该隧道需要的时间为多少秒?
(3)若该火车通过一座长为0.9 km的大桥时,完全在桥上的时间为40 s,则该火车在这40 s内的平均速度为多少米每秒?
【答案】(1)1 600 m (2)95 s (3)15 m/s
【解析】(1)小明测出自己通过该隧道的时间t=1 min 20 s=80 s,该隧道的长度s隧道=vt=20 m/s×80 s=1 600 m。
(2)火车完全通过隧道所通过的路程s=s隧道+s火车=1 600 m+300 m=1 900 m,火车完全通过该隧道需要的时间t'===95 s。
(3)大桥长s桥=0.9 km=900 m,火车完全在桥上的路程s'=s桥-s火车=900 m-300 m=600 m,该火车在这40 s内的平均速度v'===15 m/s。
26.阅读材料,回答问题。
声学悬浮黑科技——无摩擦的匀速直线运动
2025年横滨国立大学研发的无线声学悬浮装置,实现了无轮、无缆、无摩擦的高速运输突破。该装置利用声波悬浮技术将物体悬浮于空中,克服了传统机械运输的摩擦阻力,能以稳定速度沿直线自由移动,适用于精密零件装配、生物样本运输等场景。实验数据显示,该装置在10°倾斜平面上仍能保持匀速直线运动,速度可达3m/s以上,可承载自身重量外43g的载荷,其运动过程中速度大小和方向始终保持不变,完美契合匀速直线运动的核心特征。
在一次实验中,科研人员让该悬浮装置携带生物样本做匀速直线运动,从起点到终点全程180米,装置启动后立即进入稳定匀速状态。通过精准计时发现,装置通过前60米路程用时20秒,剩余路程继续保持原速度匀速前进。同时,实验团队利用传感器绘制出该装置的运动图像,横坐标为时间,纵坐标为路程,图像呈现出典型的匀速直线运动特征。此外,若以同步匀速移动的实验平台为参照物,悬浮装置及其携带的样本位置始终没有发生变化,这一现象也印证了机械运动的相对性。
(1)该声学悬浮装置的运动速度为____m/s,完成全程180米所需的总时间为____秒。
(2)关于该装置的运动,下列说法正确的是( )
A. 速度大小会随路程增加而变大 B. 任意相等时间内通过的路程相等
C. 运动过程中受到的摩擦力较大 D. 速度大小与通过的路程成正比
(3)实验中绘制的s-t图像(路程-时间图像)应该是( )
A. 过原点的倾斜直线 B. 平行于时间轴的直线
C. 曲线上升 D. 先倾斜后水平的直线
(4)以同步匀速移动的实验平台为参照物,悬浮装置是____的;若以地面为参照物,装置是____的。
(5)若该装置以3m/s的速度匀速直线运动,那么它在1分钟内通过的路程为____米,下列关于该速度的说法正确的是( )
A. 表示每秒通过的路程为3米 B. 速度大小由通过的路程决定
C. 运动时间越长,速度越小 D. 路程与时间的比值会不断变化
【答案】(1)3;60 (2)B (3)A (4)静止;运动 (5)180;A
【解析】(1)根据匀速直线运动速度公式v=s/t,前60米用时20秒,速度v=60m/20s=3m/s;匀速运动中速度不变,总时间t总=s总/v=180m/3m/s=60s。(2)匀速直线运动的特点是速度大小和方向均不变,任意相等时间内通过的路程相等,故B正确;A错误(速度不变);C错误(无摩擦);D错误(速度与路程无关)。(3)匀速直线运动的s-t图像是过原点的倾斜直线,因路程与时间成正比,故A正确。(4)以同步匀速的平台为参照物,装置与平台位置不变,故静止;以地面为参照物,装置位置不断变化,故运动,体现机械运动的相对性。(5)1分钟=60秒,路程s=vt=3m/s×60s=180m;速度的物理意义是每秒通过的路程为3米,故A正确;B、C、D错误(匀速运动速度与路程、时间无关,路程与时间比值恒定)。
六.课后作业
(一)完成知识清单
1.物体沿着直线且____保持不变的运动,叫做匀速直线运动。
2.匀速直线运动是最简单的机械运动,其核心特征是运动的____和_______都不发生改变。
3.日常生活中,____(举一例)的运动可近似看作匀速直线运动。
4.速度是描述物体**的物理量,匀速直线运动的速度大小等于____与____的比值。
5.速度的计算公式为____,其中v表示速度,s表示路程,t表示时间。
6.速度的国际主单位是________,符号为_______;常用单位还有千米每小时(km/h),两者的换算关系是_______________。
7.匀速直线运动中,速度是一个____(选填“定值”或“变量”),与物体通过的路程和运动时间无关。
8.某物体做匀速直线运动,速度为5m/s,其物理意义是_____________________________。
9.由速度公式可推导得出路程公式:____,时间公式:____。
10.做匀速直线运动的物体,通过的路程与运动时间成___(选填“正比”或“反比”)关系。
11.一辆汽车以60km/h的速度做匀速直线运动,行驶3小时,通过的路程为____________km;若该车继续匀速行驶,再行驶120km,需要的时间为_________小时。
12.一个物体做匀速直线运动,10秒内通过的路程为20米,则它在5秒内通过的路程为_____米,第3秒的速度为__________m/s。
13.用横坐标表示时间t,纵坐标表示路程s,匀速直线运动的s-t图像是一条________的倾斜直线,直线的__________表示速度的大小。
14.用横坐标表示时间t,纵坐标表示速度v,匀速直线运动的v-t图像是一条____于时间轴的直线。
15.在s-t图像中,若直线过坐标原点,说明物体从____开始做匀速直线运动;若直线不过原点,说明物体运动的初始时刻路程不为零。
16.在v-t图像中,图像与时间轴围成的面积表示物体通过的____。
【答案】1.速度大小(或速度) 2.速度大小;运动方向 3.匀速行驶的高铁(或平直公路上匀速行驶的汽车,合理即可) 4.运动快慢;路程;时间 5.v=s/t 6.米每秒;m/s;3.6
7.定值 8.物体每秒通过的路程为5米 9.s=vt;t=s/v 10.正比 11.180;2 12.10;2
13.过原点(或正比例);斜率 14. 平行 15.静止(或原点) 16.路程
(二)强化训练
一.选择题
1. 下列关于匀速直线运动的说法中,正确的是( )
A. 相同时间内通过相同的路程 B. 每走1 km所用的时间都相等
C. 每1 min所走的路程都相等 D. 任何相等时间内通过的路程都相等
【答案】D
【解析】运动快慢不变,经过的路线是直线的运动叫做匀速直线运动,因此它在任何相等的时间内通过的路程都相等,即速度大小跟物体运动的距离和时间都没有关系,故选D.
2.2025年人形机器人规模化量产,某机器人以0.5m/s的速度匀速直线搬运货物,它搬运货物通过10m路程所需时间为( )
A. 5s B. 10s C. 20s D. 15s
【答案】C
【解析】由匀速直线运动变形公式t=s/v,代入s=10m、v=0.5m/s,t=10m/0.5m/s=20s,故选C。
3.2025年“人造太阳”实验装置创造世界纪录,若实验中某部件以恒定速度匀速直线运动,其v-t图象应为( )
A. 过原点的倾斜直线 B. 平行于时间轴的直线 C. 曲线 D. 过原点的水平直线
【答案】B
【解析】 匀速直线运动的v-t图象是平行于时间轴的直线,表示速度不随时间变化;过原点的倾斜直线是匀加速直线运动的v-t图象,故选B。
4.2025年模块化小型堆技术突破,某小型堆冷却系统中,冷却剂以3m/s的速度匀速直线流动,下列说法错误的是( )
A. 冷却剂的速度始终保持3m/s B. 冷却剂的运动方向不变
C. 冷却剂的路程与时间成正比 D. 冷却剂的速度与路程成正比
【答案】D
【解析】 匀速直线运动的速度是定值,与路程和时间无关,A、B、C均符合匀速直线运动特点,D错误,故选D。
5.杜甫《绝句》“门泊东吴万里船”,若船静止在水面,与匀速直线运动的船相比,下列说法正确的是( )
A. 静止的船速度为0,其v-t图象与时间轴重合
B. 匀速直线运动的船v-t图象是曲线
C. 两者的s-t图象都是倾斜直线
D. 静止的船路程随时间增大
【答案】A
【解析】 静止物体的速度为0,v-t图象与时间轴重合,s-t图象与时间轴平行;匀速直线运动的船v-t图象是平行于时间轴的直线,s-t图象是倾斜直线,B、C、D错误,故选A。
6.杨万里《宿新市徐公店》“儿童急走追黄蝶”,若儿童做匀速直线运动,速度为4m/s,则他1分钟内通过的路程为( )
A. 4m B. 24m C. 240m D. 400m
【答案】C
【解析】 由s=vt,t=60s,得s=4m/s×60s=240m,注意时间单位换算,故选C。
7.图书馆里,小红以0.1m/s的速度匀速直线行走,她通过20m长的书架通道所需时间为( )
A. 20s B. 100s C. 200s D. 150s
【答案】C
【解析】 由t=s/v,代入s=20m、v=0.1m/s,得t=20m/0.1m/s=200s,故选C。
8.小明用铅笔沿作业本边缘匀速直线移动,速度为0.05m/s,若移动时间为40s,则移动的路程为( )
A. 2m B. 4m C. 0.5m D. 1m
【答案】A
【解析】 根据s=vt,代入v=0.05m/s、t=40s,得s=0.05m/s×40s=2m,故选A。
9.小球从左向右运动,每隔相等时间曝光一次所得到的照片如图所示,其中小球做匀速直线运动的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】小球要做匀速直线运动,则在相同时间内运动的距离要相同,通过观察发现,只有A的小球间距是相等的,故它做匀速直线运动.
10.下列图象中,能正确反映“匀速直线运动”的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】匀速直线运动,即速度不变,沿直线运动,路程与时间成正比.A.图示图像中随时间的延长,速度不变,表示匀速直线运动,正确;B.图示图像中速度与时间成正比,表示匀加速直线运动,不正确.C.图示图像中路程与时间的变化不成正比,不正确;D.图示图像中路程与时间成反比,不正确;
11. 关于匀速直线运动的速度公式v=,下列说法正确的是
A. 速度跟路程成正比 B. 速度跟时间成反比
C. 路程跟时间、速度均成正比 D. 速度与路程和时间无关
【答案】D
【解析】物体做匀速直线运动时,速度大小保持不变,与路程和时间无关.
故选D.
12.如图所示,图甲是小车甲运动的s﹣t图像,图乙是小车乙运动的v﹣t图像,由图像可知( )
A. 甲车速度大于乙车速度 B. 甲、乙两车都由静止开始运动
C. 甲、乙两车都以10m/s匀速运动 D. 甲、乙两车经过5s通过的路程都是10m
【答案】D
【解析】A.由图可知,甲车的速度乙车的速度v乙=2m/s,甲车速度等于乙车速度,故A不符合题意;B.乙车开始计时的速度为2m/s,不是从静止开始运动,故B不符合题意;C.小车甲运动的s﹣t图像是一条过原点的直线,表示甲运动的路程与时间成正比,所以甲做匀速直线运动,速度为2m/s,小车乙运动的v﹣t图像是一条平行于横轴的直线,则乙做匀速直线运动,速度为2m/s,所以,甲、乙都以2m/s匀速运动,故C不符合题意;D.甲、乙都以2m/s匀速运动,经过5s通过的路程
故D符合题意。故选D。
13. 甲、乙两同学沿平直路面步行,他们运动的路程随时间变化的规律如图所示,下列说法中不正确的是( )
A. 8s末甲乙两同学速度相等 B. 4s-8s内,甲乙同学都做匀速直线运动
C. 0-8s内,甲乙两同学运动的路程相等 D. 甲同学比乙同学晚出发4s
【答案】A
【解析】A.由图可知,甲、乙都做匀速直线运动,当甲、乙通过的路程均为5m时,甲、乙所用的时间分别为所以由可知,甲、乙的速度不相等,即8s末甲、乙两同学速度不相等,故A错误,符合题意;B.4s-8s内,甲、乙的图像都是一条直线,表明他们的路程与时间成正比,都做匀速直线运动,故B正确,不符合题意;C.0s-8s内,甲、乙通过的路程都是5m,则甲、乙两同学通过的路程相等,故C正确,不符合题意;
D.由图可知,甲同学是在4s时才开始行走,他比乙同学晚出发4s,故D正确,不符合题意。故选A。
14. 根据图中所给A、B两物体的s-t图象,判断对应的v—t图象哪个是正确的
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】由图可知,A物体的距离不随时间变化,因此A物体是静止的;B物体的路程随时间成正比例增加,即B物体做的是匀速直线运动.A.图中A物体匀速运动,B物体加速运动,不符合题意;B.图中A速度为0,处于静止状态,B物体做匀速直线运动,符合题意;
C.图中A物体加速运动,B物体减速运动,不符合题意;D.图中A、B两个物体都做加速运动,不符合题意;故选B。
15. 某同学的爸爸携全家驾车去太湖渔人码头游玩,在途经太湖路时,路边蹿出一只小猫,他紧急刹车才没撞到它.如图为紧急刹车前后汽车行驶的速度﹣时间图象,根据图象分析不正确的是( )
A. 紧急刹车发生在8:27
B. 在8:23~8:27时间段内他驾车匀速前进
C. 在8:20~8:30时间段内他驾车最大速度为60千米/时
D. 在8:20~8:30时间段内他驾车的平均速度为60千米/时
【答案】D
【解析】A.由图象可以看出,在 8:27后的速度明显减小,所以此时为紧急刹车的时间,故A 正确; B在 8:23~8:27时间段内的图象是和时间轴平行的线段,此时为匀速行驶,故 B正确; C. 在8:20~8:30时间段内他驾车的最大速度为60千米/时正确; D在8:23~8:27 段内的最大速度为 60千米/时,其它时间段内的速度都小于 ,所以8:20~8:30时间段内他驾车的平均速度不可能为60千米/时,故D错误.故选D.
二.填空题
16.2025年河北磁县的气吹高效射播机在北斗导航指引下做匀速直线运动,10分钟行进600米,其速度为____m/s,该速度表示的物理意义是____,若射播机继续匀速前进,接下来5分钟将行进____米。
【答案】:1;每秒通过的路程为1米;300
【解析】:根据匀速直线运动速度公式v=s/t,先换算单位t=10分钟=600秒,v=600m/600s
=1m/s;速度的物理意义是物体每秒通过的路程;再由s=vt,5分钟=300秒,可得s=1m/s×300s=300m。
17.苏轼《赤壁赋》中“月徘徊于斗牛之间”的意境,若以匀速行驶的小船为参照物,月亮是____的,小船的运动方向和速度均不变,符合____运动的特点,若小船30秒前进90米,其速度为____km/h。
【答案】:静止;匀速直线;10.8
【解析】:以小船为参照物,月亮与小船的位置关系不变,故月亮是静止的;匀速直线运动的特点是运动方向和速度均不变;由v=s/t=90m/30s=3m/s,换算单位3m/s=3×3.6km/h=
10.8km/h。
18.学生实验中,气泡在玻璃管内做匀速直线运动,测量工具需用到刻度尺和____,若气泡15秒上升45厘米,其速度为____m/s,该运动的s-t图像是一条过____的倾斜直线。
【答案】:秒表;0.03;原点(或坐标原点)
【解析】:解析:测量匀速直线运动的速度需测路程(刻度尺)和时间(秒表);换算单位45厘米=0.45m,v=0.45m/15s=0.03m/s;匀速直线运动的s-t图像是过原点的倾斜直线,因路程与时间成正比。
19.2025年研发的柔性 tethered laer 机器人在地面做匀速直线运动,其速度为210厘米/秒,合____m/s,若机器人匀速运动40秒,通过的路程为____米,该过程中机器人的加速度为____m/s²。
【答案】:2.1;84;0
【解析】:单位换算210厘米/秒=2.1m/s;由s=vt=2.1m/s×40s=84m;匀速直线运动的速度不变,加速度为0。
20.校园运动会上,标兵以匀速直线运动通过主席台,若标兵每分钟前进180米,其速度为____m/s,20秒内通过的路程为____米,该运动的v-t图像是一条平行于____轴的直线。
【答案】:3;60;时间(或t)
【解析】:由v=s/t=180m/60s=3m/s;20秒通过的路程s=vt=3m/s×20s=60m;匀速直线运动速度不变,v-t图像平行于时间轴。
21.2025年某智能扫地机器人做匀速直线运动打扫房间,3分钟移动90米,其速度为____m/s,若机器人继续匀速工作,再移动60米需要____秒,该过程中机器人的运动快慢和____均不变。
【答案】:0.5;120;运动方向
【解析】:换算时间3分钟=180秒,v=90m/180s=0.5m/s;再移动60米的时间t=s/v=
60m/0.5m/s=120s;匀速直线运动的特点是运动快慢(速度大小)和运动方向均不变。
22.学生用刻度尺测量物理课本宽度后,沿直线匀速搬运课本,若10秒内移动5米,速度为____m/s,该速度的国际单位是____,若搬运20秒,通过的路程为____米。
【答案】:0.5;米每秒(或m/s);10
【解析】:由速度公式v=s/t=5m/10s=0.5m/s;速度的国际主单位是米每秒(m/s);20秒通过的路程s=vt=0.5m/s×20s=10m。
23.古诗“扁舟楚水上,来往速如飞”描述的扁舟匀速直线航行,若扁舟1.5小时航行36千米,其速度为____km/h,合____m/s,该过程中扁舟在任意相等时间内通过的____相等。
【答案】:24;6.67(或20/3);路程
【解析】:速度v=s/t=36km/1.5h=24km/h;换算单位24km/h=24×1/3.6m/s≈6.67m/s;匀速直线运动的特点是任意相等时间内通过的路程相等。
24.实验室中,小车在水平轨道上做匀速直线运动,测得它20秒通过40米,速度为____m/s,若小车的运动时间变为原来的2倍,通过的路程将变为原来的____倍,该运动中速度与路程____(选填“成正比”“成反比”或“无关”)。
【答案】:2;2;无关
【解析】:由v=s/t=40m/20s=2m/s;匀速直线运动中路程与时间成正比,时间变为2倍,路程也变为2倍;匀速直线运动的速度是定值,与路程和时间无关。
三.解答题
25.牛牛同学通过实验测量绘制了一物体的 s-t 图象,如图甲所示,请您根据他绘制的图象在图乙中绘制出该物体的 v-t 图象。
【答案】
【解析】分析s-t图像(甲图)的运动规律从甲图的s-t图像能看出,物体的运动分为两个阶段:0-4s:路程随时间均匀增加,是匀速直线运动。根据v = s/t,这段时间的速度v1 = 8m/4s = 2m/s。4s-12s:路程保持8m不变,物体处于静止状态,速度v2 = 0m/s。绘制v-t图像(乙图)以时间t为横轴,速度v为纵轴:0-4s:在纵轴2m/s处画一条水平线段,对应横轴0到4s的区间。4s-12s:沿纵轴0刻度画水平线段,对应横轴4s到12s的区间。最终绘制的v-t图像和题目中给出的答案图一致:0~4s速度为2\mathrm{m/s},4s后速度为0。
26. 如图甲所示是小明“研究充水玻璃管中气泡的运动规律”的实验装置。
(1)实验时,小明将玻璃管翻转180°后,如图甲所示,他等气泡运动一段路程后才开始计时,这是因为 ________;
(2)小明记录气泡上升一段路程后的实验数据如下表所示.请你在图乙的坐标系中画出s-t图像;
从O点开始的距离s/m
0
10
20
30
40
从O点开始计时的时间t/s
0
1.25
2.50
3.75
5.00
(3)根据实验数据和所画的图像,可归纳出:气泡上升一段路程后,运动的路程和时间近似成 ________(填“正”或“反”)比,运动速度可以看成是 ________(填“改变”或“不变”)的;
(4)实验中气泡上升的快慢可能与什么因素有关?请提出你的一个猜想:气泡上升的快慢与 ________ 有关。
【答案】(1)气泡的运动趋于稳定,便于计时 (2) (3)正 不变 (4)气泡的大小
【解析】(1)小明将玻璃管翻转180°后,等气泡运动一段路程后才开始计时的原因是气泡的运动趋于稳定,便于计时的方便。(2)把表格中的坐标点(0,0),(10,1.25),(20,2.50),(30,3.75),(40,5.00)等,在s-t坐标系中逐一描出,连接各点即为气泡运动的s-t图象,如图:(3)根据实验数据和所画的图像知道:气泡上升一段路程后,路程随着运动时间的增加而增加,运动的路程和时间之间近似成正比关系,因此运动速度可以看成是不变的。(4)根据实验装置可以提出猜想:气泡上升的快慢与气泡的大小有关。
27. 从上海到南京的普通列车A运行时刻表如表1所示,从上海到南京的动车组到车B运行时刻表如表2所示。
表1:普通列车A
地点
上海
苏州
常州
南京
到达时间
07:24
08:22
11:30
发车时间
06:30
07:26
08:24
里程/km
0
84
165
300
表2:动车组列车B
地点
上海
苏州
常州
南京
到达时间
09:51
10:32
11:45
发车时间
09:15
09:53
10:34
量程/km
0
84
165
300
(1)普通列车A由上海驶往南京全程的平均速度是多少?
(2)动车组列车B由上海驶往南京全程的平均速度是多少?
(3)由上海驶往南京,乘坐动车组列车B比乘坐普通列车A可节省多少时间?
【答案】(1)60km/h;(2)120km/h;(3)2.5h
【解析】:(1)普通列车A从上海到南京的时间为
由速度公式可得普通列车A从上海到南京的平均速度为
(2)动车组列车B从上海到南京的时间由速度公式可得动车组列车B从上海到南京的平均速度为
(3)由上海驶往南京,乘坐动车组列车B比乘坐普通列车A可节省时间为
答:(1)普通列车A由上海驶往南京全程的平均速度是60km/h;
(2)动车组列车B由上海驶往南京全程的平均速度是120km/h;
(3)由上海驶往南京,乘坐动车组列车B比乘坐普通列车A可节省2.5h
28.阅读材料,回答问题
古诗中的匀速意境——校园里的运动探究
“扁舟楚水上,来往速如飞”,唐代诗人韩翃的诗句描绘了小船匀速航行的轻快景象。在校园科技节中,八年级学生以这句古诗为灵感,设计了“模拟扁舟匀速运动”的探究实验。实验器材包括光滑轨道、匀速运动小车、刻度尺、秒表和数据采集器,小车在轨道上运动时受到的阻力极小,可近似看作匀速直线运动,其运动方向和速度大小保持不变,符合“来往速如飞”中匀速运动的特征。
实验中,学生将小车从轨道起点释放,待其进入稳定运动状态后开始测量。测得小车在15秒内通过的路程为45米,随后小车继续沿轨道匀速前进,直至到达终点。为了更直观地分析运动规律,学生绘制了小车的v-t图像(速度-时间图像),并对比了古诗中“扁舟”与实验“小车”的运动共性——两者都在任意相等时间内通过的路程相等。此外,有学生提出:若以轨道旁的树木为参照物,小车是运动的;若以同方向、同速度匀速行走的实验者为参照物,小车则是静止的,这一发现让同学们深刻理解了参照物选择对运动判断的影响。
在拓展实验中,学生改变小车的匀速运动速度,重复上述实验,发现无论速度大小如何变化,匀速直线运动的s-t图像始终保持固定的图像特征,且速度的计算公式v=s/t始终适用,进一步验证了匀速直线运动的规律。
(1)实验中小车的匀速运动速度为____m/s,若小车继续匀速运动20秒,通过的额外路程为____米。
(2)下列与小车运动规律一致的是( )
A. 加速起跑的运动员 B. 匀速上升的电梯
C. 自由下落的石块 D. 转弯行驶的自行车
(3)小车的v-t图像(速度-时间图像)应该是( )
A. 过原点的倾斜直线 B. 平行于时间轴的直线
C. 从原点开始上升的曲线 D. 先上升后水平的直线
(4)以同方向、同速度匀速行走的实验者为参照物,小车是____的;若小车速度变为原来的2倍,其匀速运动的特征____(选填“改变”或“不变”)。
(5)关于匀速直线运动的理解,下列说法错误的是( )
A. 速度大小始终保持不变 B. 路程与时间成正比
C. 速度与路程和时间均无关 D. 必须在水平方向上运动
【答案】(1)3;60 (2)B (3)B (4)静止;不变 (5)D
【解析】(1)由速度公式v=s/t,15秒通过45米,速度v=45m/15s=3m/s;额外20秒通过的路程s=vt=3m/s×20s=60m。(2)匀速上升的电梯速度大小和方向不变,属于匀速直线运动,故B正确;A、C是加速运动,D是曲线运动,均不符合。(3)匀速直线运动速度不变,v-t图像是平行于时间轴的直线,故B正确。(4)以同速同向的实验者为参照物,小车位置不变,故静止;匀速运动的特征是速度大小和方向不变,与速度具体数值无关,故特征不变。(5)匀速直线运动可以是任意方向(如水平、竖直),只要速度大小和方向不变即可,故D错误;A、B、C均为匀速直线运动的正确特征。
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