内容正文:
第二章
机械运动
第二章 机械运动
课标要点
1.知道机械运动的概念,能根据参照物判断物体的运动与静止,理解运动和静止的相对性;知道匀速直线运动是一种理想模型,能用速度描述物体运动的快慢。
2.熟练完成长度测量、时间测量及平均速度测量三大核心实验,会正确使用刻度尺和停表,能设计实验方案、收集和处理数据、分析误差,会绘制和解读s-t图像。
3.能用机械运动的相关知识解释生活中的运动现象,能进行速度的简单计算;了解我国古代测量长度和时间的工具,融合数学、地理等跨学科知识解决实际问题。
4.了解我国高速铁路、航天科技等科技成就,体会物理学对社会发展的推动作用,培养严谨求实的科学态度和科技自信。
学习重难点
重点:机械运动概念与参照物的选取;运动和静止的相对性;长度和时间的测量——刻度尺与停表的规范使用;速度的定义、公式v=s/t及其简单计算;匀速直线运动的理解与s-t图像的解读;测量平均速度的实验原理与操作。
难点:运动和静止的相对性(同一物体选不同参照物运动状态不同);速度计算中平均速度与速度平均值的区分;s-t图像中点、线、斜率与实际运动状态的对应关系;长度测量中的估读与误差分析。
知识点 运动与静止
分知识点 1.1 参照物与机械运动
① 参照物:要描述一个物体是运动的还是静止的,要先选定一个物体作为参照,这个被选定的物体叫作参照物。参照物的选取原则包括:任意性、具体性、排己性、假定性。
② 机械运动:一个物体相对于另一个物体的位置发生变化,叫作机械运动,简称运动。判断一个物体是否做了机械运动,关键是看这个物体是否有“位置的变化”。
③ 运动与静止的判断:相对于参照物,某物体的位置发生了变化,就说它是运动的;位置没有变化,就说它是静止的。一个物体是静止的还是运动的,与所选的参照物有关,选不同的参照物,对同一物体运动的描述有可能不同。
特别提醒
机械运动指的是宏观物体的位置变化,微观世界里分子和原子的运动、生命运动(如树木生长、鲜花怒放)等都不是机械运动。做题时要注意区分“位置变化”与“形态变化”“生命活动”等概念。
分知识点 1.2 运动与静止的相对性
① 运动是绝对的:一切物体都在运动,大到宇宙天体,小到分子、原子,都在不停地运动,绝对静止的物体是不存在的。
② 静止是相对的:我们平常说某物体静止,是指它相对于所选的参照物位置没有发生变化。实际上被选作参照物的物体也在运动。
分知识点 1.3 直线运动与曲线运动
按照物体运动路线的曲直,可以将运动分为两类:
① 直线运动:运动路线是直线的运动叫作直线运动,如列车沿直线行驶、苹果从树上自由下落。
② 曲线运动:运动路线是曲线的运动叫作曲线运动,如过山车沿曲线运动、地球绕太阳公转。
随学随练
1.下列实例中不是机械运动的是( )
A.飞驰的列车 B.盛开的鲜花 C.飞翔的小鸟 D.飘零的枯叶
2.神舟十六号载人飞船与在轨的“天和”号核心舱实现自主交会对接,如图所示。下列说法正确的是( )
A.火箭升空过程中,以火箭为参照物,地面是静止的
B.火箭升空过程中,以火箭为参照物,宇航员是运动的
C.对接成功后,以核心舱为参照物,神舟十六号飞船是静止的
D.对接成功后,以宇航员为参照物,神舟十六号飞船是运动的
3.列车车厢里固定桌上有小球b,平直轨道旁有路灯a,情景先后如图,则( )
A.b相对桌向东运动 B.a相对车向东运动
C.b相对a向西运动 D.车处于静止状态
知识点 长度及其测量
分知识点 2.1 长度的单位
① 国际单位:在国际单位制中,长度的基本单位是米,用符号 m 表示。
② 常用单位及换算:1 km = 1000 m,1 m = 10 dm = 100 cm = 1000 mm = 10⁶ μm = 10⁹ nm。
③ 光年:光年是长度单位,不是时间单位。1光年是光在真空中一年内传播的距离。
④ 拓展:除长度外,描述空间尺度还常用面积(符号 S,单位 m²)描述物体表面的大小,用体积(符号 V,单位 m³)描述物体所占空间的大小。
分知识点 2.2 刻度尺的正确使用
① 会选:根据被测物体的长度及测量要求,选择量程和分度值合适的刻度尺。量程应尽量大于被测物体长度,保证一次测量完成。
② 会认:使用前认清刻度尺的零刻度线位置、量程(测量范围)和分度值(相邻两条刻度线之间的长度,反映测量的精确程度)。
③ 会放:将刻度尺的零刻度线对准被测物体的一端,有刻度的一边紧靠被测物体,与被测边保持平行,不能歪斜。
④ 会读:读数时,视线要正对刻度线(视线与刻度尺尺面垂直),俯视读数偏大,仰视读数偏小。读数时要估读到分度值的下一位。
⑤ 会记:记录的测量结果应由准确值、估读值和单位组成。
分知识点 2.3 误差
① 定义:测量值与真实值之间的差异叫作误差。
② 误差与错误的区别:错误是可以避免的(如读数方法不正确、记录粗心等);误差是不可避免的,只能减小。
③ 减小误差的方法:多次测量取平均值是常用的减小误差的方法;此外还可以改进实验方案、选用更精密的测量仪器等。
随学随练
4.PM2.5是天气阴霾的主要原因,PM2.5是指大气中直径小于 2.5um 的颗粒物,单个PM2.5是隐藏在空气的浮尘中,容易被吸入人的肺部造成危害。下列关于PM2.5颗粒物直径的单位换算正确的是( )
A.2.5um=2.5x10-6m C.2.5um=2.5x106cm B.2.5um=2.5x106dm D.2.5um=2.5x103mm
5.测量紧密排绕在铅笔上的细铜丝的直径,如图所示。以下说法中正确的是( )
A.所用刻度尺的分度值为1cm
B.读取图中刻度尺的示数时,视线应与尺面平行
C.测得图中细铜丝的总宽度为18.90cm
D.实验中采用了累积法测量细铜丝的直径
6.用一把尺子测量某物体的长度,一般要测量三次或更多次。这样做的目的是( )
A.减小由于估测而产生的误差
B.避免测量中可能出现的错误
C.减小由于刻度尺不精密而产生的错误
D.减小由于观察时视线倾斜产生的误差
知识点 比较物体运动的快慢
1.分知识点 3.1 时间的测量
① 国际单位:在国际单位制中,时间的基本单位是秒,用符号 s 表示。
② 常用单位及换算:1 h = 60 min = 3600 s,1 min = 60 s,1 ms = 10⁻³ s,1 μs = 10⁻⁶ s。
③ 测量工具:测量时间的常用工具有日晷、沙漏、停表、电子手表等。
分知识点 3.2 比较运动快慢的方法
① 相同时间比路程:运动时间相同,通过的路程越长,运动得越快。
② 相同路程比时间:运动路程相同,所用的时间越短,运动得越快
分知识点 3.3 速度
① 物理意义:速度是表示物体运动快慢的物理量。
② 定义:物体通过的路程与通过这段路程所用时间的比值叫作速度。
③ 公式:v = s / t(s 表示路程,t 表示时间,v 表示速度)。
④ 单位:国际单位是米每秒(m/s),常用单位是千米每小时(km/h)。1 m/s = 3.6 km/h。
分知识点 3.4 匀速直线运动
① 定义:物体沿直线运动,并且速度大小保持不变的运动,称为匀速直线运动。
② 特点:做匀速直线运动的物体,在任意相等时间内,通过的路程相等。
随学随练
7.清晨,小明同学绕小区花园步行来锻炼身体,用如题图所示的秒表测量了他步行一圈的时间,为 s.
8.在男子百米短跑比赛中,运动员们快步如飞,关于运动快慢的说法中不正确的是( )
A.观众看到第一名冲过终点时用“相同的时间比路程”的方法比较运动的快慢
B.终点裁判通过记录用时是用“相同路程比时间”的方法比较运动的快慢
C.物体的速度越大,路程和时间的比值就越大
D.物理学中采用裁判的方法来定义速度的
9.甲、乙两列火车在平直铁轨上匀速前进,它们行驶的路程比是3:4,所用的时间比是2:3,则两列车行驶的速度比是( )
A.9:8 B.8:9 C.1:2 D.2:1
知识点 平均速度
分知识点 4.1 平均速度的概念
① 定义:运动物体在某一段路程内(或某一段时间内)运动的快慢程度,用平均速度来描述。
② 公式:v = s / t(与速度公式相同,但这里的 s 和 t 对应的是某一段路程和对应的时间)。
③ 物理意义:平均速度表示物体在某一段路程(或某一段时间)内运动的平均快慢程度,不是速度的平均值。
随学随练
10.甲、乙两小车在笔直公路上同向行驶,如图所示,图甲是小车甲位置s与时间t的关系的图像,图乙是小车乙运动速度v与时间t的关系的图像,由图像可知( )
A.甲由静止开始运动,乙一直做匀速直线运动
B.甲、乙两车相对静止
C.甲、乙两车运动5s所通过的路程不同
D.甲车的速度越来越快,乙车的速度不变
11.小红参加了学校组织的远足活动,全程6 km。她行走前一半路程的平均速度是6 km/h,行走后一半路程的平均速度是4 km/h,则她通过全程的平均速度是( )
A.4 km/h B.4.8 km/h C.5 km/h D.6 km/h
12.清明前后,竹笋每天长势惊人!杨老师在上午8点和下午4点分别测量了同一棵竹笋地面以上的长度,如图所示。这8个小时内,竹笋长高了 cm,平均生长速度为 mm/h。
知识点 平均速度的测量
分知识点 5.1 测量原理
测量平均速度的实验原理是 v = s / t。速度是间接测量的物理量,首先需要测量物体通过的路程和所用的时间,最后用公式计算出物体运动的速度。
分知识点 5.2 测量小车运动的平均速度
① 实验器材:小车、机械停表、贴有刻度尺的可调斜面、挡板等。
② 实验步骤:将贴有刻度尺的斜面倾斜适当角度后固定,将小车放在斜面顶部零刻度线处由静止释放,同时用停表计时,小车到达底部碰到挡板时停止计时,记录路程和时间。
③ 实验结论:通过数据分析可以得出物体在斜面上运动的特点。
④ 拓展:除测量小车平均速度外,还可以用频闪照相技术测量小球下落的平均速度。
特别提醒
测量平均速度时,斜面的倾斜角度不宜过大(否则小车运动太快,时间测量误差大),也不宜过小(否则小车可能静止不动)。实验时应多次测量取平均值以减小误差。
随学随练
13.如图所示,是“测物体的平均速度”实验,下列说法正确的是( )
A.用刻度尺测出斜面的长就是小车通过全程的路程
B.启动停表后再释放小车,直到撞击到金属片时停止计时,该段即小车运动时间
C.测量下半段平均速度时,要让小车从中点处静止滑下
D.实验中小车过了中点才停止计时,会导致上半段平均速度偏小
14.如图所示,小明在“测平均速度”的实验中,使小车从斜面A点静止下滑,经过B点到达C点,图中已标出小车经过A、B、C三点对应时刻。下列说法中正确的是( )
A.以斜面为参照物,小车是静止的
B.AB段平均速度为0.2cm/s
C.小车从A点到C点做匀速直线运动
D.若小车过了A点后才开始计时,测出AC段平均速度将偏大
15.在测量纸锥下落速度的实验中,小明用每隔0.5秒钟拍摄1次的相机,拍得如图所示的照片,右侧为纸锥从E到F过程的放大图。
(1)纸锥从A运动到F过程中,先做 运动,接着做 运动;
(2)从E到F过程中,平均速度约为 m/s。
题型 参照物选取与运动状态判断
解题技巧
1.一抓对象:先明确题干要求判断的是哪个物体的运动状态,圈出研究对象;
2.二定参照:在题干中找出隐含或明确选定的参照物(若未指明,通常默认以地面或地面上固定不动的物体为参照物);
3.三比位置:判断研究对象相对于参照物的空间位置是否随时间发生变化,“变则动,不变则静”;
4.四验相对:若题干涉及多个运动物体,需逐一分析各自的相对运动,验证相互之间的描述是否自洽(如“甲看乙”与“乙看甲”互为反向运动)。
活学活用
16.下列关于运动和静止的说法正确的是( )
A.去商场乘电梯上楼时,若以电梯为参照物,人是运动的
B.月亮在云中穿行时,以云为参照物,月亮是运动的
C.飞机在空中加油时,以地面以参照物,受油机是静止的
D.漂流而下的小船,以河岸为参照物,小船是静止的
17.观察如图所示的小旗, 关于甲、乙两船相对于陆地的运动情况, 下列说法正确的是( )
A.甲船向左运动,乙船可能运动 B.甲船向左运动, 乙船一定运动
C.甲船向右运动, 乙船可能静止 D.甲船向右运动, 乙船一定静止
18.在某奥运会圣火传递活动中,现场某记者同时拍下了附近的甲乙两张火炬照片和固定在地面工陆风飘动的旗帜,如图所示。根据它们的飘动方向,可以判断甲火炬的运动状态是 (选填“向左运动”“向右运动”或“静止”),且甲火炬的运动速度一定 (“小于”“大于”或“等于”)风速。
题型 s−t 与 v−t 图像综合分析
解题技巧
1.识轴定标:先看清横、纵坐标各代表什么物理量( 图横轴为时间,纵轴为路程; 图横轴为时间,纵轴为速度);
2.看线判性: 图中,过原点的倾斜直线表示匀速直线运动(越陡速度越大),平行于时间轴的直线表示静止; 图中,平行于时间轴的直线表示匀速直线运动,过原点的倾斜直线表示匀加速运动(初中仅作了解);
3.交点与截距: 图中两图线的交点表示两物体在该时刻相遇(路程相同);图线与纵轴的交点表示物体的初始位置;
4.规避误区:计算某段路程的平均速度时,必须严格对应“这一段路程”与“通过这一段路程所用的时间”,切忌把不同路段的速度取算术平均值(如 在非等时情况下无物理意义)。
活学活用
19.甲、乙、丙三辆小车同时、同地向东运动,它们运动的图像如图所示,由图像可知( )
A.乙和丙的速度不相等 B.甲的速度为14.4km/h
C.第5s时,甲和丙相距30m D.只有乙做匀速直线运动
20.学校兴趣小组在操场平直的跑道上进行遥控小车比赛,甲、乙两车从t=0s时由同一地点向东行驶,两车运动的s-t图像如图中的甲、乙所示,下列判断正确的是( )
①t=10s时,两车的速度相等
②8s时甲车的速度是1m/s
③在5~10s内,乙车处于静止状态
④8s时,以甲车为参照物,乙车向东运动
A.只有①②正确 B.只有②③正确 C.只有①④正确 D.只有③④正确
21.爬树机器人(图甲)是协助并代替工人爬到树木上进行检查、保养及病虫害防治等林业工作的仿生机器人。图乙为爬树机器人某次沿竖直树干爬行的图像,该机器人在时间内的速度为 ,在内运动的路程是 m。
题型 长度测量的估读与特殊测量法
解题技巧
1. 估读必杀技:刻度尺读数必须估读到分度值的下一位。若分度值为 1 mm(即 0.1 cm),则结果小数点后必有两位(如 2.35 cm);若分度值为 1 cm,则小数点后只有一位(如 23.5 cm)。
2.累积法(测微小量):测细铜丝直径或纸张厚度时,测出 圈或 页的总长度 ,则单个直径/厚度 。注意:纸张厚度算的是“页数”而非“张数”,一张纸 = 2 页。
3.辅助法(测曲线/圆):测圆柱体直径用“卡尺法”(两块三角板夹住直尺),测曲线长度用“滚轮法”或“化曲为直法”(棉线贴合后拉直测量)。
4.数据处理陷阱:题目若问“多次测量取平均值”减小误差,需先剔除错误数据(与其他数据偏差过大的数值)后再求平均,且平均值的小数位数应与原数据保持一致。
活学活用
22.为测量单个1角硬币的厚度,下列方法中最佳的是( )
A.用刻度尺仔细地测量1角硬币的厚度
B.用刻度尺多次测量1角硬币的厚度,然后求平均值
C.用刻度尺分别测量10个相同的1角硬币的厚度,然后求平均值
D.用刻度尺测量10个相同的1角硬币叠起来的总厚度,再除以10
23.用毫米刻度尺对一工件做如图所示的四次测量,其中测量方法和读数都正确的是( )
A. 2.38cm B. 2.5cm
C. 2.51cm D. 2.50cm
24.如图所示,如图表示用圆规测曲线长度的一种方法,先将圆规两脚分开,记下分割的总段数n,然后测出圆规两脚间的距离l,那么曲线的长度L= 。甲、乙两同学用上述的方法分别测量同一曲线的长度,他们分别选取圆规两脚间的距离是5mm、10mm,他们的测量方法、读数、记录、计算均正确,那么, (填“甲”或“乙”)的测量结果较准确,测量结果都 (选填:偏大、偏小)。
题型 火车过桥/过隧道及回声测距类计算
解题技巧
1.画线段图:遇到“桥、隧道”等固定长度参照物,立刻画简图标注“车头进”到“车尾出”的位置关系,几何关系一目了然;
2.核心公式:
· 完全通过的总路程 ;
· 完全在桥上的总路程 ;
· 火车超越或错车:同向追及或相向相遇,总路程为两车长度之和,速度差或速度和;
3.单位统一三连问:。计算前先看速度单位、长度单位、时间单位是否统一,不统一先换算再代入;
4.回声模型:若涉及“鸣笛回声”,声音传播的路程 ,车行驶的路程 ,二者与初始距离之间满足几何关系(鸣笛时距离 = 听到回声时距离 + 车前进距离,且 2 倍鸣笛时距离 = 车前进距离 + 声音传播距离)。
活学活用
25.超声波测速仪发出超声波脉冲信号,遇到汽车发生反射,通过分析发出和接收到信号时间差,可计算出汽车速度。如图甲所示,在限速为80km/h的直线路段,交警架设了超声波测速仪测汽车速度。当行驶的汽车距离测速仪sOA=62m时,测速仪向汽车发出超声波,超声波“追上”汽车时,汽车刚好运动到B点(如图乙所示)。测速仪从发出到接收反射回来的超声波所用的时间是0.4s。已知超声波的传播速度为340m/s。求:
(1)0.4s超声波传播的路程;
(2)小车运动的路程sAB;
(3)汽车在此路段是否超速。
26.一列长为400m的高速列车匀速全部通过一座全长为6km的铁路桥,所用时间为100s,求:
(1)该高速列车运行时的速度;
(2)高速列车全部在桥上时的运行时间。
27.一辆长度为20米的卡车正以28m/s的速度行驶在双向两车道路上。专心的司机发现路旁的路牌提示前方500m处有一长度为500m的隧道,当即轻踩刹车,在20s内将速度降到20m/s时车头刚好进入隧道,此后一直按此速度匀速行驶。求:
(1)从司机发现路牌到车头刚好进入隧道这段时间,汽车的平均速度;
(2)卡车完全在隧道内的时间;
题型 测量平均速度的实验探究(斜面小车实验)
解题技巧
1.原理先行:实验原理为 ,所有实验题第一问直接默写公式即可得分;
2.斜坡调节:斜面坡度要调得较小(缓),目的是便于计时,减小时间测量的误差(若坡度太大,小车下滑过快,停表难以准确记录时间);
3.金属片的作用:确保小车在同一位置停止,便于每次都能准确测量路程和时间(同时撞击声可辅助计时);
4.误差分析三要素:
· 小车过了起点才松手(释放晚)→ 时间偏小 → 速度偏大;
· 小车未撞击金属片就提前停表 → 时间偏小 → 速度偏大;
· 小车撞击金属片后未及时停表 → 时间偏大 → 速度偏小;
5.测下半程速度:测量下半程的平均速度时,不能从斜面中点由静止释放,而应让小车从顶端同一位置由静止释放,用“全程时间 - 上半程时间 ”来间接算出下半程的时间 ,否则下半程的初速度不为零,不符合实验控制变量的要求。
活学活用
28.如图所示是测量小车沿斜面下滑的平均速度的实验。
(1)实验中需要的测量工具是计时器和 ,该工具的分度值为 ;
(2)实验中为了方便计时,应使斜面的坡度 (选填“较缓”或“较陡”);
(3)实验时,小车沿斜面顶端下滑到斜面底端的运动是 (选填“匀速”或“变速”)直线运动;小车在下半段路程的平均速度 (选填“大于”、“等于”或“小于”)小车在全程的平均速度;
(4)实验中若让小车过了A点才开始计时,则会使小车的平均速度偏 (选填“大”或“小”)。
29.在“测量小车运动的速度”实验中,小明让小车从斜面顶端由静止开始下滑,即可测出不同阶段小车运动的平均速度,如图所示。
(1)实验原理是____________;
(2)斜面应选择较小坡度,这样设计的目的是便于测量_________;
(3)图中 AB 段的距离sAB=________cm;小车在AC段的平均速度υAC=________m/s;
(4)AC段的平均速度________(选填“大于”、“等于”或“小于”)BC段的平均速度;
(5)实验时,如果小车过了A点才开始计时,则所测AC段的平均速度偏________(选填“大”或“小”);
(6)小车从斜面顶端到底端时,做________直线运动。
(7)图乙所示为一种身高测量仪,其顶部的感应器竖直向下发射超声波信号,经下方物体反射后返回,被感应器接收。某同学站上测高台,感应器记录信号从发射到接收所经历的时间为0.005s。已知感应器距测高台的高度为2.5m,则该同学的身高为________m(空气中的声速为 340m/s)。
30.小军和同学们用如图所示的实验装置测量小车运动的平均速度。
(1)本实验的实验原理是 ;
(2)小军调整好器材后进行实验,实验数据如下表所示。则小车在AB段运动的平均速度为 m/s,BC段的平均速度为 m/s;
路段
路程s/cm
时间t/s
平均速度
AC
60.0
3.0
0.2
AB
30.0
2.0
(3)下列能正确表示小车在AC段运动情况的图像是 ;
(4)另一组同学在进行上述实验时,小车过了C点才停止计时,则他们测得的AC段的平均速度与真实值相比 (选填“偏大”“偏小”或“准确”)。
基础通关
1.一名粗心的学生的测量记录中忘记写单位,他的记录数据中,哪一个数据的单位是m( )
A.一支新铅笔的长度:0.175 B.一名中学生的高度:16.4
C.一枚壹角硬币的厚度:0.24 D.一本外文字典的厚度:1.35
2.估测在实际生活中的应用十分广泛,下列估测的数据中最接近实际的是( )
A.初中生短跑成绩约为
B.一元硬币的直径约为
C.乒乓球的直径约为
D.一块橡皮从课桌掉到地上时间约为
3.在校运会上,小华同学在男子100m 比赛中,以12.5s 的成绩晋级决赛。在这次100m比赛中,小华同学的平均速度为( )
A.0.8m/s B.8m/s C.12.5m/s D.1.25m/s
4.如图所示的停表,下列读数中正确的是( )
A.4分37秒 B.4分7秒 C.37分4秒 D.37分4.1秒
5.在《龟兔赛跑》的故事中,乌龟和兔子同时从起点出发,当兔子远远超过乌龟时,便骄傲地睡起了大觉,当它醒来后,发现乌龟已悄悄地爬到了终点。在龟兔赛跑的全程中,下列说法正确的是( )
A.乌龟的速度始终大于兔子的速度
B.兔子的速度始终大于乌龟的速度
C.乌龟的平均速度大于兔子的平均速度
D.乌龟的平均速度小于兔子的平均速度
6.如图所示是小明同学用刻度尺测量一支铅笔长度的情景,他的测量错误有 (若有多种错误,写出一种即可),如果改正了这些错误,误差 (选填:仍然存在、不存在)。
7.如图所示,记录了一辆小汽车在平直公路上行驶的情况,该小汽车做的是__________直线运动(选填“匀速”或“变速”),它在整个运动过程中的平均速度是______m/s。
8.如图所示,记录了甲、乙、丙三辆车在平直的道路上同时从0点出发,自西向东直线运动时对应的路程和时间关系图像。t1时刻, 车运动的路程最大;甲、乙、丙三辆车在相遇前,甲做 运动(选填“匀速直线”、“减速直线”或“加速直线”);甲、乙、丙三辆车从出发到相遇,平均速度 (选填“相等”或“不相等”)。
9.在游泳世锦赛男子4×100米自由泳决赛中,我国运动员潘展乐在第一棒游出46.80秒的好成绩,比此前保持的男子100米自由泳世界纪录提高了0.06秒,以看台为参照物,潘展乐是 (选填“运动”或“静止”)的,他在决赛中的平均速度为 m/s(保留两位小数)。
10.高速公路实现“区间测速”全覆盖。就是测算出汽车在某一区间行驶的平均速度,如果超过了该路段的最高限速,即被判为超速。若监测点A、B相距15km,全程限速,一辆轿车通过两个监测点的时间如图所示。求:
(1)轿车通过两个监测点所用的时间为______;
(2)通过计算说明,采用“区间测速”,这辆轿车在该路段会不会被判超速?
(3)若要确保通过AB路段区间测速不会被判超速,则通过AB路段时间最短用时多少s?
素养提升
11.无风的天气,小虹和同学一起用机械停表和刻度尺测量乒乓球下落的平均速度,他们让乒乓球从三楼由静止竖直落到地面。对于实验有关的操作和分析,正确的是( )
A.该实验很简单,不必注意操作的安全
B.选择量程为1米的刻度尺来测量路程
C.使用停表前,要先观察停表是否调零
D.所测速度表示乒乓球每一时刻的快慢
12.如图所示为甲、乙两个物体同时同地沿同一方向运动的s-t图象,对于运动过程中的下列说法,正确的是( )
A.甲、乙两物体在0~20s内的平均速度:2v甲=v乙
B.从出发地出发后,20s内甲、乙两物体2次相遇
C.甲物体先做加速运动,后做匀速运动,再做加速运动
D.乙物体运动15s,距离出发点250m
13.某实验小组利用带有刻度的斜面、小车和秒表“测量小车的平均速度”(如图甲),小刚对实验装置进行改进,在斜面顶端安装一个位移传感器,可实时测量传感器到小车的距离,计算机就可以算出小车的v-t图像(如图乙)。下列说法正确的是( )
A.小车从A点运动到C点的路程为s=90cm
B.可直接将小车从B点由静止释放来测量小车在后半程BC的平均速度
C.若使斜面的坡度减小,则小车的v-t图像应该在图乙的A区域
D.小车在前半程AB的平均速度小于后半程BC的平均速度
14一物体做变速直线运动,先用时10 s 通过40 m 的路程,再以2 m/s的速度运动6 s,则该物体在前10 s内的平均速度为 ,在这16 s内的平均速度为 。
15.汽车遇到意外情况时,紧急停车要经历司机的反应和制动两个过程,汽车在司机的反应过程中做匀速直线运动,在制动过程做变速直线运动,如图所示。若汽车在平直的公路上匀速行驶,紧急停车时,反应过程中所用的时间为0.5s,汽车行驶了10m;制动过程中所用的时间为2.5s,制动过程中的平均速度为8m/s。求:
(1)汽车在司机反应过程中的平均速度;
(2)汽车在制动过程中行驶的路程;
(3)紧急停车全程的平均速度是多少km/h。
迁移创新
16汽车在公路上以10m/s的速度匀速直线前进,司机发现前方路口信号灯变为红灯,经过0.5s的反应时间后开始刹车,汽车速度v随时间t变化关系如图所示,则开始刹车后第0.5s时,汽车速度为 m/s。从信号灯变红到汽车完全停止,这个过程中汽车的平均速度为 m/s。
17.如图所示,在“研究气泡的运动速度”实验中。
(1)在长约120cm的玻璃管中注水,注水量为( )
A.满 B.近满 C.大半管 D.半管
(2)气泡开始运动后,记录气泡从O点开始到各段的时间如表格所示。根据表中的数据在图中画出气泡运动的s-t图像;
路程s/cm
0
20
40
60
80
时间t/s
0
4
8
12
16
(3)气泡在运动到30cm处的速度为 m/s;
(4)在测量的这段路程中,气泡的运动可以看成 运动。
18.如图1所示,我国部分古代建筑屋顶采用弧线型设计,“如鸟斯革,如翚斯飞”。屋顶为什么这样设计?某兴趣小组通过实验进行探究。
根据经验,雨水流过屋顶的时间越短,防雨效果越好,为此他们首先进行了实验一。
实验一:探究雨滴经过屋顶的时间与哪些因素有关
(1)猜想:影响雨滴流过屋顶(高度、宽度均相同)时间的因素可能为:雨滴在屋顶运动的初始位置、屋顶材料、屋顶形状(雨滴与屋顶碰撞之后的速度近似为零,他们认为可不用研究雨滴初始速度这一因素)
设计实验方案:
请写出1个测量时间的工具:___________。
图2所示5个实验:用钢珠代替雨滴,将相同钢珠从屋顶不同位置静止释放,记录钢珠经过屋顶的时间。若研究该时间与屋顶材料的关系,应选择实验_________进行研究。
测量与分析:
用传感器获得图2甲、乙中钢珠从屋顶顶端滑到底端完整的路程s和时间t实验数据,画出s-t关系如图3所示,其中图像________(选填“c”“d”)表示钢珠运动的平均速度较大;钢珠滑过屋顶_______(选填“甲”“乙”)的时间较短。
实验二:探究下雨时不同屋顶对墙体的保护能力
(2)如图3所示,甲、乙、丙是下方墙体相同、屋顶的材料相同但形状不同的三个建筑。将代替雨滴的相同钢珠分别在甲、乙屋顶顶端静止滑下落到水平地面,测量落地点到墙的距离s1、s2,数据如表2所示。
实验次数
距离/cm
s1
s2
1
45
56
2
43
59
3
44
58
表2
根据表2推测:为防止雨水落地时飞溅打湿墙体,下雨时________对墙体保护更好(选填“甲”“乙”)。若不计一切阻力,甲图中钢珠落地时的动能________乙图中钢珠落地时的动能(选填“<”“=”“>”)。
实验三:探究不同屋顶对建筑采光的影响
(3)图3甲、乙、丙三个建筑右侧墙体均安装大型窗户,某时刻阳光方向如图所示,阳光能够照射到房间内距离最远的是________(选填“甲”“乙”“丙”)。
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第二章
机械运动
第二章 机械运动
课标要点
1.知道机械运动的概念,能根据参照物判断物体的运动与静止,理解运动和静止的相对性;知道匀速直线运动是一种理想模型,能用速度描述物体运动的快慢。
2.熟练完成长度测量、时间测量及平均速度测量三大核心实验,会正确使用刻度尺和停表,能设计实验方案、收集和处理数据、分析误差,会绘制和解读s-t图像。
3.能用机械运动的相关知识解释生活中的运动现象,能进行速度的简单计算;了解我国古代测量长度和时间的工具,融合数学、地理等跨学科知识解决实际问题。
4.了解我国高速铁路、航天科技等科技成就,体会物理学对社会发展的推动作用,培养严谨求实的科学态度和科技自信。
学习重难点
重点:机械运动概念与参照物的选取;运动和静止的相对性;长度和时间的测量——刻度尺与停表的规范使用;速度的定义、公式v=s/t及其简单计算;匀速直线运动的理解与s-t图像的解读;测量平均速度的实验原理与操作。
难点:运动和静止的相对性(同一物体选不同参照物运动状态不同);速度计算中平均速度与速度平均值的区分;s-t图像中点、线、斜率与实际运动状态的对应关系;长度测量中的估读与误差分析。
知识点 运动与静止
分知识点 1.1 参照物与机械运动
① 参照物:要描述一个物体是运动的还是静止的,要先选定一个物体作为参照,这个被选定的物体叫作参照物。参照物的选取原则包括:任意性、具体性、排己性、假定性。
② 机械运动:一个物体相对于另一个物体的位置发生变化,叫作机械运动,简称运动。判断一个物体是否做了机械运动,关键是看这个物体是否有“位置的变化”。
③ 运动与静止的判断:相对于参照物,某物体的位置发生了变化,就说它是运动的;位置没有变化,就说它是静止的。一个物体是静止的还是运动的,与所选的参照物有关,选不同的参照物,对同一物体运动的描述有可能不同。
特别提醒
机械运动指的是宏观物体的位置变化,微观世界里分子和原子的运动、生命运动(如树木生长、鲜花怒放)等都不是机械运动。做题时要注意区分“位置变化”与“形态变化”“生命活动”等概念。
分知识点 1.2 运动与静止的相对性
① 运动是绝对的:一切物体都在运动,大到宇宙天体,小到分子、原子,都在不停地运动,绝对静止的物体是不存在的。
② 静止是相对的:我们平常说某物体静止,是指它相对于所选的参照物位置没有发生变化。实际上被选作参照物的物体也在运动。
分知识点 1.3 直线运动与曲线运动
按照物体运动路线的曲直,可以将运动分为两类:
① 直线运动:运动路线是直线的运动叫作直线运动,如列车沿直线行驶、苹果从树上自由下落。
② 曲线运动:运动路线是曲线的运动叫作曲线运动,如过山车沿曲线运动、地球绕太阳公转。
随学随练
1.下列实例中不是机械运动的是( )
A.飞驰的列车 B.盛开的鲜花 C.飞翔的小鸟 D.飘零的枯叶
【答案】B
【详解】
机械运动是指物体位置的变化;
ACD.飞驰的列车、飞翔的小鸟、飘零的枯叶位置都发生了变化,是机械运动,故ACD 不符合题意;
B.盛开的鲜花不是物体位置的变化,不是机械运动,故B符合题意。故选B。
2.神舟十六号载人飞船与在轨的“天和”号核心舱实现自主交会对接,如图所示。下列说法正确的是( )
A.火箭升空过程中,以火箭为参照物,地面是静止的
B.火箭升空过程中,以火箭为参照物,宇航员是运动的
C.对接成功后,以核心舱为参照物,神舟十六号飞船是静止的
D.对接成功后,以宇航员为参照物,神舟十六号飞船是运动的
【答案】C
【详解】
A.火箭升空过程中,以火箭为参照物,地面的位置不断发生变化,所以地面是运动的,故A错误;
B.火箭升空过程中,宇航员与火箭之间没有位置的变化,以火箭为参照物,宇航员是静止的,故B错误;
C.对接成功后,以核心舱为参照物,神舟十六号飞船的位置不再改变,所以是静止的,故C正确;
D.对接成功后,以宇航员为参照物,神舟十六号飞船的位置不再改变,所以是静止的,故D错误。
故选C。
3.列车车厢里固定桌上有小球b,平直轨道旁有路灯a,情景先后如图,则( )
A.b相对桌向东运动 B.a相对车向东运动
C.b相对a向西运动 D.车处于静止状态
【答案】A
【详解】
AC.由图可知,小球b相对于桌和路灯a向东发生了位置的改变,因此,小球b相对于桌是向东运动的,小球b相对于路灯a也是向东运动的,故A符合题意,C不符合题意;
BD.由图可知,列车相对于路灯a向东发生了位置的改变,因此,车相对于路灯a是向东运动的,路灯a相对于车是向西运动的,故BD不符合题意。
故选A。
知识点 长度及其测量
分知识点 2.1 长度的单位
① 国际单位:在国际单位制中,长度的基本单位是米,用符号 m 表示。
② 常用单位及换算:1 km = 1000 m,1 m = 10 dm = 100 cm = 1000 mm = 10⁶ μm = 10⁹ nm。
③ 光年:光年是长度单位,不是时间单位。1光年是光在真空中一年内传播的距离。
④ 拓展:除长度外,描述空间尺度还常用面积(符号 S,单位 m²)描述物体表面的大小,用体积(符号 V,单位 m³)描述物体所占空间的大小。
分知识点 2.2 刻度尺的正确使用
① 会选:根据被测物体的长度及测量要求,选择量程和分度值合适的刻度尺。量程应尽量大于被测物体长度,保证一次测量完成。
② 会认:使用前认清刻度尺的零刻度线位置、量程(测量范围)和分度值(相邻两条刻度线之间的长度,反映测量的精确程度)。
③ 会放:将刻度尺的零刻度线对准被测物体的一端,有刻度的一边紧靠被测物体,与被测边保持平行,不能歪斜。
④ 会读:读数时,视线要正对刻度线(视线与刻度尺尺面垂直),俯视读数偏大,仰视读数偏小。读数时要估读到分度值的下一位。
⑤ 会记:记录的测量结果应由准确值、估读值和单位组成。
分知识点 2.3 误差
① 定义:测量值与真实值之间的差异叫作误差。
② 误差与错误的区别:错误是可以避免的(如读数方法不正确、记录粗心等);误差是不可避免的,只能减小。
③ 减小误差的方法:多次测量取平均值是常用的减小误差的方法;此外还可以改进实验方案、选用更精密的测量仪器等。
随学随练
4.PM2.5是天气阴霾的主要原因,PM2.5是指大气中直径小于 2.5um 的颗粒物,单个PM2.5是隐藏在空气的浮尘中,容易被吸入人的肺部造成危害。下列关于PM2.5颗粒物直径的单位换算正确的是( )
A.2.5um=2.5x10-6m C.2.5um=2.5x106cm B.2.5um=2.5x106dm D.2.5um=2.5x103mm
【答案】A
【详解】
A、lμm=10-6m,2.5um=2.5x10-6m.此选项正确:
B、lμm=10-5dm,2.5um=2.5x10-5dm,此选项错误:
C、lμm=10-4cm,2.5um=2.5x10-4cm、此选项错误;
D、lμm=10-3mm,2.5um=2.5x10-3mm,此选项错误。
故选A。
5.测量紧密排绕在铅笔上的细铜丝的直径,如图所示。以下说法中正确的是( )
A.所用刻度尺的分度值为1cm
B.读取图中刻度尺的示数时,视线应与尺面平行
C.测得图中细铜丝的总宽度为18.90cm
D.实验中采用了累积法测量细铜丝的直径
【答案】D
【详解】
A.由图可知,刻度尺上1cm中间有10个小格,一个小格为1mm,分度值是1mm,故A错误;
B.刻度尺读数时,视线要与刻度尺刻度线垂直,故B错误;
C.由图示刻度尺可知,线圈总长度是18.90cm-15.00cm=3.90cm;故C错误;
D.铜丝的直径太小,不便于直接测量,为了测量细铜丝的直径,图中运用累积法,故D正确。
所以选D。
6.用一把尺子测量某物体的长度,一般要测量三次或更多次。这样做的目的是( )
A.减小由于估测而产生的误差
B.避免测量中可能出现的错误
C.减小由于刻度尺不精密而产生的错误
D.减小由于观察时视线倾斜产生的误差
【答案】A
【详解】
A.估测产生的误差,每次测量可能不同,取多次测量的平均值有利于减小由此而产生的误差,故A符合题意;
B.错误是在测量过程中产生的,取多次测量的平均值不会避免错误的出现,故B不符合题意;
C.刻度尺的精密程度固定的情况下,对每次测量来讲它的影响都是一样的,取多次测量的平均值与刻度尺的精密程度没有直接关系,故C不符合题意;
D.观察时如果视线倾斜,属于错误的操作,应及时改正,而不是通过取多次测量的平均值来减小,故D不符合题意。
故选A。
知识点 比较物体运动的快慢
1.分知识点 3.1 时间的测量
① 国际单位:在国际单位制中,时间的基本单位是秒,用符号 s 表示。
② 常用单位及换算:1 h = 60 min = 3600 s,1 min = 60 s,1 ms = 10⁻³ s,1 μs = 10⁻⁶ s。
③ 测量工具:测量时间的常用工具有日晷、沙漏、停表、电子手表等。
分知识点 3.2 比较运动快慢的方法
① 相同时间比路程:运动时间相同,通过的路程越长,运动得越快。
② 相同路程比时间:运动路程相同,所用的时间越短,运动得越快
分知识点 3.3 速度
① 物理意义:速度是表示物体运动快慢的物理量。
② 定义:物体通过的路程与通过这段路程所用时间的比值叫作速度。
③ 公式:v = s / t(s 表示路程,t 表示时间,v 表示速度)。
④ 单位:国际单位是米每秒(m/s),常用单位是千米每小时(km/h)。1 m/s = 3.6 km/h。
分知识点 3.4 匀速直线运动
① 定义:物体沿直线运动,并且速度大小保持不变的运动,称为匀速直线运动。
② 特点:做匀速直线运动的物体,在任意相等时间内,通过的路程相等。
随学随练
7.清晨,小明同学绕小区花园步行来锻炼身体,用如题图所示的秒表测量了他步行一圈的时间,为 s.
【答案】281.9
【详解】
小表盘上,指针在“4”和“5”之间,偏向“5”,所以分针指示的时间为4min;在秒表的大表盘上,1s之间有10个小格,所以一个小格代表0.1s,秒表上的读数应读大数,指针在41.9s处,所以秒针指示的时间为41.9s,即秒表的读数为
t=4min+41.9s=281.9s
8.在男子百米短跑比赛中,运动员们快步如飞,关于运动快慢的说法中不正确的是( )
A.观众看到第一名冲过终点时用“相同的时间比路程”的方法比较运动的快慢
B.终点裁判通过记录用时是用“相同路程比时间”的方法比较运动的快慢
C.物体的速度越大,路程和时间的比值就越大
D.物理学中采用裁判的方法来定义速度的
【答案】D
【详解】
AD.所有运动员同时起跑同时开始计时,观众看到第一名冲过终点时该运动员此时跑过的路程最长,是用“相同的时间比路程”的方法比较运动的快慢,物理学中速度定义是路程与时间的比,采用的是观众的方法定义的,故A正确,不符合题意,D错误,符合题意;
B.终点裁判要等所有运动员到达终点,即跑过相同的路程,通过记录用时长短判断快慢,是用“相同路程比时间”的方法比较运动的快慢,故B正确,不符合题意;
C.根据速度的定义式,路程和时间的比值就越大,物体的速度越大,故C正确,不符合题意。
故选D。
9.甲、乙两列火车在平直铁轨上匀速前进,它们行驶的路程比是3:4,所用的时间比是2:3,则两列车行驶的速度比是( )
A.9:8 B.8:9 C.1:2 D.2:1
【答案】A
【详解】
由可知,两列车行驶的速度比是
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
知识点 平均速度
分知识点 4.1 平均速度的概念
① 定义:运动物体在某一段路程内(或某一段时间内)运动的快慢程度,用平均速度来描述。
② 公式:v = s / t(与速度公式相同,但这里的 s 和 t 对应的是某一段路程和对应的时间)。
③ 物理意义:平均速度表示物体在某一段路程(或某一段时间)内运动的平均快慢程度,不是速度的平均值。
随学随练
10.甲、乙两小车在笔直公路上同向行驶,如图所示,图甲是小车甲位置s与时间t的关系的图像,图乙是小车乙运动速度v与时间t的关系的图像,由图像可知( )
A.甲由静止开始运动,乙一直做匀速直线运动
B.甲、乙两车相对静止
C.甲、乙两车运动5s所通过的路程不同
D.甲车的速度越来越快,乙车的速度不变
【答案】B
【详解】
如图甲所示,甲的通过的路程与时间的图像为一条过原点的直线,为正比例关系,即甲车做匀速直线运动,速度为
如图乙所示,时间改变时,乙车的速度为2m/s保持不变,为匀速直线运动。故两车速度相同,相同时间通过路程相同,如果甲、乙两小车在笔直公路上同向行驶,则两车相对位置保持不变,为静止状态。故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
11.小红参加了学校组织的远足活动,全程6 km。她行走前一半路程的平均速度是6 km/h,行走后一半路程的平均速度是4 km/h,则她通过全程的平均速度是( )
A.4 km/h B.4.8 km/h C.5 km/h D.6 km/h
【答案】B
【详解】
设总路程为s,则行走前一半路程的时间t1=,行走后一半路程的时间t2=,则小红通过全程的平均速度
v==4.8 km/h。
12.清明前后,竹笋每天长势惊人!杨老师在上午8点和下午4点分别测量了同一棵竹笋地面以上的长度,如图所示。这8个小时内,竹笋长高了 cm,平均生长速度为 mm/h。
【答案】 15.0 18.75
【详解】
使用刻度尺测量物体长度时,在要精确值后估读一位,上午8点竹笋的高度为27.0cm,下午4点竹笋的高度为42.0cm,所以竹笋长高了
平均生长速度
知识点 平均速度的测量
分知识点 5.1 测量原理
测量平均速度的实验原理是 v = s / t。速度是间接测量的物理量,首先需要测量物体通过的路程和所用的时间,最后用公式计算出物体运动的速度。
分知识点 5.2 测量小车运动的平均速度
① 实验器材:小车、机械停表、贴有刻度尺的可调斜面、挡板等。
② 实验步骤:将贴有刻度尺的斜面倾斜适当角度后固定,将小车放在斜面顶部零刻度线处由静止释放,同时用停表计时,小车到达底部碰到挡板时停止计时,记录路程和时间。
③ 实验结论:通过数据分析可以得出物体在斜面上运动的特点。
④ 拓展:除测量小车平均速度外,还可以用频闪照相技术测量小球下落的平均速度。
特别提醒
测量平均速度时,斜面的倾斜角度不宜过大(否则小车运动太快,时间测量误差大),也不宜过小(否则小车可能静止不动)。实验时应多次测量取平均值以减小误差。
随学随练
13.如图所示,是“测物体的平均速度”实验,下列说法正确的是( )
A.用刻度尺测出斜面的长就是小车通过全程的路程
B.启动停表后再释放小车,直到撞击到金属片时停止计时,该段即小车运动时间
C.测量下半段平均速度时,要让小车从中点处静止滑下
D.实验中小车过了中点才停止计时,会导致上半段平均速度偏小
【答案】D
【详解】
A.如图所示,用斜面的长减去车身的长才是小车通过的路程,故A错误;
B.在实验中,启动停表和放开小车应该在同一时刻进行,直到它撞击金属片时立即停止,读出的时间才是小车运动所用的时间,故B错误;
C.测小车在下半段的平均速度时,应让小车从斜面起点由静止下滑,滑到中点时开始计时,用一半路程和所计时间来计算下半程的平均速度,故C错误;
D.实验中小车过了中点才停止计时,测得小车在上半段的时间会偏大,根据可知,当路程一定时,时间偏大则平均速度偏小,故D正确。
故选D。
14.如图所示,小明在“测平均速度”的实验中,使小车从斜面A点静止下滑,经过B点到达C点,图中已标出小车经过A、B、C三点对应时刻。下列说法中正确的是( )
A.以斜面为参照物,小车是静止的
B.AB段平均速度为0.2cm/s
C.小车从A点到C点做匀速直线运动
D.若小车过了A点后才开始计时,测出AC段平均速度将偏大
【答案】D
【详解】
A.小车与斜面的相对位置发生改变,以斜面为参照物,小车是运动的,故A错误;
B.AB段平均速度为
故B错误;
C.小车从A点到C点速度越来越快,做加速直线运动,故C错误;
D.若小车过了A点后才开始计时,测出的时间偏小,而路程测量准确,由v=s/t得,AC段平均速度将偏大,故D正确。
故选D。
15.在测量纸锥下落速度的实验中,小明用每隔0.5秒钟拍摄1次的相机,拍得如图所示的照片,右侧为纸锥从E到F过程的放大图。
(1)纸锥从A运动到F过程中,先做 运动,接着做 运动;
(2)从E到F过程中,平均速度约为 m/s。
【答案】 加速直线 匀速直线 0.4
【详解】
(1)由图可知,从A到D,纸锥在相同的时间内通过的路程逐渐变大,所以纸锥做加速直线运动,从D到F,纸锥在相同的时间内通过的路程相同,所以纸锥做匀速直线运动。
(2)从E到F过程中,纸锥运动的路程
故平均速度
题型 参照物选取与运动状态判断
解题技巧
1.一抓对象:先明确题干要求判断的是哪个物体的运动状态,圈出研究对象;
2.二定参照:在题干中找出隐含或明确选定的参照物(若未指明,通常默认以地面或地面上固定不动的物体为参照物);
3.三比位置:判断研究对象相对于参照物的空间位置是否随时间发生变化,“变则动,不变则静”;
4.四验相对:若题干涉及多个运动物体,需逐一分析各自的相对运动,验证相互之间的描述是否自洽(如“甲看乙”与“乙看甲”互为反向运动)。
活学活用
16.下列关于运动和静止的说法正确的是( )
A.去商场乘电梯上楼时,若以电梯为参照物,人是运动的
B.月亮在云中穿行时,以云为参照物,月亮是运动的
C.飞机在空中加油时,以地面以参照物,受油机是静止的
D.漂流而下的小船,以河岸为参照物,小船是静止的
【答案】B
【详解】
A、在商场乘电梯上楼时,人与电梯的位置没有变化,若以电梯为参照物,人是静止的,所以A不正确;
B、月亮在云中穿行时,月亮与云的位置不断发生变化,以云为参照物,月亮是运动的,所以B正确;
C、飞机在空中加油时,飞机与地面的位置不断发生变化,以地面以参照物,受油机是运动的,所以C不正确;
D、漂流而下的小船,小船与河岸的位置不断发生变化,以河岸为参照物,小船是运动的,所以D不正确。
故选B。
17.观察如图所示的小旗, 关于甲、乙两船相对于陆地的运动情况, 下列说法正确的是( )
A.甲船向左运动,乙船可能运动 B.甲船向左运动, 乙船一定运动
C.甲船向右运动, 乙船可能静止 D.甲船向右运动, 乙船一定静止
【答案】A
【详解】
山上旗子向左飘,说明风向左吹。甲船旗子向右飘,则甲船一定向左运动,且速度大于风速;乙船旗子向左飘,则乙船可能静止,可能向右运动,也可能向左运动,但速度小于风速。故A正确,BCD错误。
故选A。
18.在某奥运会圣火传递活动中,现场某记者同时拍下了附近的甲乙两张火炬照片和固定在地面工陆风飘动的旗帜,如图所示。根据它们的飘动方向,可以判断甲火炬的运动状态是 (选填“向左运动”“向右运动”或“静止”),且甲火炬的运动速度一定 (“小于”“大于”或“等于”)风速。
【答案】 向右运动 大于
【详解】
由旗帜的飘动方向可知,此时的风向右吹;要使甲火炬的火焰向左飘,即要使甲火炬向右运动,且火炬运动速度大于风速,故可以判断甲火炬一定向右运动。
题型 s−t 与 v−t 图像综合分析
解题技巧
1.识轴定标:先看清横、纵坐标各代表什么物理量( 图横轴为时间,纵轴为路程; 图横轴为时间,纵轴为速度);
2.看线判性: 图中,过原点的倾斜直线表示匀速直线运动(越陡速度越大),平行于时间轴的直线表示静止; 图中,平行于时间轴的直线表示匀速直线运动,过原点的倾斜直线表示匀加速运动(初中仅作了解);
3.交点与截距: 图中两图线的交点表示两物体在该时刻相遇(路程相同);图线与纵轴的交点表示物体的初始位置;
4.规避误区:计算某段路程的平均速度时,必须严格对应“这一段路程”与“通过这一段路程所用的时间”,切忌把不同路段的速度取算术平均值(如 在非等时情况下无物理意义)。
活学活用
19.甲、乙、丙三辆小车同时、同地向东运动,它们运动的图像如图所示,由图像可知( )
A.乙和丙的速度不相等 B.甲的速度为14.4km/h
C.第5s时,甲和丙相距30m D.只有乙做匀速直线运动
【答案】B
【详解】
A.丙的速度为
乙的速度为6m/s,乙和丙的速度相等,故A不符合题意;
B.甲的速度为
故B符合题意;
C.甲、乙、丙三辆小车同时、同地向东运动,第5s时,甲和丙相距
故C不符合题意;
D.甲、丙两车的图像是过原点的直线,则甲、丙两车做匀速直线运动,速度大小均不变,故D不符合题意。
故选B。
20.学校兴趣小组在操场平直的跑道上进行遥控小车比赛,甲、乙两车从t=0s时由同一地点向东行驶,两车运动的s-t图像如图中的甲、乙所示,下列判断正确的是( )
①t=10s时,两车的速度相等
②8s时甲车的速度是1m/s
③在5~10s内,乙车处于静止状态
④8s时,以甲车为参照物,乙车向东运动
A.只有①②正确 B.只有②③正确 C.只有①④正确 D.只有③④正确
【答案】B
【详解】
①③由图可知,甲车一直做匀速直线运动,在5~10s内,乙车通过的路程不变,处于静止状态,所以,t=10s时,两车的速度不相等,故①错误,③正确;
②8s时甲车的速度是
故②正确;
④8s时,甲车向东运动,乙车静止,以甲车为参照物,乙车向西运动,故④错误。综上所述,正确的是②③,故B正确,ACD错误。
故选B。
21.爬树机器人(图甲)是协助并代替工人爬到树木上进行检查、保养及病虫害防治等林业工作的仿生机器人。图乙为爬树机器人某次沿竖直树干爬行的图像,该机器人在时间内的速度为 ,在内运动的路程是 m。
【答案】 1.8 2.5
【详解】
由图乙得,该机器人在第10~30s时的速度为v=0.5m/s=0.5×3.6km/h=1.8km/h
在10∼15s内运动的时间t=15s-10s=5s
由得,在10∼15s内运动的路程s=vt=0.5m/s×5s=2.5m
题型 长度测量的估读与特殊测量法
解题技巧
1. 估读必杀技:刻度尺读数必须估读到分度值的下一位。若分度值为 1 mm(即 0.1 cm),则结果小数点后必有两位(如 2.35 cm);若分度值为 1 cm,则小数点后只有一位(如 23.5 cm)。
2.累积法(测微小量):测细铜丝直径或纸张厚度时,测出 圈或 页的总长度 ,则单个直径/厚度 。注意:纸张厚度算的是“页数”而非“张数”,一张纸 = 2 页。
3.辅助法(测曲线/圆):测圆柱体直径用“卡尺法”(两块三角板夹住直尺),测曲线长度用“滚轮法”或“化曲为直法”(棉线贴合后拉直测量)。
4.数据处理陷阱:题目若问“多次测量取平均值”减小误差,需先剔除错误数据(与其他数据偏差过大的数值)后再求平均,且平均值的小数位数应与原数据保持一致。
活学活用
22.为测量单个1角硬币的厚度,下列方法中最佳的是( )
A.用刻度尺仔细地测量1角硬币的厚度
B.用刻度尺多次测量1角硬币的厚度,然后求平均值
C.用刻度尺分别测量10个相同的1角硬币的厚度,然后求平均值
D.用刻度尺测量10个相同的1角硬币叠起来的总厚度,再除以10
【答案】D
【详解】
当被测物体的长度小于或接近刻度尺的分度值时,为了准确测出物体的长度,应采用累积法,1角硬币的厚度较小,要测量1角硬币的厚度,需用刻度尺测出10个1角硬币叠加起来的总厚度,再除以10,求得一个1角硬币的厚度,故A、B、C不符合题意,D符合题意。
故选:D。
23.用毫米刻度尺对一工件做如图所示的四次测量,其中测量方法和读数都正确的是( )
A. 2.38cm B. 2.5cm
C. 2.51cm D. 2.50cm
【答案】C
【详解】
A.刻度尺的0刻度线没有对齐被测工件的一边,故A错误;
B.图中刻度尺的使用符合要求,工件左端与0.00cm整刻度线对齐,物体的长度应该是
,
故B错误;
C.图中刻度尺的使用符合要求,刻度尺分度值为1mm,读数为
,
故C正确;
D.刻度尺的有刻度线的一侧没有紧靠被测物体,故D错误。
故选C。
24.如图所示,如图表示用圆规测曲线长度的一种方法,先将圆规两脚分开,记下分割的总段数n,然后测出圆规两脚间的距离l,那么曲线的长度L= 。甲、乙两同学用上述的方法分别测量同一曲线的长度,他们分别选取圆规两脚间的距离是5mm、10mm,他们的测量方法、读数、记录、计算均正确,那么, (填“甲”或“乙”)的测量结果较准确,测量结果都 (选填:偏大、偏小)。
【答案】 nl 甲 偏小
【详解】
总段数n,圆规两脚间的距离l,则曲线总长度为段数与每段长度的乘积,即L=nl。
甲、乙两同学分别选取圆规两脚间的距离是5mm,10mm,因为圆规两脚之间的距离越小,越接近两脚之间曲线的长度,所以甲同学的测量结果更精确一些。
因为测量时是用两脚间直线距离来表示曲线距离的,故测量结果会偏小。
题型 火车过桥/过隧道及回声测距类计算
解题技巧
1.画线段图:遇到“桥、隧道”等固定长度参照物,立刻画简图标注“车头进”到“车尾出”的位置关系,几何关系一目了然;
2.核心公式:
· 完全通过的总路程 ;
· 完全在桥上的总路程 ;
· 火车超越或错车:同向追及或相向相遇,总路程为两车长度之和,速度差或速度和;
3.单位统一三连问:。计算前先看速度单位、长度单位、时间单位是否统一,不统一先换算再代入;
4.回声模型:若涉及“鸣笛回声”,声音传播的路程 ,车行驶的路程 ,二者与初始距离之间满足几何关系(鸣笛时距离 = 听到回声时距离 + 车前进距离,且 2 倍鸣笛时距离 = 车前进距离 + 声音传播距离)。
活学活用
25.超声波测速仪发出超声波脉冲信号,遇到汽车发生反射,通过分析发出和接收到信号时间差,可计算出汽车速度。如图甲所示,在限速为80km/h的直线路段,交警架设了超声波测速仪测汽车速度。当行驶的汽车距离测速仪sOA=62m时,测速仪向汽车发出超声波,超声波“追上”汽车时,汽车刚好运动到B点(如图乙所示)。测速仪从发出到接收反射回来的超声波所用的时间是0.4s。已知超声波的传播速度为340m/s。求:
(1)0.4s超声波传播的路程;
(2)小车运动的路程sAB;
(3)汽车在此路段是否超速。
【答案】(1)136m;(2)6m;(3)小汽车在此路段超速了
【详解】
(1)0.4s内超声波通过的距离为:
s1=υ1t=340m/s×0.4s=136m
(2)这段时间里,小车通过的距离为:
(3)小车通过AB段所需的时间为:
这段距离小车的速度为:
所以汽车已经超速了。
答:(1)超声波在0.4s内传播的距离是136m;(2)小汽车运动的路程sAB=6m;
(3)小汽车在此路段超速了。
26.一列长为400m的高速列车匀速全部通过一座全长为6km的铁路桥,所用时间为100s,求:
(1)该高速列车运行时的速度;
(2)高速列车全部在桥上时的运行时间。
【答案】(1)64m/s;(2)87.5s
【详解】
(1)由题意可知,列车运行的速度为:
(2)列车全部在桥上时,以车头为研究对象,则可知其通过的路程为
s1=s-L=6000m-400m=5600m
则列车全部在桥上时的运行时间为:
27.一辆长度为20米的卡车正以28m/s的速度行驶在双向两车道路上。专心的司机发现路旁的路牌提示前方500m处有一长度为500m的隧道,当即轻踩刹车,在20s内将速度降到20m/s时车头刚好进入隧道,此后一直按此速度匀速行驶。求:
(1)从司机发现路牌到车头刚好进入隧道这段时间,汽车的平均速度;
(2)卡车完全在隧道内的时间;
【答案】(1)25m/s (2)24s
【详解】
(1)从司机发现路牌到车头刚好进入隧道这段时间汽车的平均速度为
(2)卡车完全在隧道内行驶的路程为
卡车完全在隧道内的时间
题型 测量平均速度的实验探究(斜面小车实验)
解题技巧
1.原理先行:实验原理为 ,所有实验题第一问直接默写公式即可得分;
2.斜坡调节:斜面坡度要调得较小(缓),目的是便于计时,减小时间测量的误差(若坡度太大,小车下滑过快,停表难以准确记录时间);
3.金属片的作用:确保小车在同一位置停止,便于每次都能准确测量路程和时间(同时撞击声可辅助计时);
4.误差分析三要素:
· 小车过了起点才松手(释放晚)→ 时间偏小 → 速度偏大;
· 小车未撞击金属片就提前停表 → 时间偏小 → 速度偏大;
· 小车撞击金属片后未及时停表 → 时间偏大 → 速度偏小;
5.测下半程速度:测量下半程的平均速度时,不能从斜面中点由静止释放,而应让小车从顶端同一位置由静止释放,用“全程时间 - 上半程时间 ”来间接算出下半程的时间 ,否则下半程的初速度不为零,不符合实验控制变量的要求。
活学活用
28.如图所示是测量小车沿斜面下滑的平均速度的实验。
(1)实验中需要的测量工具是计时器和 ,该工具的分度值为 ;
(2)实验中为了方便计时,应使斜面的坡度 (选填“较缓”或“较陡”);
(3)实验时,小车沿斜面顶端下滑到斜面底端的运动是 (选填“匀速”或“变速”)直线运动;小车在下半段路程的平均速度 (选填“大于”、“等于”或“小于”)小车在全程的平均速度;
(4)实验中若让小车过了A点才开始计时,则会使小车的平均速度偏 (选填“大”或“小”)。
【答案】 刻度尺 1cm 较缓 变速 大于 大
【详解】
(1)[1]实验中要用刻度尺测量小车运动的路程,用秒表测量小车运动的时间。
[2]由图可知,该刻度尺一个大格代表10cm,一个大格中有10个小格,所以1个小格表示1cm,故该刻度尺的分度值是1cm。
(2)[3]斜面坡度太大时,小车下滑时间很短,不便于时间的测量,所以应选择较小坡度的斜面,是为了准确测量时间。
(3)[4][5]小车沿斜面向下运动越来越快,做变速直线运动。上半段的时间大于下半段的时间,由可知上半段的平均速度小于下半段的平均速度,而全程的平均速度大于上半段的平均速度小于下半段的平均速度,所以小车在下半段路程的平均速度大于小车在全程的平均速度。
(4)[6]小车过了A点才开始计时,计时落后会使测量的 时间偏小,由可知,计算出的平均速度会偏大。
29.在“测量小车运动的速度”实验中,小明让小车从斜面顶端由静止开始下滑,即可测出不同阶段小车运动的平均速度,如图所示。
(1)实验原理是____________;
(2)斜面应选择较小坡度,这样设计的目的是便于测量_________;
(3)图中 AB 段的距离sAB=________cm;小车在AC段的平均速度υAC=________m/s;
(4)AC段的平均速度________(选填“大于”、“等于”或“小于”)BC段的平均速度;
(5)实验时,如果小车过了A点才开始计时,则所测AC段的平均速度偏________(选填“大”或“小”);
(6)小车从斜面顶端到底端时,做________直线运动。
(7)图乙所示为一种身高测量仪,其顶部的感应器竖直向下发射超声波信号,经下方物体反射后返回,被感应器接收。某同学站上测高台,感应器记录信号从发射到接收所经历的时间为0.005s。已知感应器距测高台的高度为2.5m,则该同学的身高为________m(空气中的声速为 340m/s)。
【答案】(1);(2)时间;(3)40.0;0.16;(4)小于;(5)大;(6)加速;(7)1.65
【详解】
(1)实验中需要测量路程和时间,然后来计算速度,因此测小车平均速度的实验原理是。
(2)斜面的坡度越大,小车在斜面上滑下的速度越快,在斜面上的运动时间越短,因此小车所放的斜面应保 持较小的坡度,这样小车在斜面上运动时间会长些,便于测量。
(3)根据图中信息知,AB段的距离:
sAB=80.0cm-40.0cm=40.0cm
AC段的距离:
sAC=80.0cm-0.0cm=80.0cm=0.8m
小车在AC段的时间为5s,则小车在AC段的平均速度:
(4)综上可知,BC 段路程为:
sBC=40.0cm-0.0cm=40.0cm=0.4m
小车在BC段的时间为2s,则小车在BC段的平均速度为:
υAC<υBC
因此AC段的平均速度小于BC段的平均速度。
(5)实验时,如果小车过了A点才开始计时,则所测AC段的时间偏小,根据可知平均速度偏大。
(6)小车在 AB 段的时间为 3s,则小车在 AB 段的平均速度为:
由上可知,小车的速度越来越大,因此是加速运动。
(7)由题意可知,感应器距头顶的高度为:
则身高为:
h高=2.5m-0.85m=1.65m
30.小军和同学们用如图所示的实验装置测量小车运动的平均速度。
(1)本实验的实验原理是 ;
(2)小军调整好器材后进行实验,实验数据如下表所示。则小车在AB段运动的平均速度为 m/s,BC段的平均速度为 m/s;
路段
路程s/cm
时间t/s
平均速度
AC
60.0
3.0
0.2
AB
30.0
2.0
(3)下列能正确表示小车在AC段运动情况的图像是 ;
(4)另一组同学在进行上述实验时,小车过了C点才停止计时,则他们测得的AC段的平均速度与真实值相比 (选填“偏大”“偏小”或“准确”)。
【答案】 0.15 0.3 C 偏小
【详解】(1)[1]平均速度是总路程与总时间的比值,测小车平均速度的原理是
(2)[2]由表中数据可知,AB段运动的路程为30.0cm,时间为2.0s,AB段的平均速度为
[3]BC段的路程为
BC段的时间为
BC段的平均速度为
(3)小车在AB段的速度小于BC段的速度,故小车做加速直线运动,所以小车的速度越来越快;
A.图像表示匀速运动,故A不符合题意;
B.图像表示匀速运动,故B不符合题意;
C.图像表示加速运动,故C符合题意。
故选C。
(4)小车过了C点才停止计时,会导致测得的时间变长,根据可知,计算出的速度偏小。
基础通关
1.一名粗心的学生的测量记录中忘记写单位,他的记录数据中,哪一个数据的单位是m( )
A.一支新铅笔的长度:0.175 B.一名中学生的高度:16.4
C.一枚壹角硬币的厚度:0.24 D.一本外文字典的厚度:1.35
【答案】A
【详解】
A.一支新铅笔的长度约18cm,合0.18m,0.175m接近0.18m,故A符合题意;
B.中学生的身高约165cm,合1.65m,故B不符合题意;
C.一元硬币的厚度在2mm左右,应该为2.4mm=0.24cm,故C不符合题意;
D.本外文字典的厚度在15cm左右,应该是13.5cm=1.35dm,故D不符合题意。
故选A。
2.估测在实际生活中的应用十分广泛,下列估测的数据中最接近实际的是( )
A.初中生短跑成绩约为
B.一元硬币的直径约为
C.乒乓球的直径约为
D.一块橡皮从课桌掉到地上时间约为
【答案】B
【详解】
A.目前男子百米世界纪录略小于10s,中学生百米成绩不可能达到10s,一般在15s左右,故A不符合题意;
B.中学生大拇指的宽度大约在2cm左右,一元硬币的直径略大于2cm,在2.5cm左右,故B符合题意;
C.现在用的乒乓球直径约4cm=40mm,故C不符合题意;
D.课桌的高度在80cm左右,橡皮从课桌表面掉到地上的时间不到1s,故D不符合题意。
故选B。
3.在校运会上,小华同学在男子100m 比赛中,以12.5s 的成绩晋级决赛。在这次100m比赛中,小华同学的平均速度为( )
A.0.8m/s B.8m/s C.12.5m/s D.1.25m/s
【答案】B
【详解】
在这次100m比赛 中,小华同学的平均速度为
故选B。
4.如图所示的停表,下列读数中正确的是( )
A.4分37秒 B.4分7秒 C.37分4秒 D.37分4.1秒
【答案】B
【详解】
在秒表的中间表盘上,1min中间有两个小格,所以一个小格代表0.5min,分针指在4到5之间且偏向4;在秒表的大表盘上,1s之间有10个小格,1个小格代表0.1s,秒针指示的时间为7s,即秒表的读数为t=4min7s。
故选B。
5.在《龟兔赛跑》的故事中,乌龟和兔子同时从起点出发,当兔子远远超过乌龟时,便骄傲地睡起了大觉,当它醒来后,发现乌龟已悄悄地爬到了终点。在龟兔赛跑的全程中,下列说法正确的是( )
A.乌龟的速度始终大于兔子的速度
B.兔子的速度始终大于乌龟的速度
C.乌龟的平均速度大于兔子的平均速度
D.乌龟的平均速度小于兔子的平均速度
【答案】C
【详解】
AB.乌龟和兔子同时从起点出发,刚开始兔子远远超过乌龟时,兔子的速度是大乌龟的速度的。后来兔子睡了一觉,乌龟超过了兔子,在兔子睡觉时乌龟的速度大于兔子的速度,故AB错误;
CD.在龟兔赛跑的全程中,路程相等,乌龟所用的时间小于兔子所用的时间,根据公式可知,乌龟的平均速度大于兔子的平均速度,故C正确,D错误。
故选C。
6.如图所示是小明同学用刻度尺测量一支铅笔长度的情景,他的测量错误有 (若有多种错误,写出一种即可),如果改正了这些错误,误差 (选填:仍然存在、不存在)。
【答案】 见解析 仍然存在
【详解】
[1]从图中可以明显看出,刻度尺的零刻度线并没有与被测物体(铅笔)的一端对齐,这是第一个错误。此外,读数时视线也没有与刻度尺的尺面垂直,这会导致读数不准确,是第二个错误。
[2]误差是在测量过程中由于测量工具、测量方法或测量环境等因素造成的,它只能减小,不能避免。而错误则是由于不遵守测量规则或粗心大意等原因造成的,是可以避免的。因此,即使改正了上述的错误,使用正确的测量方法,仍然会存在误差。只能通过改进测量方法、使用更精密的测量工具等方式来减小误差,但无法完全消除它。
7.如图所示,记录了一辆小汽车在平直公路上行驶的情况,该小汽车做的是__________直线运动(选填“匀速”或“变速”),它在整个运动过程中的平均速度是______m/s。
【答案】变速,13.5。
【详解】
该小汽车在每1min内通过的路程不相等,做的是变速直线运动。
它在整个运动过程中的平均速度是:
v== =13.5m/s。
8.如图所示,记录了甲、乙、丙三辆车在平直的道路上同时从0点出发,自西向东直线运动时对应的路程和时间关系图像。t1时刻, 车运动的路程最大;甲、乙、丙三辆车在相遇前,甲做 运动(选填“匀速直线”、“减速直线”或“加速直线”);甲、乙、丙三辆车从出发到相遇,平均速度 (选填“相等”或“不相等”)。
【答案】甲; 减速直线; 相等。
【详解】
由图象可知,t1时刻,甲车运动的路程最大;
乙做匀速运动,根据t1时刻到相遇段,甲乙之间的距离逐渐减小可知,甲的速度减小;乙丙之间的距离逐渐减小,丙的速度增大;甲相对乙是先快后慢、丙相对乙是先慢后快,甲、乙、丙三辆车在相遇前,甲做减速直线运动”,
由图象可知,甲、乙、丙三辆车从出发到相遇,甲、乙、丙三者的路程和时间相等,则平均速度相等。
故答案为:甲;减速直线;相等。
9.在游泳世锦赛男子4×100米自由泳决赛中,我国运动员潘展乐在第一棒游出46.80秒的好成绩,比此前保持的男子100米自由泳世界纪录提高了0.06秒,以看台为参照物,潘展乐是 (选填“运动”或“静止”)的,他在决赛中的平均速度为 m/s(保留两位小数)。
【答案】 运动 2.14
【详解】
[1]以看台为参照物,潘展乐的位置改变,是运动的。
[2]他在决赛中的平均速度为
10.高速公路实现“区间测速”全覆盖。就是测算出汽车在某一区间行驶的平均速度,如果超过了该路段的最高限速,即被判为超速。若监测点A、B相距15km,全程限速,一辆轿车通过两个监测点的时间如图所示。求:
(1)轿车通过两个监测点所用的时间为______;
(2)通过计算说明,采用“区间测速”,这辆轿车在该路段会不会被判超速?
(3)若要确保通过AB路段区间测速不会被判超速,则通过AB路段时间最短用时多少s?
【答案】(1)10min;(2)不会;(3)450s.
【详解】
(1)轿车通过两个监测点所用的时间为
t=10h41min-10h31min=10min=h/6
(2)速度为
所以这辆轿车在该路段不会被判超速。
(3)确保通过AB路段区间测速不会被判超速,此时最大速度
v′=120km/h,则通过AB路段时间最短时间
素养提升
11.无风的天气,小虹和同学一起用机械停表和刻度尺测量乒乓球下落的平均速度,他们让乒乓球从三楼由静止竖直落到地面。对于实验有关的操作和分析,正确的是( )
A.该实验很简单,不必注意操作的安全
B.选择量程为1米的刻度尺来测量路程
C.使用停表前,要先观察停表是否调零
D.所测速度表示乒乓球每一时刻的快慢
【答案】C
【详解】
A.乒乓球从三楼由静止竖直下落,快达到地面时,速度较大,动能较大,如果落到人的头上,可能对人造成伤害,故A错误;
B.一层楼高约为3m,乒乓球从三楼落下,高度约6m,选择量程为1米的刻度尺来测量高度,刻度尺的量程过小,故B错误;
C.使用停表前,要先观察停表是否调零,如果不调零,测量的时间不准确,误差较大,故C正确;
D.测量的平均速度表示乒乓球从三楼到地面这段路程的平均快慢程度,故D错误。
故选C。
12.如图所示为甲、乙两个物体同时同地沿同一方向运动的s-t图象,对于运动过程中的下列说法,正确的是( )
A.甲、乙两物体在0~20s内的平均速度:2v甲=v乙
B.从出发地出发后,20s内甲、乙两物体2次相遇
C.甲物体先做加速运动,后做匀速运动,再做加速运动
D.乙物体运动15s,距离出发点250m
【答案】B
【详解】
A.由图象可知,甲在0~20s内通过的路程为300m,乙在0~20s内通过的路程为300m,根据
可知v甲=v乙,故A错误;
B.由图象可知,从出发地出发后20s内,在10s时刻,相遇一次,在20s时刻又相遇一次,所以在20s内甲、乙两物体2次相遇,故B正确;
C.由图象可知,甲物体先做匀速直线运动到150m处静止,一段时间后继续做匀速直线运动,故C错误;
D.由图象可知,乙物体一直做匀速直线运动,乙物体的平均速度为
乙物体运动15s,通过的路程为
即距离出发点225m,故D错误。
故选B。
13.某实验小组利用带有刻度的斜面、小车和秒表“测量小车的平均速度”(如图甲),小刚对实验装置进行改进,在斜面顶端安装一个位移传感器,可实时测量传感器到小车的距离,计算机就可以算出小车的v-t图像(如图乙)。下列说法正确的是( )
A.小车从A点运动到C点的路程为s=90cm
B.可直接将小车从B点由静止释放来测量小车在后半程BC的平均速度
C.若使斜面的坡度减小,则小车的v-t图像应该在图乙的A区域
D.小车在前半程AB的平均速度小于后半程BC的平均速度
【答案】D
【详解】
A.小车从A点运动到C点的路程为
故A错误;
B.直接将小车从B点由静止释放,所测时间不是运动过程中后半程的时间,小车从A到C的过程中通过B点时的速度不为0,小车通过AC段的时间与AB段的时间之差才是通过BC段的时间,故B错误;
C.若使斜面的坡度减小,小车下滑速度增加的变慢,相同时间内速度的变化量变小,那么小车的v-t图像应该在图乙的B区域,故C错误;
D.小车沿斜面向下运动时速度越来越快,则小车在上半程所用的时间要大于下半程的时间,路程相同,时间越大,由公式可知,速度越小,故小车在前半程AB的平均速度小于后半程BC的平均速度,故D正确。
故选D。
14一物体做变速直线运动,先用时10 s 通过40 m 的路程,再以2 m/s的速度运动6 s,则该物体在前10 s内的平均速度为 ,在这16 s内的平均速度为 。
【答案】4 m/s 3.25 m/s
【详解】
该物体在前10 s内的平均速度
v1==4 m/s,
后6 s通过的路程
s2=v2t2=2 m/s×6 s=12 m,
则在这16 s内的平均速度
v==3.25 m/s。
15.汽车遇到意外情况时,紧急停车要经历司机的反应和制动两个过程,汽车在司机的反应过程中做匀速直线运动,在制动过程做变速直线运动,如图所示。若汽车在平直的公路上匀速行驶,紧急停车时,反应过程中所用的时间为0.5s,汽车行驶了10m;制动过程中所用的时间为2.5s,制动过程中的平均速度为8m/s。求:
(1)汽车在司机反应过程中的平均速度;
(2)汽车在制动过程中行驶的路程;
(3)紧急停车全程的平均速度是多少km/h。
【答案】(1)20m/s;(2)20m;(3)36km/h
【详解】
解:(1)根据可得,汽车在司机反应过程中的平均速度为
(2)根据可得,汽车在制动过程中行驶的路程为
(3)紧急停车全程的路程为
紧急停车全程的时间为
根据可得,紧急停车全程的平均速度是
(1)汽车在司机反应过程中的平均速度为20m/s;
(2)汽车在制动过程中行驶的路程为20m;
(3)紧急停车全程的平均速度是36km/h。
迁移创新
16汽车在公路上以10m/s的速度匀速直线前进,司机发现前方路口信号灯变为红灯,经过0.5s的反应时间后开始刹车,汽车速度v随时间t变化关系如图所示,则开始刹车后第0.5s时,汽车速度为 m/s。从信号灯变红到汽车完全停止,这个过程中汽车的平均速度为 m/s。
【答案】 5 6.67
【详解】
[1]由图象知,开始刹车后第0.5s时,汽车速度为5m/s。
[2]由v﹣t图象中图线与时间轴围成的面积表示路程可知,从灯变红开始到汽车完全静止时车子前进的距离为
从信号灯变红到汽车完全停止,这段时间内车的平均速度为
17.如图所示,在“研究气泡的运动速度”实验中。
(1)在长约120cm的玻璃管中注水,注水量为( )
A.满 B.近满 C.大半管 D.半管
(2)气泡开始运动后,记录气泡从O点开始到各段的时间如表格所示。根据表中的数据在图中画出气泡运动的s-t图像;
路程s/cm
0
20
40
60
80
时间t/s
0
4
8
12
16
(3)气泡在运动到30cm处的速度为 m/s;
(4)在测量的这段路程中,气泡的运动可以看成 运动。
【答案】(1) B (2) (3) 5 (4) 匀速直线
【详解】
(1)为了研究气泡的运动速度,要让气泡能稳定存在,需要将玻璃管注满水,故选A。
(2)根据表中实验数据,在坐标系中描出相应的点,然后连接各点即为气泡运动的s-t图象,如图所示:
(3)由图像可知,气泡在运动到30cm处所用的时间是6s,速度为
(4)由图像可知,路程和时间成正比,所以气泡的运动可以看成是匀速直线运动。
18.如图1所示,我国部分古代建筑屋顶采用弧线型设计,“如鸟斯革,如翚斯飞”。屋顶为什么这样设计?某兴趣小组通过实验进行探究。
根据经验,雨水流过屋顶的时间越短,防雨效果越好,为此他们首先进行了实验一。
实验一:探究雨滴经过屋顶的时间与哪些因素有关
(1)猜想:影响雨滴流过屋顶(高度、宽度均相同)时间的因素可能为:雨滴在屋顶运动的初始位置、屋顶材料、屋顶形状(雨滴与屋顶碰撞之后的速度近似为零,他们认为可不用研究雨滴初始速度这一因素)
设计实验方案:
请写出1个测量时间的工具:___________。
图2所示5个实验:用钢珠代替雨滴,将相同钢珠从屋顶不同位置静止释放,记录钢珠经过屋顶的时间。若研究该时间与屋顶材料的关系,应选择实验_________进行研究。
测量与分析:
用传感器获得图2甲、乙中钢珠从屋顶顶端滑到底端完整的路程s和时间t实验数据,画出s-t关系如图3所示,其中图像________(选填“c”“d”)表示钢珠运动的平均速度较大;钢珠滑过屋顶_______(选填“甲”“乙”)的时间较短。
实验二:探究下雨时不同屋顶对墙体的保护能力
(2)如图3所示,甲、乙、丙是下方墙体相同、屋顶的材料相同但形状不同的三个建筑。将代替雨滴的相同钢珠分别在甲、乙屋顶顶端静止滑下落到水平地面,测量落地点到墙的距离s1、s2,数据如表2所示。
实验次数
距离/cm
s1
s2
1
45
56
2
43
59
3
44
58
表2
根据表2推测:为防止雨水落地时飞溅打湿墙体,下雨时________对墙体保护更好(选填“甲”“乙”)。若不计一切阻力,甲图中钢珠落地时的动能________乙图中钢珠落地时的动能(选填“<”“=”“>”)。
实验三:探究不同屋顶对建筑采光的影响
(3)图3甲、乙、丙三个建筑右侧墙体均安装大型窗户,某时刻阳光方向如图所示,阳光能够照射到房间内距离最远的是________(选填“甲”“乙”“丙”)。
【答案】(1)秒表;甲、丁;c;甲;(2)乙;=;(3)丙
【详解】
(1)本实验中需要测量时间,测量时间的工具是秒表。
研究该时间与屋顶材料的关系,需要控制应选择实验初始位置、屋顶形状相同,屋顶材料不同,由图2可知应选甲和丁进行研究。
用传感器获得图2甲、乙中钢珠从屋顶顶端滑到底端完整的路程s和时间t实验数据,画出s-t关系如图3;由图3可知,相同时间c的路程大,则c图像的平均速度较大;由图可知钢珠通过甲屋顶的路程小于乙屋顶的路程,则钢珠滑过屋顶甲的时间较短。
(1)根据表格数据可知钢珠从乙屋顶顶端静止滑下落到水平地面,落地点到墙的距离角远,所以为防止雨水落地时飞溅打湿墙体,下雨时乙对墙体保护更好。
不计空气阻力,机械能守恒,钢珠开始的重力势能相同,落地过程中重力势能转化动能,则甲、乙钢珠落地时的动能也相同。
(2)由于光沿直线传播,根据图中屋顶的形状,甲、乙被屋顶挡住的光线较多,丙的屋檐上翘,挡住的光线较少,则丙中阳光能够照射到房间内距离最远。
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