内容正文:
第2节 运动的快慢 速度
【题型导航】
【重难题型讲解】 1
题型1 比较运动快慢 1
题型2 匀速直线运动和变速直线运动 6
【能力培优练】 10
【链接中考】 16
【重难题型讲解】
题型1 比较运动快慢的两种方法
1.比较运动快慢的两种方法
请仔细观察图中秒表的示数与运动员游过的路程,讨论一下,如何判断谁游得快?
观众认定,在相同时间内,游在前面的人快[图(a)];裁判则认定,在运动员到达终点时,计时少的人游得快[图(b)]。
【探究归纳】观众与裁判判断运动员游泳快慢所用的方法是不同的。观众看谁游在前面,是用“相同时间比路程”的方法;裁判看谁先到达终点,是用“相同路程比时间”的方法。
2.速度
物理学中,把物体通过的路程与通过这段路程所用时间之比叫做速度。
若用字母v表示速度,s表示路程,t表示时间,则上面的公式可写成
速度的单位是由长度单位和时间单位组合而成的。在国际单位制中,速度的单位是米/秒,读作“米每秒”,符号是m/s或m·s⁻¹。在实际生活中,常用的速度单位还有千米/时,符号是km/h。
3.测量平均速度
图示
过程
结论
测量原理:
实验注意事项:
(1)调整斜面呈较小的坡度,使小车从静止释放。
(2)金属挡板的作用:便于测量时间
(3)小车运动路程为车头到车头的距离。
(4)小车从斜面顶端要从静止释放。
(5)测量过程中不要改变斜面的坡度。
平均速度等于总路程除以总时间,不等于速度的平均值。
【典例1-1】陇南某中学体育课上,甲、乙、丙三位同学进行百米赛跑,成绩如表所示,则获得第一名的是 同学。这里比较三名同学赛跑快慢的方法是: (选填“相同时间比较路程”或“相同路程比较时间”)。
参赛者
甲
乙
丙
成绩
13.7
13.8
14.8
【答案】甲 相同路程比较时间
【解析】[1][2]百米赛跑中,甲、乙、丙三位同学通过的路程相同。分析表格数据可知,甲的用时是三者中最短的;根据速度公式可知,当路程相同时,所用时间越短,速度越快,因此甲的速度最快,获得第一名。这种比较快慢的方法是相同路程比较时间。
【典例1-2】小明用频闪拍摄的方法来“测量小车运动的平均速度”。让小车在斜面上下滑,他们用相机每隔曝光一次,拍摄了小车在斜面上下滑的频闪照片。如图所示,请根据照片信息回答下列问题。
(1)该实验的原理是 ;
(2)小车所放的斜面坡度应保持较小,这样小车在斜面上运动时间会 (选填“长”或“短”)些,便于多次曝光;
(3)小车从点到点的路程是,从点运动到点所用时间是,小车在段的平均速度 。
【答案】(1)
(2)长
(3)0.4
【解析】(1)测量小车运动的平均速度,需要测量路程和时间,根据计算小车的平均速度,故实验的原理是。
(2)小车所放的斜面坡度应保持较小,这样小车在斜面上运动的速度就会较慢,运动时间会长些,便于多次曝光,能更准确地测量时间。
(3)已知小车从A点到C点的路程s=40.0cm=0.400m
所用时间t=1s,则小车在AC段的平均速度
跟踪训练1 小洋与爸爸一起散步时,爸爸佩戴的运动手表的部分信息如图所示。下列说法正确的是( )
A.此时,以小洋为参照物,爸爸是静止的
B.“配速”的数值越小表示运动越慢
C.爸爸本次散步的平均速度为20km/h
D.“配速”是利用相同时间比较路程的方法来比较物体运动快慢的
【答案】A
【解析】A.小洋与爸爸一起散步时,以小洋为参照物,爸爸的相对位置不变,是静止的,故A正确;
BD.“配速”表示运动1km所用的时间,是利用相同路程比时间的方法来比较物体运动快慢的,所以“配速”的数值越小表示运动越快,故BD错误;
C.由图可知,爸爸本次散步的路程为2km,时间为40min,则平均速度为,故C错误。
故选A。
跟踪训练2 小明从家到学校做匀速直线运动,速度为3.6km/h,用时0.1h,求:
(1)小明家到学校的距离为多少km?
(2)他以3.6km/h的速度匀速通过宽25m的马路,需要多少s?
【答案】(1)0.36km
(2)25s
【解析】(1)小明从家到学校做匀速直线运动,速度为3.6km/h,用时0.1h,根据速度计算公式,可得s=vt=3.6km/h×0.1h=0.36km
(2)因为1m/s=3.6km/h,所以小明运动的速度
根据速度计算公式,可得匀速通过宽25m的马路,需要的时间
跟踪训练3 如图1所示。在“测量小车运动的平均速度”实验中,让小车从斜面的A点由静止开始下滑并开始计时。
(1)实验原理是 ;
(2)图中AB段的距离sAB= cm;测得时间tAB=1.6s,tAC=2.2s;
(3)小车在AC段的平均速度 BC段的平均速度(选填“>”、“<”或“=”);
(4)科技馆中有一件叫做“最速降线”的展品,如图2所示。将两个相同的小球A和B分别放在甲、乙两轨道的起点,同时由静止释放,发现在乙轨道上的小球B先到达终点。在小球沿轨道从起点到终点的运动过程中,下列说法中正确的是( )
A.小球B沿轨道乙运动过程中通过的路程较短
B.小球B全程的平均速度大于小球A全程的平均速度
C.小球A沿轨道甲做匀速运动,小球B沿轨道乙做变速运动
【答案】(1)
(2)40.0
(3)<
(4)B
【解析】(1)平均速度等于总路程除以总时间,该实验所依据的原理是。
(2)图中刻度尺分度值为1cm,则AB段的距离aAB=80.0cm-40.0cm=40.0cm
(3)AC段的路程为80.0cm,则小车在AC段的平均速度
BC段的平均速度为
(4)A.观察轨道可知,甲轨道接近直线,乙轨道弯曲且整体长度更长,因此小球B沿轨道乙运动过程中通过的路程较长,故A错误;
B.小球B沿轨道乙运动过程中通过的路程较长,而小球B的运动时间更短,根据可知,小球B全程的平均速度大于小球A全程的平均速度,故B正确;
C.小球A和B都是从静止开始沿轨道运动,速度都在变化,都做变速运动,故C错误。
故选B。
题型2 匀速直线运动和变速直线运动
物体做机械运动,按照运动轨迹的曲直可分为直线运动和曲线运动。在直线运动中,按照速度是否改变,又可分为匀速直线运动和变速直线运动。
如图记录了两辆汽车在平直的公路上行驶相同时间所通过的路程,请计算它们在各段时间中的速度。比较一下,在图(a)中,汽车在各段时间内的速度有什么特点?在图(b)中,汽车在各段时间内的速度相等吗?
图(a)中汽车做直线运动时,在各段路程中,它的速度是相等的。物理学中,把速度不变的直线运动叫做匀速直线运动。物体做匀速直线运动时,在任何相等的时间内,通过的路程是相等的。
自然界中严格地做匀速直线运动的物体是不常见的,以上的例子只是一种理想的情况。
图(b)中的汽车做直线运动时,在相等的时间内,通过的路程不相等,其速度的大小是变化的。物理学中,把速度变化的直线运动叫做变速直线运动。
在变速直线运动中,可以用平均速度来描述物体运动的快慢。它表示物体在某一段路程(或一段时间)内运动的快慢程度。用表示平均速度,s表示路程,t表示时间,则平均速度为
匀速直线运动:
【典例2-1】一个做匀速直线运动的物体4s内通过20m的距离,那么它在前2s内速度是( )
A.5m/s B.10m/s C.80m/s D.无法确定
【答案】A
【解析】做匀速直线运动的物体4s内通过20m的距离,由速度公式可得,该物体的运动速度为
对于做匀速直线运动的物体,它的速度是一个定值,是不随路程和时间变化的,那么它在前2s内速度也是5m/s,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
【典例2-2】频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段,频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光,照亮运动的物体,于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。如图所示是小球在空中由静止开始下落过程中的频闪照片,已知频闪仪每隔0.04s闪光一次,照片中的数字是小球到起点的距离,单位为cm。由图可知小球做的是 (选填“匀速”或“变速”)直线运动,小球从开始运动起,通过19.6cm路程的过程中的平均速度为 m/s。
【答案】变速 0.98
【解析】[1]由图可知,小球在相等时间内的路程越来越大,在相等时间内的路程不相等,因此小球做变速直线运动。
[2]由图可知,小球通过19.6cm路程的时间t=0.04s×5=0.2s
通过19.6cm路程的过程中的平均速度为
跟踪训练1 图甲展示的是我国自主研发的机器狗,该机器狗已在军事、警务以及工业环境监测等多个领域得到广泛应用。在一次任务执行过程中,A、B两台机器狗从同一位置同时同向出发,其运动的图像如图乙所示。下列分析正确的是( )
A.0~10s内A、B都做匀速直线运动
B.5~10s内B处于静止状态
C.0~5s内A的速度小于B的速度
D.0~10s内A、B的最大距离为40m
【答案】BC
【解析】A.在s-t图像中,匀速直线运动的图像是一条倾斜的直线,所以机器狗A一直做匀速直线运动。机器狗B的图像说明先匀速后静止,因此机器狗B在0~10s内做的不是匀速直线运动,故A错误;
B.由s-t图像可知,在5~10s时间段内,机器狗B的路程s=40m保持不变,说明其位置没有发生变化,因此机器狗B处于静止状态,故B正确;
C.0~5s内,机器狗B的速度为
机器狗A的速度为
所以,0~5s内A的速度小于B的速度,故C正确;
D.由图像可知,在5s时,机器狗A和B之间的距离最大,最大距离为Δs=sB-vAtA=40m-4m/s×5s=20m,故D错误。
故选BC。
跟踪训练2 关于机械运动的说法中,正确的是( )
A.我们把物体位置的变化叫做机械运动
B.只有静止的物体才能被选作参照物
C.运动快慢不变的物体,一定在做匀速直线运动
D.对同一物体,选用不同的参照物,其运动情况一定不同
【答案】A
【解析】A.机械运动的定义就是物体位置的变化,故A正确;
B.参照物的选择是任意的,既可以选静止的物体,也可以选运动的物体,并非只有静止的物体能被选作参照物,故B错误;
C.匀速直线运动要求物体不仅运动快慢不变,还要沿直线运动,故C错误;
D.对同一物体,选用不同的参照物,其运动情况可能相同,也可能不同。比如坐在行驶汽车里的乘客,以汽车为参照物是静止的,以乘客的座椅为参照物也是静止的,即如果两个参照物相对静止,以它们为参照物,物体运动情况相同,D故错误。
故选A。
跟踪训练3 甲、乙物体从同一地点、同时、同向出发做直线运动,图甲、乙分别是甲的s-t和乙的v-t图像。
求:
(1)0~2秒内,甲物体的速度;
(2)3s时,甲、乙之间的距离;
(3)从出发开始,经过几秒甲、乙两物体相距2m?
【答案】(1)5m/s
(2)2m
(3)2s、3s、6s、8s
【解析】(1)由甲的s-t图像可知,在0~2s内,甲通过的路程为10m,此时间段甲车的速度为
(2)由甲的s-t图像可知,在2s~4s内,甲处于静止状态。因此,在t=3s时,甲与起点之间的距离仍为s甲=10m,由乙的v-t图像可知,乙始终以v乙=4m/s的速度做匀速直线运动。在t=3s时,乙运动的路程为 s乙=v乙t乙=4m/s×3s=12m
由于甲、乙从同一地点、同时、同向出发,所以3s时它们之间的距离为Δs= s乙-s甲=12m-10m=2m
(3)①当0≤t≤2s,甲的速度5m/s大于乙的速度4m/s,甲在前,则有Δs= s甲1-s乙1=v甲t1- v乙t1=5m/s×t1-4m/s×t1=2m
解得 t1=2s
②当2s≤t≤4s时,甲静止,乙前4秒通过的路程为 s'乙=v'乙t'乙=4m/s×4s>10m
则乙追上甲后,乙在前,Δs= s乙2-s甲2=v乙t2- s甲1=4m/s×t2-10m =2m
解得 t2=3s
③当t>4s时,甲在4s后再次开始做匀速直线运动,其速度为
甲的速度大于乙的速度,甲追赶乙,甲追上乙之前,乙在前,则有Δs= s乙3-s甲3=v乙t3- [s甲1 + v'甲(t3-4s)]=4m/s×t3- [10m + 6m/s×(t3-4s)] =2m
解得 t3=6s
甲追上乙后,甲在前,则有Δs= s甲4-s乙4= [s甲1 + v'甲(t4-4s)] -v乙t4= [10m + 6m/s×(t4-4s)] -4m/s×t4=2m
解得 t4=8s
之后甲乙的距离越来越大,不再可能是间隔2m,所以从出发开始,经过2s、3s、6s、8s时,甲、乙两物体相距2m。
【能力培优练】
1.关于运动的快慢,下列说法错误的是( )
A.物理学中我们用路程与时间的比值表示物体运动的快慢
B.国际单位制中,速度的基本单位是m/s,这是用相同时间比较路程的方法比较运动快慢
C.正常成年人步行的大概速度为1.1m/s,约等于4km/h
D.平均速度可以精确的描述物体在某一段路程的运动快慢
【答案】D
【解析】A.物理学中用 “路程与时间的比值(即速度)” 表示运动快慢,该表述正确,故A不符合题意;
B.速度单位m/s的物理意义是 “单位时间内通过的路程”,对应 “相同时间比路程” 的比较方法,该表述正确,故B不符合题意;
C.正常成年人步行时,每秒约走两步,每步长约0.5m,因为1m/s=3.6km/h,所以,正常成年人步行的大概速度为1.1m/s=1.1×3.6km/h=3.96km/h≈4km/h,故C不符合题意;
D.平均速度反映的是物体在一段路程内的平均运动快慢,无法精确描述某一段路程的运动快慢,故D符合题意。
故选D。
2.下列关于直线运动的说法正确的是( )
A.在匀速直线运动中,表示物体通过的路程与时间成正比
B.在直线运动中,如果物体每分钟通过10m,则该物体一定做匀速直线运动
C.在匀速直线运动中,表示速度与路程成正比,与时间成反比
D.在变速直线运动中表示物体在t时间内任意时刻的快慢
【答案】A
【解析】AC.在匀速直线运动中,速度是路程与时间的比值,且这个比值是恒定的,与路程、时间长短无关。由s=vt可知,路程与时间成正比,故A正确,C错误;
B.在直线运动中,虽然物体每分钟均通过10m的路程,但不能保证在任意更短的相等时间内通过的路程都相等,所以物体不一定做匀速直线运动,故B错误;
D.在变速直线运动中,表示的是物体在时间t内的平均速度,反映的是这段时间内的平均快慢程度,而不是任意时刻的快慢,故D错误。
故选A。
3.甲、乙两车在平直的公路上匀速行驶,若甲、乙两车的速度之比为2:1,它们通过的路程之比为3:2,则它们运动的时间之比是( )
A.4:3 B.3:4 C.3:1 D.1:3
【答案】B
【解析】甲、乙两车在平直的公路上匀速行驶,甲、乙两车的速度之比为2:1,它们通过的路程之比为3:2,则它们运动的时间之比是
故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
4.某汽车沿直线运动时,前半段路程用20m/s速度行驶,后半段路程用30m/s速度行驶,在整个路程中,汽车的平均速度为( )
A.25m/s B.24m/s C.50m/s D.10m/s
【答案】B
【解析】设前半程速度为,后半程速度为
前半程和后半程的路程相等,设前半程和后半程的路程为,则前半程的时间为
后半程的时间为
则运动的总时间为
那么在整个路程中,汽车的平均速度为
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
5.如图所示,一辆小车在平直公路上行驶,在40s内运动的路程和时间关系,则能正确反映小车在0~40s内运动的图像和图像的是( )
A.甲和丁 B.甲和丙 C.乙和丙 D.乙和丁
【答案】C
【解析】小车在0~40s内的相同时间内通过的路程相同,故小车做匀速直线运动。
甲图中路程随着时间的变化而不变,所以该图表示物体静止;
乙图中路程随着时间的变化而均匀变化,路程与时间成正比关系,所以该图表示物体做匀速直线运动;
丙图中速度随着时间的变化而不变,所以该图表示物体做匀速直线运动;
丁图中速度随着时间的变化而变化,所以该图表示物体做变速直线运动。则反映汽车在做匀速直线运动的是乙图和丙图,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
6.如图所示,是公路旁的交通指示牌,其中“40”的单位是 。以汽车为参照物,坐在行驶着的汽车上的乘客是 的。如果汽车以10m/s的速度匀速行驶,则该汽车 (选填“有”或“没有”)超速,在不违反交通法规的前提下,从此处到西大桥至少需要 min。
【答案】km/h 静止 没有 12
【解析】[1]圆形标志牌上的40,表示在该段路程中汽车的最大行驶速度不能超过40km/h,“40”的单位是km/h。
[2]以汽车为参照物,坐在行驶着的汽车上的乘客与汽车之间的位置没有发生变化,故乘客是静止的。
[3]汽车的速度为
所以汽车没有超速。
[4]距离西大桥8km,所以在不违反交通规则的前提下,由得,最快到达西大桥的时间为
7.普通家用小汽车的质量约为1.6 ,行驶速度约为60 。(填上合适的单位)
【答案】t
km/h
【解析】[1]普通家用小汽车的质量约为
[2]60km/h是常见城市道路速度,故行驶速度约为60km/h。
8.两辆汽车在同一平直公路上同时出发,其路程s与时间t的关系如图所示。由图像可知,甲车的速度 (填“<”“=”或“>”)乙车的速度,当时,甲乙两车相距 m。
【答案】> 200
【解析】[1][2]由图像可知,甲车的s-t图像直线的倾斜程度大于乙车的s-t图像直线的倾斜程度,所以甲车的速度大于乙车的速度;当时,由图像可知,此时甲、乙运动的路程分别为,
已知甲车从原点出发,乙车从的位置处出发,故此时甲、乙两车相距
9.在“测量平均速度”的实验中。
(1)该实验的测量工具除了刻度尺,还需要 。
(2)在实验时,小明发现,斜面与水平面的夹角越小,时间的测量越容易,越准确,这是因为 。
(3)让小车从斜面的A点由静止开始下滑,测出小车到达B点的时间为2s。则小车在AB段的平均速度为 m/s。如果在某次测量中小车还未撞击到B点的金属挡板就停止计时了,测得AB段的平均速度会偏 。为了测量小车运动过程中下半程的平均速度,某同学让小车从A点由静止释放,测出小车到达C点的时间为3s从而计算出小车运动过程中下半程的平均速度为 m/s。
【答案】(1)秒表
(2)斜面与水平面的夹角越小,小车下滑速度慢,运动时间长,便于测量时间
(3) 0.2 大 0.4
【解析】(1)该实验需要测量长度和时间,需要使用刻度尺和秒表(停表),所以实验测量工具除了刻度尺,还需要秒表。
(2)斜面与水平面的夹角越小,小车下滑的速度越慢,通过某段路程所用的时间就越长,这样就更便于准确测量时间。
(3)[1]由图可知,AB段的路程
时间,根据速度公式可知,小车在AB段的平均速度为
[2]如果小车还未撞击到B点的金属挡板就停止计时了,那么测量的时间会偏小,根据速度公式可知,路程不变,时间偏小,则速度会偏大,即测得AB段的平均速度会偏大。
[3]AC段的时间,路程
AB段的时间,则下半程(BC段)的时间
BC段的路程
根据可知,小车运动过程中下半程的平均速度为
10.小杰乘坐G2195次列车从成都东回宜宾老家,该列车的部分运行信息如下表所示。请回答下列问题:
G2195次列车时刻表
站名
到达时间
开车时间
停留
成都东
--
08:02
20分
眉山东
08:38
08:42
4分
宜宾西
09:32
--
--
(1)G2195次列车从成都东站到宜宾西站的里程约为300km,求列车在这段路程行驶的平均速度;
(2)若G2195次列车全长约为220m,以108km/h的速度穿过一个长约2780m的隧道,求它完全穿过隧道的时间。
【答案】(1)200km/h
(2)100s
【解析】(1)由列车时刻表可知,列车从成都东站到宜宾西站的行驶时间为
列车从成都东站到宜宾西站的里程,则列车在这段路程行驶的平均速度为
(2)列车的速度
列车完全穿过隧道,行驶的路程等于隧道长与列车长之和,即行驶的路程为
则列车完全穿过隧道的时间为
【链接中考】
1.(2025·四川绵阳·中考真题)如图是甲、乙两名跑步爱好者跑步过程中的路程时间图像。根据图像中的数据,可以分析出( )
A.0~20min内,甲的平均速度为0.18m/s
B.0~40min内,甲的平均速度为1.0m/s
C.0~50min内,甲比乙多跑1.2km
D.0~60min内,甲的平均速度大于乙的平均速度
【答案】C
【解析】A.由图像可知,在0~20min内,甲跑步的路程为
所用时间为
则甲的平均速度为
故A错误;
B.由图像可知,甲在20min到60min内做匀速直线运动,由可知,速度v一定时,路程s与时间t成正比,由图像可知,甲在20min到40min内,跑过的路程是在20min到60min内路程的一半,即
在0~40min内,甲的总路程为
总时间为
甲的平均速度为
故B错误;
C.甲在20min到60min内做匀速直线运动,路程为
时间为
速度为
20~50min共30min,即
以 速度跑,则甲在20min ~50min内跑过的路程为
0~20min甲跑了,则0~50min内,甲跑的路程为
由图像可知,0~40min内,乙跑过的路程,乙在40min到60min内做匀速直线运动,由可知,速度一定时,路程与时间成正比,即乙在40min到50min内,跑过的路程是在40min到60min内路程的一半,即
则在50min时,乙跑过的路程为
故在0~50min内,甲比乙多跑的路程为
故C正确;
D.由图像可知,在0~60min内,甲和乙跑过的总路程相同,所用总时间也相同,根据平均速度公式可知,甲和乙的平均速度相等,故D错误。
故选C。
2.(2025·黑龙江大庆·中考真题)小萌家和学校位于同一平直马路的两个位置。小萌的爸爸在小萌放学时从家出发去接小萌,相遇后一起返回家中,小萌全程做匀速直线运动。两人运动图像如图所示,纵坐标s代表小萌和爸爸离家的距离,下列说法正确的是( )
A.小萌家距学校600m B.小萌从学校到家所用时间为15min
C.0∼8min内爸爸的速度是1.25m/s D.整个过程中,爸爸做匀速直线运动
【答案】C
【解析】A.由题意可知,小萌从学校返回家中,运动的路程即小萌家到学校的距离,由图像可知,小萌家距学校,故A错误;
B.由于小萌全程做匀速直线运动,内小萌运动的距离为
小萌匀速直线运动的速度为
小萌从学校到家所用时间为
故B错误;
C.内爸爸的路程是,速度是
故C正确;
D.由C选项分析可知,内爸爸速度为1.25m/s,8min后爸爸与小萌一起回家,小萌全程做匀速直线运动,由B选项分析可知,小萌匀速直线运动的速度为
即8min后爸爸的速度约为,整个过程中,爸爸不是匀速直线运动,故D错误。
故选C。
3.(2025·四川广元·中考真题)2025年4月,神舟20号载人飞船与天宫空间站成功对接,形成组合体后,神舟20号以天宫空间站为参照物处于 状态(选填“静止”或“运动”),天宫空间站绕地球运行的轨道周长为4.2×104km,绕地球一周用时1.5h,其平均速度为 km/h。
【答案】静止 2.8×104
【解析】[1]形成组合体后,以天宫空间站为参照物,神舟20号的相对位置不变,是静止的。
[2]天宫空间站绕地球运行的平均速度为
4.(2025·四川南充·中考真题)用图甲所示装置测量“小车运动的平均速度”,每次实验小车都从斜面顶端自由释放,金属片可置于斜面的任意位置,用刻度尺测量路程,停表测量时间,图乙是第5次记录的时间。下表是实验中收集的数据。
实验次数
1
2
3
4
5
路程s/cm
20
40
60
80
100
时间t/s
2.0
2.8
3.5
4.0
(1)表格空白处的时间为 s;
(2)根据上表数据,可判断小车在斜面下滑的过程中做 直线运动;
(3)利用表格中数据,计算小车在第5次实验的平均速度为 m/s(保留两位小数)。
【答案】(1)4.4
(2)变速
(3)0.23
【解析】(1)由图乙可知分针在0和1之间,且没有过半格;大盘分度值为0.1s,秒针指在4.4s处,所以表格空白处的时间为4.4s。
(2)分析表格数据可知小车从斜面下滑后,第一个20m所用的时间为2.0s,第二个20m所用的时间为0.8s,第三个20m所用的时间为0.7s,第四个20m所用的时间为0.5s,第五个20m所用的时间为0.4s,则可以得出通过相同的路程,所用的时间越来越短,即小车运动速度越来越快,所以小车在斜面下滑的过程中做变速直线运动。
(3)小车在第5次实验的平均速度为
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第2节 运动的快慢 速度
【题型导航】
【重难题型讲解】 1
题型1 比较运动快慢 1
题型2 匀速直线运动和变速直线运动 6
【能力培优练】 10
【链接中考】 16
【重难题型讲解】
题型1 比较运动快慢的两种方法
1.比较运动快慢的两种方法
请仔细观察图中秒表的示数与运动员游过的路程,讨论一下,如何判断谁游得快?
观众认定,在相同时间内,游在前面的人快[图(a)];裁判则认定,在运动员到达终点时,计时少的人游得快[图(b)]。
【探究归纳】观众与裁判判断运动员游泳快慢所用的方法是不同的。观众看谁游在前面,是用“相同时间比路程”的方法;裁判看谁先到达终点,是用“相同路程比时间”的方法。
2.速度
物理学中,把物体通过的路程与通过这段路程所用时间之比叫做速度。
若用字母v表示速度,s表示路程,t表示时间,则上面的公式可写成
速度的单位是由长度单位和时间单位组合而成的。在国际单位制中,速度的单位是米/秒,读作“米每秒”,符号是m/s或m·s⁻¹。在实际生活中,常用的速度单位还有千米/时,符号是km/h。
3.测量平均速度
图示
过程
结论
测量原理:
实验注意事项:
(1)调整斜面呈较小的坡度,使小车从静止释放。
(2)金属挡板的作用:便于测量时间
(3)小车运动路程为车头到车头的距离。
(4)小车从斜面顶端要从静止释放。
(5)测量过程中不要改变斜面的坡度。
平均速度等于总路程除以总时间,不等于速度的平均值。
【典例1-1】陇南某中学体育课上,甲、乙、丙三位同学进行百米赛跑,成绩如表所示,则获得第一名的是 同学。这里比较三名同学赛跑快慢的方法是: (选填“相同时间比较路程”或“相同路程比较时间”)。
参赛者
甲
乙
丙
成绩
13.7
13.8
14.8
【典例1-2】小明用频闪拍摄的方法来“测量小车运动的平均速度”。让小车在斜面上下滑,他们用相机每隔曝光一次,拍摄了小车在斜面上下滑的频闪照片。如图所示,请根据照片信息回答下列问题。
(1)该实验的原理是 ;
(2)小车所放的斜面坡度应保持较小,这样小车在斜面上运动时间会 (选填“长”或“短”)些,便于多次曝光;
(3)小车从点到点的路程是,从点运动到点所用时间是,小车在段的平均速度 。
跟踪训练1 小洋与爸爸一起散步时,爸爸佩戴的运动手表的部分信息如图所示。下列说法正确的是( )
A.此时,以小洋为参照物,爸爸是静止的
B.“配速”的数值越小表示运动越慢
C.爸爸本次散步的平均速度为20km/h
D.“配速”是利用相同时间比较路程的方法来比较物体运动快慢的
跟踪训练2 小明从家到学校做匀速直线运动,速度为3.6km/h,用时0.1h,求:
(1)小明家到学校的距离为多少km?
(2)他以3.6km/h的速度匀速通过宽25m的马路,需要多少s?
跟踪训练3 如图1所示。在“测量小车运动的平均速度”实验中,让小车从斜面的A点由静止开始下滑并开始计时。
(1)实验原理是 ;
(2)图中AB段的距离sAB= cm;测得时间tAB=1.6s,tAC=2.2s;
(3)小车在AC段的平均速度 BC段的平均速度(选填“>”、“<”或“=”);
(4)科技馆中有一件叫做“最速降线”的展品,如图2所示。将两个相同的小球A和B分别放在甲、乙两轨道的起点,同时由静止释放,发现在乙轨道上的小球B先到达终点。在小球沿轨道从起点到终点的运动过程中,下列说法中正确的是( )
A.小球B沿轨道乙运动过程中通过的路程较短
B.小球B全程的平均速度大于小球A全程的平均速度
C.小球A沿轨道甲做匀速运动,小球B沿轨道乙做变速运动
题型2 匀速直线运动和变速直线运动
物体做机械运动,按照运动轨迹的曲直可分为直线运动和曲线运动。在直线运动中,按照速度是否改变,又可分为匀速直线运动和变速直线运动。
如图记录了两辆汽车在平直的公路上行驶相同时间所通过的路程,请计算它们在各段时间中的速度。比较一下,在图(a)中,汽车在各段时间内的速度有什么特点?在图(b)中,汽车在各段时间内的速度相等吗?
图(a)中汽车做直线运动时,在各段路程中,它的速度是相等的。物理学中,把速度不变的直线运动叫做匀速直线运动。物体做匀速直线运动时,在任何相等的时间内,通过的路程是相等的。
自然界中严格地做匀速直线运动的物体是不常见的,以上的例子只是一种理想的情况。
图(b)中的汽车做直线运动时,在相等的时间内,通过的路程不相等,其速度的大小是变化的。物理学中,把速度变化的直线运动叫做变速直线运动。
在变速直线运动中,可以用平均速度来描述物体运动的快慢。它表示物体在某一段路程(或一段时间)内运动的快慢程度。用表示平均速度,s表示路程,t表示时间,则平均速度为
匀速直线运动:
【典例2-1】一个做匀速直线运动的物体4s内通过20m的距离,那么它在前2s内速度是( )
A.5m/s B.10m/s C.80m/s D.无法确定
【典例2-2】频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段,频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光,照亮运动的物体,于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。如图所示是小球在空中由静止开始下落过程中的频闪照片,已知频闪仪每隔0.04s闪光一次,照片中的数字是小球到起点的距离,单位为cm。由图可知小球做的是 (选填“匀速”或“变速”)直线运动,小球从开始运动起,通过19.6cm路程的过程中的平均速度为 m/s。
跟踪训练1 图甲展示的是我国自主研发的机器狗,该机器狗已在军事、警务以及工业环境监测等多个领域得到广泛应用。在一次任务执行过程中,A、B两台机器狗从同一位置同时同向出发,其运动的图像如图乙所示。下列分析正确的是( )
A.0~10s内A、B都做匀速直线运动
B.5~10s内B处于静止状态
C.0~5s内A的速度小于B的速度
D.0~10s内A、B的最大距离为40m
跟踪训练2 关于机械运动的说法中,正确的是( )
A.我们把物体位置的变化叫做机械运动
B.只有静止的物体才能被选作参照物
C.运动快慢不变的物体,一定在做匀速直线运动
D.对同一物体,选用不同的参照物,其运动情况一定不同
跟踪训练3 甲、乙物体从同一地点、同时、同向出发做直线运动,图甲、乙分别是甲的s-t和乙的v-t图像。
求:
(1)0~2秒内,甲物体的速度;
(2)3s时,甲、乙之间的距离;
(3)从出发开始,经过几秒甲、乙两物体相距2m?
【能力培优练】
1.关于运动的快慢,下列说法错误的是( )
A.物理学中我们用路程与时间的比值表示物体运动的快慢
B.国际单位制中,速度的基本单位是m/s,这是用相同时间比较路程的方法比较运动快慢
C.正常成年人步行的大概速度为1.1m/s,约等于4km/h
D.平均速度可以精确的描述物体在某一段路程的运动快慢
2.下列关于直线运动的说法正确的是( )
A.在匀速直线运动中,表示物体通过的路程与时间成正比
B.在直线运动中,如果物体每分钟通过10m,则该物体一定做匀速直线运动
C.在匀速直线运动中,表示速度与路程成正比,与时间成反比
D.在变速直线运动中表示物体在t时间内任意时刻的快慢
3.甲、乙两车在平直的公路上匀速行驶,若甲、乙两车的速度之比为2:1,它们通过的路程之比为3:2,则它们运动的时间之比是( )
A.4:3 B.3:4 C.3:1 D.1:3
4.某汽车沿直线运动时,前半段路程用20m/s速度行驶,后半段路程用30m/s速度行驶,在整个路程中,汽车的平均速度为( )
A.25m/s B.24m/s C.50m/s D.10m/s
5.如图所示,一辆小车在平直公路上行驶,在40s内运动的路程和时间关系,则能正确反映小车在0~40s内运动的图像和图像的是( )
A.甲和丁 B.甲和丙 C.乙和丙 D.乙和丁
6.如图所示,是公路旁的交通指示牌,其中“40”的单位是 。以汽车为参照物,坐在行驶着的汽车上的乘客是 的。如果汽车以10m/s的速度匀速行驶,则该汽车 (选填“有”或“没有”)超速,在不违反交通法规的前提下,从此处到西大桥至少需要 min。
7.普通家用小汽车的质量约为1.6 ,行驶速度约为60 。(填上合适的单位)
8.两辆汽车在同一平直公路上同时出发,其路程s与时间t的关系如图所示。由图像可知,甲车的速度 (填“<”“=”或“>”)乙车的速度,当时,甲乙两车相距 m。
9.在“测量平均速度”的实验中。
(1)该实验的测量工具除了刻度尺,还需要 。
(2)在实验时,小明发现,斜面与水平面的夹角越小,时间的测量越容易,越准确,这是因为 。
(3)让小车从斜面的A点由静止开始下滑,测出小车到达B点的时间为2s。则小车在AB段的平均速度为 m/s。如果在某次测量中小车还未撞击到B点的金属挡板就停止计时了,测得AB段的平均速度会偏 。为了测量小车运动过程中下半程的平均速度,某同学让小车从A点由静止释放,测出小车到达C点的时间为3s从而计算出小车运动过程中下半程的平均速度为 m/s。
10.小杰乘坐G2195次列车从成都东回宜宾老家,该列车的部分运行信息如下表所示。请回答下列问题:
G2195次列车时刻表
站名
到达时间
开车时间
停留
成都东
--
08:02
20分
眉山东
08:38
08:42
4分
宜宾西
09:32
--
--
(1)G2195次列车从成都东站到宜宾西站的里程约为300km,求列车在这段路程行驶的平均速度;
(2)若G2195次列车全长约为220m,以108km/h的速度穿过一个长约2780m的隧道,求它完全穿过隧道的时间。
【链接中考】
1.(2025·四川绵阳·中考真题)如图是甲、乙两名跑步爱好者跑步过程中的路程时间图像。根据图像中的数据,可以分析出( )
A.0~20min内,甲的平均速度为0.18m/s
B.0~40min内,甲的平均速度为1.0m/s
C.0~50min内,甲比乙多跑1.2km
D.0~60min内,甲的平均速度大于乙的平均速度
2.(2025·黑龙江大庆·中考真题)小萌家和学校位于同一平直马路的两个位置。小萌的爸爸在小萌放学时从家出发去接小萌,相遇后一起返回家中,小萌全程做匀速直线运动。两人运动图像如图所示,纵坐标s代表小萌和爸爸离家的距离,下列说法正确的是( )
A.小萌家距学校600m B.小萌从学校到家所用时间为15min
C.0∼8min内爸爸的速度是1.25m/s D.整个过程中,爸爸做匀速直线运动
3.(2025·四川广元·中考真题)2025年4月,神舟20号载人飞船与天宫空间站成功对接,形成组合体后,神舟20号以天宫空间站为参照物处于 状态(选填“静止”或“运动”),天宫空间站绕地球运行的轨道周长为4.2×104km,绕地球一周用时1.5h,其平均速度为 km/h。
4.(2025·四川南充·中考真题)用图甲所示装置测量“小车运动的平均速度”,每次实验小车都从斜面顶端自由释放,金属片可置于斜面的任意位置,用刻度尺测量路程,停表测量时间,图乙是第5次记录的时间。下表是实验中收集的数据。
实验次数
1
2
3
4
5
路程s/cm
20
40
60
80
100
时间t/s
2.0
2.8
3.5
4.0
(1)表格空白处的时间为 s;
(2)根据上表数据,可判断小车在斜面下滑的过程中做 直线运动;
(3)利用表格中数据,计算小车在第5次实验的平均速度为 m/s(保留两位小数)。
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