人教版中考物理一轮大单元复习第一单元机械运动【综合复习讲义】(原卷版+解析)
展开一、【单元内容】
《机械运动》是学生学习物理学的第一章。其主要内容从长度和时间的测量开始,讲述的是简单测量和机械运动的初步知识。长度和时间的测量是基本测量,初学物理就需要从基本的动手实验开始。所以本章首先介绍了测量长度和时间的常用工具,目的是使学生认识这些工具,使学生能在不同的环境条件下,利用有限的工具进行长度和时间的测量。再通过最普遍、最简单的运动形式—机械运动,来研究各种各样的运动形式,了解运动的快慢的表示方法和运动的描述方法。参照物的概念也是由实例引出,并联系实际分析生活和自然界中的实例,要求学生会联系实际判断已知参照物的情况下物体的运动情况和由运动情况分析所选的参照物在此基础上,感性的分析了匀速直线运动,并说明物理学研究问题的一种方法—比值法”(定义速度是初中阶段定义物理量经常采用的方法)。对于速度图像的识别和理解是今后理解各种图像的基础。本章中考常考点为长度的测量、参照物的选择、物体运动的描述方法和平均速度的计算及应用。
二、【单元课标要求】
1.长度的单位和单位换算是学习物理概念的基础。对常见长度、时间、速度的感知是初中学生必备的估测技能。长度测量是最基本的测量,正确使用刻度尺的方法是学习各种测量仪器的基础。
2.在教学过程中,要注意强调运动和静止的相对性,既要让学生明白运动是宇宙中最普遍的现象,又要让学生明白“静止”物体的存在,建立辩证唯物主义世界观。可利用想象的思维方法,选择假定不动的物体作为标准,判断所研究物体是运动的还是静止的。
3.“比值法”定义速度是初中阶段定义物理量经常采用的方法。对于速度图像的识别和理解是提高学生的识图能力;培养学生认真细致严谨求实的科学态度;培养学生热爱物理的学习热情。也是今后理解各种图像的基础。
三、【单元学习目标】
1.知道:长度的单位,以及国际单位与常用单位之间的换算关系;时间的单位,以及国际单位与常用单位的换算关系;如何描述物体运动的快慢;
2.了解:物质世界的尺度;秒表使用与读数;误差的概念;物体运动的相对性;
3.能:根据日常生活经验估测长度和时间;
4.认识:什么是机械运动;匀速直线运动;运动图像,会使用运动图像分析物体的运动;
5.会:使用刻度尺进行长度的测量;根据选择不同参照物分析物体的运动情况;计算物体运动的平均速度;测量平均速度;计算变速直线运动的平均速度;
6.理解:参照物与物体运动的描述关系;速度的概念;平均速度的概念。
四、【单元导图】
五、【单元学习任务】
★知识点一:长度与长度测量
1.长度单位
(1)国际单位是 ,符号 。
(2)常用单位有: (km)、 (dm)、 (cm)、 (mm)、 (μm)、 (nm)。
2.单位换算
(1)1km= m= mm= μm= nm。
(2)1m= dm= m。
3.进行单位换算的步骤:数值不变,乘以原单位与目标单位之间的 ,将原单位改写为目标单位。
4.长度的测量
(1)长度测量工具:皮尺、 、三角板、游标卡尺、螺旋测微器。
(2)认识刻度尺:刻度尺的零刻度线、量程、分度值如图所示:
1)零刻度线:刻度尺的 刻度,使用时要注意刻度尺的零刻度线是否在端,是否磨损。
2)量程:即 ,是指刻度尺一次能测出的 长度。
3)分度值: 两条刻度线之间的长度,它决定测量的 。
(3)刻度尺的使用:正确使用刻度尺测量物体的长度,应做到“五会”:“会选”、“会放”、“会看”、“会读”、“会记”。
1)会选:根据测量对象和测量要求选择适当的测量工具(适当量程和分度值)。
①选量程:测量物体长度时,所选取的刻度尺的量程应尽量 被测物体的长度,这样可以保证测量能一次完成,与分段多次测量相比可使测量结果更准确。
②选分度值:根据测量 的要求选择合适分度值的刻度尺。如安装玻璃时,偏差在“mm”级别不影响安装,选用分度值为1mm刻度尺即可。
实际测量时,并不是测量工具越精密越好,只要能达到测量精度要求就可以了。
2)会放:将刻度尺的 对准被测物体的一端,有刻度线的一侧要紧靠被测物体,与被测边保持平行,不能歪斜,如图甲是正确放置刻度尺情况,乙图即为错误放置情况。若刻度尺的零刻度线已经磨损,可使其整数刻度线对齐物体的一端,读出长度后再减去这一整数刻度值,就可以得到物体的长度,如图丙所示。
3)会看:读数时,视线要 刻度线,即视线与刻度尺垂直,不能斜视,图中,A为错误的视线,B为正确的视线。
4)会读:读数时,要注意区分大格和小格的数目,读出 ,并估读到分度值的 。如图所示,上图准确值是3cm,估读值是0.2cm,所以该物体的长度为3.2cm;下图准确值是3.1cm,估读值是0.05cm,被测物体的长度为3.15cm。
对刻度尺读数时,应估读到分度值的下一位,估读值是“0”时不能省略,如读数时3.50cm,小数点后的“0”是估读的,不能省略。
5)会记:记录数据时,不但要记录 ,还必须注明测量量的 。没有单位的记录是毫无意义的。
5.长度的估测
在日常生活和生产中,需要对一些常见物体的长度进行估测,或采用一些简便的方法粗略测量物体的长度,这就要求我们了解一些常见物体的尺度以便于进行估测。例如,一只铅笔的尺度大约是17.5cm,一层住宅楼的高度大约是3m,课桌的高度大约是0.8m等。
6.长度测量的特殊方法
在测量物体长度过程中,经常会遇到一些不易直接测量的问题,这时就需要我们使用特殊的方法测量物体的长度。
(1)积累法:当被测物体的长度太小,不能直接用刻度尺测量时,可把n个相同的长度叠合起来,测出总长度后除以n就可以算出物体的长度。下图就是利用此方法测量一张纸的厚度的示意图。利用此方法还可以测量细铜丝的直径等。
(2)平移法:当待测物体的长度(如球的直径、圆锥的高度等)隐藏在物体内部时,可将其等效平移到物体外部,再用刻度尺测量。如图甲、乙所示,是分别测量硬币直径和圆锥高度的示意图,其中硬币直径为3.10cm-2.00cm=1.10cm。
(3)化曲为直法:测量如图所示曲线长度时,可以用一端易弯曲的但不可伸长的丝线与曲线重合,标号两端的记号,然后轻轻把细线拉直,用刻度尺测量出两记号的长度,这就是曲线的长度。
(4)滚轮法:当所测曲线长度较大,如测量跑道的长度,可用已知周长的滚轮,沿着跑道滚动,用滚轮周长乘以滚动周数即可计算出跑道的长度。
(5)化整为零法:若被测物体的长度远远超过了刻度尺的量程(如测一卷铁丝的长度),或不便于用刻度尺直接测量时,可先选取物体的一小部分,用刻度尺测量其长度,然后设法测出整个物体与这一小部分的倍数关系,最后根据这一倍数关系求出整个物体的长度。
★知识点二:时间与时间的测量
1.时间单位
(1)国际单位是 ,符号 。
(2)常用单位有: (h)、 (min)。
2.单位换算:1h= min,1min= s,1h= s。
3.时间与时刻的区别:时刻为某一时间点,时间表示两个时刻之间的间隔长短。例如:某同学周末从8:30开始做作业,9:40完成作业,这里的8:30、9:40就是时刻,所花费的70min为时间。
4.时间测量工具:钟表、手表、 等。
5.机械停表
(1)认识机械停表
机械停表是测量时间的仪器。它有两个表盘,一个是长针( )和一个短针( ),常见的型号有两种,15ˊ/30"型(小表盘量程15min,大表盘量程30s)和30ˊ/60"(小表盘量程30min,大表盘量程60s)。如图:
(2)读数方法
读数时,先读出小盘上指针所走的分钟数(按 );再观察小表盘上的指针有没有超过两数字之间的 刻度线,如果不超过,则大盘按照0-30s读数,如果超过,则大盘按照30s-60s读数。即读数=小盘 数+大盘的 数。
★知识点三:误差
1.误差:进行测量时,由于受所用仪器和测量方法的限制, 与真实值之间总会差别,这就是误差。任何测量都 误差,所用误差是 。
2.产生的原因: 精密度, 变化和 因素。
3.减小误差的方法:多次测量求 、选用 测量仪器和 测量方法。
★知识点四:机械运动
1.机械运动的定义
在物理学中,我们把物体 随时间的 叫做机械运动。如飞翔的小鸟、疾驶的列车航行的轮船等。
2.机械运动的两种形式
(1)物体间距离发生变化的运动,如图甲所示。
(2)物体间距离不变,但它们的相对位置发生变化的运动,如图乙所示。
★知识点五:参照物
1.参照物:描述物体运动时,选做标准的物体叫 。
选取参照物并不一定都是相对地面 的物体,只是选哪个物体为参照物,我们就假定该物体 。
2.参照物的选择
★知识点六:运动和静止的相对性
1.运动和静止的相对性
如图所示,观察列车里的乘客,若以车外地面为参照物,乘客是运动的;若以列车为参照物,乘客和列车之间没有发生位置的变化,乘客是静止的。因此,判断同一个物体运动还是静止,取决于所选取的 。可见,物体的运动和静止是 。
2.运动的相对性和绝对性分析
(1)运动是绝对的:一切物体都在 ,绝对不动的物体是 的
(2)静止是相对的:通常所说的静止,只是被研究的 相对于某一特定 的位置没有发生变化
(3)物体的运动状态取决于所选的参照物:描述某物体的运动状态时,选择的参照物不同,结论有可能不同,但都是正确的。因而,不事先选定参照物,就无法对某个物体的运动状态做出准确地描述
3.运动分类(根据运动路线): 、 。
★知识点七:速度
1.比较物体运动快慢的三种方法
(1)在运动 相同情况下,比较所用 ,所用时间短的运动得快(裁判的比较方法)。
如图甲所示,两辆汽车通过相同的路程,红车用时45min,绿车用时30min,说明绿车运动得快。
(2)在运动 相同情况下,比较经过的 ,经过路程长的运动得快(观众的比较方法)。
如图乙所示,百米比赛场上,运动员从同一起点出发,在相同时间内,跑到最前面的运动员(运动路程最长)运动的最快。
(3)在运动路程和时间都不相同时,为了比较物体运动快慢,在物理学中,常采用“相同时间比路程”的方法,也就是将物体运动的路程 所用时间,即换算成“在单位时间内物体通过的路程”。
2.速度
(1)定义:物理学中,把 与 之比叫做物体运动的 。
(2)公式: 。
变形公式: 。
(3)物理意义:是描述物体 的物理量。在数值上,等于物体在 时间内通过的 。这个数值越大,表明物体运动得越快;这个数值越小,表明物体运动的越慢。
(4)单位及换算:在国际单位制中,速度的单位是 ,符号是 ,或者m·s-1,速度单位是由长度单位和时间单位组合而成的 单位。
在交通运输中,速度的单位常用 (km/h)表示。这两个单位换算关系是:1m/s= km/h。
★知识点八:匀速直线运动
1.按运动路径分类
按运动路径分类,物体的机械运动分为 和 。
2.匀速直线运动
(1)定义:物体沿 且速度 的运动,叫做匀速直线运动。
匀速直线运动是最 的机械运动,是一种 状态。在日常生活中,严格意义上的匀速直线运动是 的。为了简化问题,便于研究,我们将某些运动,如在平直公路上以某一速度运动的汽车,在平直轨道上以某一速度行驶的列车等,都可以看成是匀速直线运动。
(2)匀速直线运动特点
①做匀速直线运动的物体,其速度 和 都不变;
②做匀速直线运动的物体,在相等的 内通过的 相等,或者说通过相等的路程所用的时间相等;
③做匀速直线运动的物体通过的路程与其时间成 。
(3)匀速直线运动的图像
①速度-时间图像(v-t图像):表示做匀速直线运动的物体运动 与 的关系。如图甲所示,做匀速直线运动的物体,速度大小和方向都不变,图像是一条平行于 的直线,图中速度大小是4m/s。
②路程时间图像(s-t图像):表示做匀速直线运动的物体 与 的关系,图像是一条直线,图像倾斜程度反映了 大小,越倾斜速度越大。如图乙所示,乙和丙两物体同时从同地出发,乙的速度大于丙的速度。
知识点九、变速直线运动与平均速度
1.变速直线运动
(1)变速直线运动:物体做直线运动时,其 大小在发生变化,这种直线运动叫变速直线运动。例如,飞机起飞时速度越来越大,火车进站时速度越来越小等。
(2)变速直线运动的图像:做变速直线运动的物体,其s-t图像不再是一条直线;其v-t图像根据物体运动过程中速度变化情况,图像形状各异。如图所示。
2.平均速度
(1)平均速度:为了粗略描述做变速直线运动的物体在某段时间内(或某一段路程上)运动快慢,我们引入了“ ”的概念。平均速度等于物体运动的路程除以通过这段 。
(2)平均速度的公式:。式中,“s”是通过的路程,“t”是通过这段路程所用时间,“v”是这段时间内(或这段路程上)的平均速度。
(3)由于做变速直线运动的物体的速度是不断变化的,所以通过 的路程(或在不同时间内)物体运动的平均速度一般 。
知识点十、测量平均速度
【实验原理】。根据公式,用刻度尺测出物体运动的路程s,用停表测出通过这段路程所用时间t,就可以算出物体在这段时间内运动的平均速度。
【实验器材】刻度尺、停表、斜面、小车、金属片、木块。
【实验装置】如图所示,斜面的一端用木块垫起,使它保持较小的坡度,在斜面的底端或中部固定金属片。
【实验步骤】(1)使斜面保持较小的坡度,把小车放在斜面的顶端,金属片垂直固定在斜面的底端,用刻度尺测出小车将要通过的路程s1。
(2)用停表测量小车从斜面顶端滑下到撞击金属片所用时间t1,将小车通过的路程s1和所用时间t1填入表格中。
(3)将金属片移至斜面的中部,测出小车到金属片的距离s2和所用时间t2,将数据填入表格对应的位置。
(4)利用公式,分别计算出小车通过斜面全程的平均速度v1和通过上半段路程的平均速度v2,即小车通过斜面全程的平均速度为;小车通过上半段路程的平均速度为:。
(5)整理器材
【实验数据】
【分析与论证】
下车经过下半段的路程为s3=s1-s2=1m-0.5m=0.5m,时间为t3=t1-t2=3s-1.8s=1.2s。因此,小车通过下半段的路程的平均速度为。则平均速度的大小关系为:。
【实验结论】
小车而在斜面上做变速直线运动,在不同的路程段,小车平均速度大小不同。小车从斜面顶端运动到斜面底端的过程中速度越来越大。
★特别提醒
1.斜面的长度要足够长、坡度要小(注意:坡度也不能过小,否则测出的平均速度大小会过于接近),且测量过程中不能改变斜面的坡度;
2.要测量哪一段路程的平均速度,就测量其对应的路程及通过这段路程所用时间。
六、【单元备考】
本章涉及的主要考点有:对长度和时间的测量方法的应用;对机械运动、参照物、运动和静止的相对性、速度概念的理解;计算速度、路程和时间。其中参照物的选择和物体运动状态判断的题目,经常在各类考题中出现,题的难度不大。有关物体的运动的计算,考查点一般集中在平均速度的计算上,多与体育赛事和生活中的交通运输等实际问题结合在一起,体现出“从物理走向社会”的课标理念。
考点一:长度的估测
▲方法点拨:
提高估测能力应注意以下几点:
(1)认识标准:多经历、多体会1cm、1m等长度的概念,奠定估测基础;
(2)积累参照物:估测一般需要根据相关参照物进行,参照物越丰富,估测能力越强,所以平时应多熟悉生活中常见物体的尺度。
【典例一】(2022·四川自贡)目前,自贡九年级物理课本厚度最接近( )。
A. 1cmB. 10cmC. 20cmD. 50cm
考点二:长度的测量
▲方法点拨:
1.刻度尺的选择
测量长度若分段测量,然后再将每段长度相加也可测得结果,但误差较大,所以一般情况下,测量物体长度时,在满足测量精度要求的前提下,刻度尺的量程应大于待测物体的长度,以保证可一次完成测量。
2.刻度尺的放置
★易错警示:放置刻度尺时,零刻度线要对准被测物体的一端,有刻度的一侧要紧贴被测物体,与被测物体保持平行,不能歪斜。
3.刻度尺的读数(易错)
★易错警示:读取准确值后要估读到分度值的下一位;若所测物体的末端刚好对准某个刻度线,那么估读数为“0”,且不能省略。
4.刻度尺的分度值(易错)
★易错警示:从测量值推断刻度尺的分度值时应注意,测量值倒数第二位所对应的长度单位就是该刻度尺的分度值。
【典例二】(2022·湖南常德)图中的物块长度为______cm。
考点三:长度测量特殊方法
▲方法点拨:
使用积累法测量细铜丝直径或纸张厚度时,应注意两点:
(1)细铜丝和纸张间一定要紧密,如果细铜丝有空隙或纸张没有压实,相对于增大了细铜丝的直径和纸张厚度,会使测量结果偏大;
(2)用积累法测量时,总数尽可能多些。如果细铜丝的圈数太少或纸张张数太少,误差会较大。
【典例三】某同学要测一根细铜丝的直径,他的实验步骤如下:
A.将细铜丝拉直,用刻度尺测出细铜丝的总长度l1;
B.用刻度尺测出在铅笔杆上细铜丝绕圈的总长度l2;
C.用细铜丝的总长度除以细铜丝的圈数,即得细铜丝的直径为 ;
D.将细铜丝紧密缠绕在铅笔杆上;
E.数出缠绕在铅笔杆上细铜丝的圈数n。
(1)以上实验步骤中,没有必要的步骤是______(填写步骤字母);有错误的步骤应改正为:______。
(2)改正错误后,实验步骤合理的顺序应是______。
(3)该同学在绕细铜丝时,匝与匝之间有间隙,则测量值会偏______。
考点四:时间的测量
▲方法点拨:
停表记录的结果是小表盘的分钟数+大表盘的秒数。
★易错警示:用停表进行读数时,应注意观察分针所指的位置,根据分针所指的位置确定大表盘的读数。
【典例四】(2022·湖北十堰)甲图中铅笔的长度是 _____cm,乙图中停表秒针盘的分度值是 _____s,停表读数是 _____s。
考点五:误差和错误的辨析(易错)
▲方法点拨:
★易错警示:(1)从测量数据来看,错误数据一般与其他数据相差较大,而存在误差的数据之间一般相差不大;
(2)在运用多次测量取平均值来减小误差时,首先应舍弃错误和不合理的数据,其次平均值的保留的有效数字位数应跟测量值得位数相同。
【典例五】小明使用分度值为1mm的刻度尺正确测量了八年级物理课本的宽度,应为( )。
D.184mm
考点六:对机械运动的理解
▲方法点拨:
机械运动是指物体位置随时间发生变化,是最简单、最普遍的运动。其他的高级运动形式,如生命的运动、社会的运动等都包含了各种各样的机械运动。
【典例六】下列几种运动中,属于机械运动的是( )。
A.春回大地,万物生长 B.夏日的骄阳炙烤着大地
C.运动场上的百米赛跑 D.校园里朗朗的读书声声声入耳
考点七:参照物
▲方法点拨:
1.由给定参照物判断物体运动状态
判断物体的运动状态的方法:
★易错警示:混淆研究对象和参照物
在选择参照物时,易把研究对象本身选为参照物,或没有明确研究对象,或没有理解运动和静止的相对性,以至于出错。不会从物体的运动和静止情况来判断所选取的参照物,也容易出错。
【典例七】(2021·江苏无锡市)飞机研制中,需将飞机模型固定在“风洞”中,让风迎面吹来,模拟飞机在空中的飞行情况。下列说法中正确的是( )。
A.风相对于风洞是静止的B.风相对于飞机模型是静止的
C.飞机模型相对于风是运动的D.飞机模型相对于风洞是运动的
2.由物体运动状态判断所选的参照物
判断参照物的方法:
【典例八】(2021·江苏中考真题)周末,同学们乘大巴去张謇纪念馆参观.在大巴行驶过程中,小华觉得自己是静止的,他所选的参照物是( )。
A.路边的树木B.迎面而来的汽车
C.身旁的同学D.后方超越的汽车
3.多个物体相对运动的判断
【典例九】(2021·黑龙江牡丹江市)甲、乙两列火车在两条平行的铁轨上匀速行驶,两车交汇时,甲车座位上的乘客从车窗看到地面上的树木向东运动,看到乙车向西运动。由此可判断( )。
A.甲车向西运动,乙车向东运动;
B.甲车向东运动,乙车向西运动;
C.甲、乙两车都向西运动;
D.甲、乙两车都向东运动
考点八:运动与静止的相对性在生活中的应用
▲方法点拨:
“运动和静止”在物理学中的定义与我们生活中的感受有所区别:
(1)物理学中运动和静止的描述是相对的,都需要一个参照物,或者是一个参考点,相对于参考点或者参照物不运动的就是静止;
(2)在生活中,我们默认地面就是参照物,所以我们走路或者坐车时感觉是自己在“动”,太阳是“东升西落”的,而我们的眼睛更是以自己为参照物,这也就是为什么乘坐交通工具向前走的时候总是感觉周围的景物在向后倒退的原因。
【典例十】(2021·江苏连云港市)新中国成立70周年阅兵仪式上,国产武装直升机甲、乙两个编队排列并保持“70”字样从天安门上空平稳飞过,则( )。
A.以甲为参照物,乙是运动的;
B.以乙为参照物,甲是运动的;
C.以甲为参照物,乙是静止的;
D.以乙为参照物,坐在观众席上的观众是静止的
考点九:速度的估测
▲方法点拨:
认识学习过程中一些常见物体的速度,并结合实际生活中的情况估算以下,即可顺利解答。
【典例十一】(2022·湖南长沙)诗词中常蕴含着物理知识,根据下列哪句诗能估算出物体运动的速度( )。
A. 天台四万八千丈B. 坐地日行八万里
C. 春风十里扬州路D. 桃花潭水深千尺
考点十:速度的相关计算
▲方法点拨:
1.对于匀速直线运动,时间t是原来的几倍,路程s就是原来的几倍,s与t的比值是不变的。
2.解答速度计算题的基本步骤:
(1)认真审题,找出各运动阶段的已知条件、待求的物理量,用准确地字母符号及下标表示;
(2)统一单位。
(3)根据物理概念选用物理公式,并进行公式变换,同时应有必要的文字说明;
(4)代入数据进行计算,计算出答案,竖直后面要写上准确地单位。
3.火车过桥问题:
(1)车辆完全在桥上行驶的路程是s=s桥-s车;
(2)车辆通过大桥行驶的路程是s=s桥+s车。
★易错警示
平均速度是指在这个运动过程中的平均快慢程度,而速度是指物体在各阶段路程中的速度平均值。我们研究物体运动情况时,常常要求出物体在全程中的平均速度,注意在计算时不要误求速度得到平均值。
【典例十二】(2022·遵义)小芳站在斑马线路口等绿灯时,以行驶的汽车为参照物,小芳是 的;若马路宽度为25m,绿灯亮的时间为20s,等绿灯亮后小芳至少以 m/s的平均速度才能安全通过马路。
考点十一:物体的运动图像
▲方法点拨:读懂s-t图像的关键
(1)若直线在纵轴上有截距,表示开始计时时物体已经有了一段路程;
(2)若直线起始时刻在横轴上有截距,表示物体在开始计时一段时间之后才开始移动;
(3)直线的倾斜程度越大,物体的速度越大;
(4)若两条直线有交点,则在交点时刻两物体相遇。
【典例十三】(2022·河南省)在某校举办的机器人模拟救援比赛中,甲、乙两机器人同时从同一地点出发,沿直线匀速运动到10m远的目的地,它们运动的路程随时间变化的图像如图所示。下列说法正确的是( )。
A. 甲的速度大小为4m/sB. 乙的速度大小为2m/s
C. 甲的运动时间比乙多1sD. 甲的运动时间比乙少2s
考点十二:测量物体运动的平均速度
▲方法点拨:
题型一:测量小车的平均速度
解答测平均速度实验题要注意:
★易错警示
在测量平均速度的实验中,不能用斜面的长度作为物体的路程。一般情况下,物体有一定的长度,测量时需要选择一个标准。例如,以小车头为标准,则开始计时的车头与结束时的车头之间的距离为小车运动的路程。
若要测量小车下半段路程的平均速度,不能使小车从中点由静止释放,那样会使测量的时间偏大,应仍使小车从斜面的顶端由静止释放,下半段路程的时间为全程所用时间减去上半段路程的时间。
【典例十四】(2020·山西)为了保障学生安全,交警在育才中学校门前的街道,设置了限速30km/h的标志牌。有家长反映,经常有车辆超速。在没有安装测速仪的情况下,请你设计实验方案,测量校门前行驶车辆的平均速度是否超速。
(1)实验器材: ;
(2)实验步骤: ;
② ;
③ ;
④ ;
(3)实验结论: 。
题型二:频闪摄影法测量平均速度
(1)利用频闪摄像法测量平均速度时,其隐含的条件是物体两个相邻影像间的时间间隔是相同的,这个时间间隔就是照相机相邻两次拍照的时间间隔;
(2)根据图示,用刻度尺测出相邻影像间的距离,如果没有刻度尺,可以根据物体的大小估测相邻影像间的距离;
(3)频闪摄影照片中,一般影像较多,就是平均速度时,一定要注意区分计算的是哪段路程的平均速度,不要张冠李戴。
【典例十五】一个小球从斜面滚下,用照相机每隔0.1s拍摄一次,记录小球运动情况的照片如图所示,则下列说法正确的是( )。
A.小球从A点运动到D点用时0.4s;
B.小球从A点运动到D点的平均速度为0.75m/s;
C.小球AC段的平均速度大于CD段平均速度;
D.小球整个运动过程中速度越来越快
题型三:区间测速
区间测速和其他测量平均速度一样,都是依据这一原理。在解答区间测速问题时要注意:
(1)判断是否超速时,将求出的平均速度和该区间的最高限速进行比较即可;
(2)区间测速计算出来的速度是这一段路程的平均速度,并不是车辆的实际速度。
【典例十六】据统计,全国发生的车祸中有超过四分之一是超速引起的!为此,我市近年来加大了道路限速监控管理。一种是“定点测速”,即监测汽车在某点的车速;另一种是“区间测速”,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18km,一辆轿车通过监测点A时车内速度表如图乙所示,请你根据图中信息回答以下问题:
(1)图中表示______。该轿车通过监测点A时的速度是______,若采用“定点测速”,该轿车在通过滥测点A时______(填“会”或“不会”)被判超速;
(2)采用“区间测速”,这辆轿车在该路段会不会被判超速?(请通过计算进行说明)(____)
七、【单元训练】
一、选择题
1.(2021·北京平谷·二模)下列的估测,最接近实际的是( )。
A.普通课桌的高度约为10cm;
B.物理课本的长度约为2.6m;
C.一位普通中学生的质量约为100kg;
D.一枚鸡蛋的质量约为50g
【答案】D。
【解析】A.普通课桌的高度约为75cm,故A不符合题意;
B.物理课本的长度约为26cm,故B不符合题意;
C.一位普通中学生的质量约为不50kg,故C不符合题意;
D.一枚鸡蛋0.5N,质量为0.05kg,一枚鸡蛋的质量约为50g,故D符合题意。
故选D。
2.(2020·北京顺义·二模)有一种迷你西瓜,如图所示捧在手中,它的外观与普通西瓜一模一样。根据图片提供的信息估测这种迷你西瓜的长度,下列数据最接近实际情况的是( )。
A.3mB.3dmC.3cmD.3nm
【答案】C。
【解析】由图像可知迷你西瓜的长度略小于拇指的长度,大约为3cm。
故选C。
3.(2022·福建省福州市马尾区中考物理适应性试卷)我国“天和号”核心舱在环绕地球运行时,以“天和号”内部的冰箱为参照物,下列物体中静止的是( )。
A. 天和号B. 月球C. 火星D. 太阳
【答案】A。
【解析】A.以“天和号”内部的冰箱为参照物,天和号和冰箱之间的位置没有发生变化,所以天和号是静止的,故A正确;
BCD.以“天和号”内部的冰箱为参照物,月球、火星、太阳和冰箱之间的位置不断发生变化,所以月球、火星、太阳是运动的,故BCD错误。
故选:A。
4.(2022·广东省佛山市顺德区中考物理第二次质检试卷)鲁迅的《社戏》中有这样的描写:“淡黑的起伏的连山,仿佛是踊跃的铁的兽脊似的,都远远地向船尾跑去了…”其中“连山…向船尾跑去了”所选的参照物是( )。
A. 船B. 河岸C. 水D. 山
【答案】A。
【解析】A、以船为参照物,船与山之间的距离发生了变化,而且船向前行,以船为参照物,山在“后退”,故A符合题意;
B、以河岸为参照物,山与河岸之间的位置没有发生变化,山是静止的,故B不符合题意;
C、以水为参照物,山与水之间的位置没有发生变化,山是静止的,故C不符合题意;
D、选择参照物时一般是不能选研究对象为参照物,故D不符合题意。
故选:A。
5.(2022·广西河池市凤山县中考物理模拟试卷(一))2021年8月1日,在东京奥运会男子100米半决赛中,苏炳添跑出9秒83的好成绩打破了亚洲纪录,成为了首位闯入奥运会男子百米决赛的中国运动员。关于比赛中的物理知识,说法正确的是( )。
A. 以跑道为参照物,苏炳添是静止的;
B. 以旁边运动员为参照物,苏炳添是静止的;
C. 苏炳添起跑前用了小皮尺调节起跑器,这是为了增大惯性;
D. 苏炳添到达终点时不能马上停下来,是因为他具有惯性
【答案】D。
【解析】A、以跑道为参照物,苏炳添的位置不断变化,所以是运动的,故A错误;
B、以旁边运动员为参照物,苏炳添的位置不断变化,所以是运动的,故B错误;
C、惯性的大小只与物体的质量有关,苏炳添起跑前用了小皮尺调节起跑器,与惯性无关,故C错误;
D、苏炳添到达终点时不能马上停下来,是因为他具有惯性,仍会保持向前运动的状态,故D正确。
故选:D。
6.(2022·贵州省铜仁市中考物理试题)下列测量工具读数正确的是( )。
A.一元硬币的直径为2.5cm;
B. 弹簧测力计的读数为3.6N;
C. 天平的读数为26.9g;
D. 电能表显示一周消耗的电能为
【答案】B。
【解析】A.刻度尺的分度值是1mm,读数时要读到分度值的下一位,正确读数是2.50cm;故A错误;
B.弹簧测力计的分度值是0.2N,其读数应该为3.6N,故B正确;
C.天平标尺分度值为0.1g,正确读数应为:20g+5g+1.6g=26.6g,故C错误;
D.电能表一周消耗的电能为:823.7kW·h-781.5kW·h=42.2kW·h,故D错误。
故选B。
7.(2022年海南省定安县中考物理一模)妈妈用电动自行车送小明上学。途中妈妈提醒小明“坐好,别动!”这个“别动”的参照物是( )。
A. 电动自行车上的座位 B. 路旁的树木
C. 迎面走来的行人 D. 从身旁超越的汽车
【答案】A。
【解析】小明坐在座位上,妈妈的意思是让她相对于座位没有位置的变化,即相对静止。
小明相对于树木、迎面的行人、超越的汽车都有位置的变化,即都是运动的,B、C、D都不符合题意。
故选:A。
8.(2022·湖南省衡阳市成章实验中学中考物理模拟)2021年10月16日,“神舟13号”与空间站“天宫二号”成功实现了交会对接,如图为对接模拟图。对接后,“神舟13号”相对以下哪个参照物是静止的( )。
A. 地球 B. 卫星发射基地 C. “天宫二号” D. 太阳
【答案】C。
【解析】“神舟13号”与空间站“天宫二号”对接后,“神舟13号”与“天宫二号”一起运动,它们的相对位置没有发生变化,所以“神舟13号”相对于“天宫二号”是静止的,“神舟13号”与地球、卫星发射基地、太阳之间的位置发生了变化,所以“神舟13号”相对于地球、卫星发射基地和太阳都是运动的;
综上分析可知,对接后,“神舟13号”相对“天宫二号”是静止的。
故选:C。
9.(2022·湖南省怀化市中考物理试卷)我们把物体沿着直线且速度不变的运动,叫匀速直线运动。用s、v和t分别表示物体的路程、速度和时间,下面四个图像反映物体在做匀速直线运动的是( )。
A. B. C. D.
【答案】BC。
【解析】由图知:A的图像是s-t图像,说明汽车处于静止状态;
B的图像是s-t图像,是一条倾斜的直线,所以说明汽车在做匀速直线运动;
C的图像是v-t图像,是一条平行于时间轴的直线,说明汽车在做匀速直线运动;
D的图像是v-t图像,是一条倾斜的直线,说明汽车做匀加速直线运动。
所以反映汽车在做匀速直线运动的是BC。
故答案为:BC。
10.(2022·福建省三明市三元区中考物理质检试卷(一))甲、乙两辆汽车在某段公路上行驶,它们的路程s随时间t变化的关系如图所示,下列说法正确的是( )。
A.0~10min,甲车平均速度大于乙车平均速度;
B.10~20min,甲车平均速度等于乙车平均速度;
C.20~30min,甲车平均速度小于乙车平均速度;
D.0~30min,甲车平均速度大于乙车平均速度
【答案】C。
【解析】A、由图可知,0~10min,甲车行驶的路程小于乙车行驶的路程,所以甲车平均速度小于乙车平均速度,故 A 错误;
B、10~20min,乙车的路程没有变化,所以乙车处于静止状态,而甲车的路程有变化,所以甲车平均速度大于乙车平均速度,故 B 错误;
C、20~30min,甲车行驶的路程小于乙车行驶的路程,所以甲车平均速度小于乙车平均速度,故 C 正确;
D、0~30min,甲乙两车行驶的路程相等,所以甲车平均速度等于乙车平均速度,故 D 错误。
故选:C。
11.(2022·北京市海淀区师达中学中考物理模拟试卷(二))物理实验课上,某实验小组利用带有刻度尺的斜面、小车和数字钟表测量小车的平均速度,如图所示。图中显示的是某次测量过程中小车在甲、乙、丙三个位置及对应的时刻,显示时间的格式是“时:分:秒”。下列说法正确的是( )。
A. 由图可知,小车从乙位置运动至丙位置的平均速度是0.40m/s;
B. 小车沿斜面下滑过程中,从甲位置到乙位置的平均速度等于从甲位置到丙位置的平均速度;
C. 小组同学们讨论后认为实验时斜面的倾斜度不宜太大,这样可以延长小车下滑的时间,便于准确测量;
D. 在某次实验中,小组同学们发现小车从乙到丙的平均速度大于从甲到乙的平均速度,因此得出平均速度与斜面倾斜度有关
【答案】C。
【解析】A、由图中知s乙丙=100.0cm−30.0cm=70.0cm,t乙丙=8s−6s=2s,
平均速度v2=s??t??=70.0cm2s=35cm/s=0.35m/s,故A错误;
B、从甲位置到乙位置的平均速度v1=s??t??=30.0cm−9.0cm2s=10.5cm/s;
从甲位置到丙位置的平均速度v3=s??t??=100.0cm−9.0cm4s=22.75cm/s。
比较可知,从甲位置到乙位置的平均速度不等于从甲位置到丙位置的平均速度。故B错误;
C、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,所以为使计时方便,斜面的倾斜度应较小,不宜太大。故C正确;
D、小车从斜面上下滑时速度越来越大,故小车从乙到丙的平均速度大于从甲到乙的平均速度,不能得出平均速度与斜面倾斜度有关。故D错误。
故选:C。
二、填空题
12.(2022·北京昌平·二模)如图所示,物体A的长度是______cm。
【答案】3.20。
【解析】被测物体的长度为末端对应的刻度值减去初端对应的刻度值,并且应估读到分度值的下一位,刻度尺的分度值为1mm,则物体的长度可记为3.20cm。
13.(2022·广东省佛山市禅城区中考一模物理试卷)如图,所测物体的长度是______cm,秒表的示数为______s。
【答案】3.80;228.6。
【解析】(1)由图知,刻度尺上1cm之间有10个小格,所以一个小格代表的长度是0.1cm=1mm,即此刻度尺的分度值为1mm;铅笔左侧与6.0cm刻度线对齐,读作6.00cm,右侧与9.8cm刻度线对齐,读作9.8cm,所以铅笔的长度为:L=9.8cm-6.00cm=3.80cm;
(2)如图所示,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,指针在“3”和“4”之间,偏向“4”,所以分针指示的时间为3min=180s;
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,指针在48.6s处,所以秒针指示的时间为48.6s,即秒表的读数为:t=180s+48.6s=228.6s。
故答案为:267.5;228.6。
14.(2022·河北省石家庄市长安区中考物理模拟试卷(3月份))某司机驾车在直行车道上排队等候绿灯时,右车道的大货车正在缓慢前行,司机突然产生自己的车辆在“倒退”的错觉,这是因为该司机选择______为参照物。若该车以72km/h的速度,匀速通过长2500m长的霍邱县城西湖大桥,大约需要______。
【答案】大货车;125s。
【解析】该司机等候绿灯,以地面为参照物,相对位置没有发生变化,是静止的;右车道的大货车正在缓慢前行,以大货车为参照物,该司机与大货车位置发生变化,故以大货车为参照物,感觉自己的车辆在“倒退”的错觉。
大桥全长s=2500m,行驶速度v=72km/ℎ=20m/s,
根据v=st可得,所需的时间:t=sv=2500m20m/s=125s。
故答案为:大货车;125s。
15.(2022·甘肃省平凉市、定西市中考物理一模试卷)如图所示,这是某跑步爱好者在江边跑步的情景。跑步过程中,以他戴运动手表的手臂为参照物,运动手表是______的;落日的余晖投在江面上,使江面变得很刺眼,这是由于阳光在水面发生了______反射。
【答案】静止;镜面。
【解析】(1)跑步时,以他戴运动手表的手臂为参照物,运动手表的位置没有改变,所以是静止的;
(2)傍晚落日的余晖投在江面上,使江面变得很刺眼,这是由于阳光在水面发生了镜面反射的缘故。
故答案为:静止;镜面。
16.(2022·甘肃省武威市中考物理模拟试卷(三))在一场小组赛中,四个龙舟队沿200米赛道由北向南划行。当A队奋力超越旁边队伍时,以A队为参照物,旁边的队伍向______(选填“南”或“北”)运动;最终A队以40秒的成绩取得小组第一名,则该队全程的平均速度为______m/s。
【答案】北;5。
【解析】当A队奋力超越旁边队伍时,旁边的队伍相对A队的位置向北,因此以A队为参照物,旁边的队伍向北运动;
A队全程的平均速度为:v=st=200m40s=5m/s。
故答案为:北;5。
17.(2022·安徽省芜湖市无为县中考物理三模)海啸通常是由海底地震引发的,很多动物能提前感受到地震波的存在,可在海啸来临前逃往避难场所。已知地震纵波的传播速度为6000m/s,某次海啸发生的中心位置距离海岸线180km/h,海浪移动的平均速度为150m/s,则岸边的动物在接收到地震纵波后的逃亡时间为______min。
【答案】19.5。
【解析】已知v??=6000m/s,
震中心到岸边的距离s=180km,
则地震纵波传到岸边的时间t1=sv??=180000m6000m/s=30s;
又已知海浪移动速度v??=150m/s,
则海浪传到岸边的时间t2=sv??=180000m150m/s=1200s;
则岸边动物的逃亡时间Δt=t2−t1=1200s−30s=1170s=19.5min。
故答案为:19.5。
18.(2021·北京门头沟·一模)甲、乙两辆车沿同一方向做匀速直线运动,其路程s随时间t变化的图像如图所示。甲、乙车的速度分别为v甲、v乙,则v甲______v乙;(选填∶“大于”、“等于”或“小于”)
【答案】大于。
【解析】由图知,两车都做匀速直线运动,乙车在8s内运动的路程为
甲车在8内运动的路程为80m,因
由知。
三、实验题
19.(2022·北京石景山·一模)某实验小组利用如图所示的装置测量小车的平均速度。将小车从带刻度的斜面上端A点由静止释放,用电子表记录小车的运动时间(数字分别表示“时:分:秒”),请回答下列问题:
(1)小车在AB段的运动时间t=______s;
(2)小车在AB段的平均速度______m/s;
(3)组装器材时,应使斜面的坡度缓些,简述这样做的目的______。
【答案】3;0.2;运动更慢,测得时间误差更小。
【解析】(1)[1]小车在AB段的运动时间:
(2)[2]小车在AB段的距离为:s=80.0cm-20.0cm=60.0cm=0.6m
平均速度:;
(3)[3]应使斜面的坡度缓些,小车运动得比较慢,运动时间比较长,便于测量时间,减小测量时间的误差。
四、计算题
20.(2022·广西河池市中考物理模拟试卷三) 近年来,我国铁路进行了多次大提速,部分主要干线上的客运列车速度已提高到200km/h质量为4000t的列车,以200km/h的速度沿平直轨道从甲地匀速运行到乙地用了1h,受到的阻力为4×106N,列车的车轮跟铁轨接触的总面积为0.8m2(g=10N/kg)。求:
(1)甲、乙两地间的距离;
(2列车对铁轨的压强;
(3)列车从甲地匀速运行到乙地,牵引力所做的功。
【解析】(1)列出速度v=200km/h,
运动时间t=1h,
则列车行驶的路程s=vt=200km/h×1h=200km。
(2)列车质量m=4000t=4×106kg,
列车所受的重力G=mg=4×106kg×10N/kg=4×107N;
列车在平直轨道上匀速运行,铁轨对列车的支持力F与列车重力G是一对平衡力,由平衡条件得:F=G=4×107N;
列车对铁轨的压力F′与铁轨对列车的支持力F,是作用力与反作用力,所以F′=F=4×107N;
列车对铁轨的压强p=F′S=4×107N0.8m2=5×107Pa。
(3)因为列车在平直轨道上匀速运动,列车的牵引力F牵与阻力F阻是一对平衡力,
所以F牵=F阻=4×106N;牵引力做的功N×2×105m=8×1011J。
答:(1)甲、乙两地间的距离是2×105m;(2)列车对铁轨的压强是5×107mPa:(3)列车从甲地匀速运行到乙地,牵引力所做的功是8×1011J。
原则
说明
排己性
参照物不能选择研究对象本身,因为若以研究对象为参照物,则它永远是静止的
假定性
参照物一旦选定,就意味着该物体是静止的
任意性
参照物的选择是任意的,既可以选择静止的物体,也可以选择运动的物体
不唯一性
描述同一物体的运动,可以选择不同物体为参照物,若选择了不同物体作为参照物,该物体的运动状态可能不同
方便性
通常情况下,为了研究方便,一般选取地面或相对于地面静止的物体作为参照物,此时可不指明参照物;若选取其他特殊物体为参照物,则必须指明所选取的参照物
具体性
参照物必须是具体的物体,不能是抽象的事物,如“天空、宇宙”等
同一性
当有多个研究对象时,应选取同一参照物,如果选取不同的参照物,就会引起混乱
路程
运动时间
平均速度
s1=1m
t1=3s
v1=0.33m/s
s2=0.5m
t2=1.8s
v2=0.28m/s
一定
确定被研究的物体
二选
选定参照物
三分析
分析被研究的物体相对于参照物的位置是否发生变化
四判断
相对于所选的参照物,若物体位置没有发生变化,则物体是静止的;否则,就是运动的
一定
明确别研究的物体及其运动状态
二找
分析被研究的物体相对于哪个物体位置发生了变化,相对于哪个物体位置没有发生变化
三断
根据题意确定所选的参照物
一明确
明确实验原理、实验方法和实验过程
二把握
准确把握题意,准确从题图或题表中获取正确、有用的信息
三计算
根据平均速度的计算公式进行计算
四结论
按题目要求分析数据,得出结论
第一单元 机械运动【综合复习讲义】(解析版)
2023年中考物理一轮大单元复习过过过(人教版)
一、【单元内容】
《机械运动》是学生学习物理学的第一章。其主要内容从长度和时间的测量开始,讲述的是简单测量和机械运动的初步知识。长度和时间的测量是基本测量,初学物理就需要从基本的动手实验开始。所以本章首先介绍了测量长度和时间的常用工具,目的是使学生认识这些工具,使学生能在不同的环境条件下,利用有限的工具进行长度和时间的测量。再通过最普遍、最简单的运动形式—机械运动,来研究各种各样的运动形式,了解运动的快慢的表示方法和运动的描述方法。参照物的概念也是由实例引出,并联系实际分析生活和自然界中的实例,要求学生会联系实际判断已知参照物的情况下物体的运动情况和由运动情况分析所选的参照物在此基础上,感性的分析了匀速直线运动,并说明物理学研究问题的一种方法—比值法”(定义速度是初中阶段定义物理量经常采用的方法)。对于速度图像的识别和理解是今后理解各种图像的基础。本章中考常考点为长度的测量、参照物的选择、物体运动的描述方法和平均速度的计算及应用。
二、【单元课标要求】
1.长度的单位和单位换算是学习物理概念的基础。对常见长度、时间、速度的感知是初中学生必备的估测技能。长度测量是最基本的测量,正确使用刻度尺的方法是学习各种测量仪器的基础。
2.在教学过程中,要注意强调运动和静止的相对性,既要让学生明白运动是宇宙中最普遍的现象,又要让学生明白“静止”物体的存在,建立辩证唯物主义世界观。可利用想象的思维方法,选择假定不动的物体作为标准,判断所研究物体是运动的还是静止的。
3.“比值法”定义速度是初中阶段定义物理量经常采用的方法。对于速度图像的识别和理解是提高学生的识图能力;培养学生认真细致严谨求实的科学态度;培养学生热爱物理的学习热情。也是今后理解各种图像的基础。
三、【单元学习目标】
1.知道:长度的单位,以及国际单位与常用单位之间的换算关系;时间的单位,以及国际单位与常用单位的换算关系;如何描述物体运动的快慢;
2.了解:物质世界的尺度;秒表使用与读数;误差的概念;物体运动的相对性;
3.能:根据日常生活经验估测长度和时间;
4.认识:什么是机械运动;匀速直线运动;运动图像,会使用运动图像分析物体的运动;
5.会:使用刻度尺进行长度的测量;根据选择不同参照物分析物体的运动情况;计算物体运动的平均速度;测量平均速度;计算变速直线运动的平均速度;
6.理解:参照物与物体运动的描述关系;速度的概念;平均速度的概念。
四、【单元导图】
五、【单元学习任务】
★知识点一:长度与长度测量
1.长度单位
(1)国际单位是 米,符号m。
(2)常用单位有:千米(km)、分米(dm)、厘米(cm)、毫米(mm)、微米(μm)、纳米(nm)。
2.单位换算
(1)1km=103m=106mm=109μm=1012nm。
(2)1m=10dm=100cm。
3.进行单位换算的步骤:数值不变,乘以原单位与目标单位之间的进率,将原单位改写为目标单位。
4.长度的测量
(1)长度测量工具:皮尺、刻度尺、三角板、游标卡尺、螺旋测微器。
(2)认识刻度尺:刻度尺的零刻度线、量程、分度值如图所示:
1)零刻度线:刻度尺的起始刻度,使用时要注意刻度尺的零刻度线是否在端,是否磨损。
2)量程:即测量范围,是指刻度尺一次能测出的最大长度。
3)分度值:相邻两条刻度线之间的长度,它决定测量的精确程度。
(3)刻度尺的使用:正确使用刻度尺测量物体的长度,应做到“五会”:“会选”、“会放”、“会看”、“会读”、“会记”。
1)会选:根据测量对象和测量要求选择适当的测量工具(适当量程和分度值)。
①选量程:测量物体长度时,所选取的刻度尺的量程应尽量大于被测物体的长度,这样可以保证测量能一次完成,与分段多次测量相比可使测量结果更准确。
②选分度值:根据测量精确度的要求选择合适分度值的刻度尺。如安装玻璃时,偏差在“mm”级别不影响安装,选用分度值为1mm刻度尺即可。
实际测量时,并不是测量工具越精密越好,只要能达到测量精度要求就可以了。
2)会放:将刻度尺的零刻度线对准被测物体的一端,有刻度线的一侧要紧靠被测物体,与被测边保持平行,不能歪斜,如图甲是正确放置刻度尺情况,乙图即为错误放置情况。若刻度尺的零刻度线已经磨损,可使其整数刻度线对齐物体的一端,读出长度后再减去这一整数刻度值,就可以得到物体的长度,如图丙所示。
3)会看:读数时,视线要正对刻度线,即视线与刻度尺垂直,不能斜视,图中,A为错误的视线,B为正确的视线。
4)会读:读数时,要注意区分大格和小格的数目,读出准确值,并估读到分度值的下一位。如图所示,上图准确值是3cm,估读值是0.2cm,所以该物体的长度为3.2cm;下图准确值是3.1cm,估读值是0.05cm,被测物体的长度为3.15cm。
对刻度尺读数时,应估读到分度值的下一位,估读值是“0”时不能省略,如读数时3.50cm,小数点后的“0”是估读的,不能省略。
5)会记:记录数据时,不但要记录数字,还必须注明测量量的单位。没有单位的记录是毫无意义的。
5.长度的估测
在日常生活和生产中,需要对一些常见物体的长度进行估测,或采用一些简便的方法粗略测量物体的长度,这就要求我们了解一些常见物体的尺度以便于进行估测。例如,一只铅笔的尺度大约是17.5cm,一层住宅楼的高度大约是3m,课桌的高度大约是0.8m等。
6.长度测量的特殊方法
在测量物体长度过程中,经常会遇到一些不易直接测量的问题,这时就需要我们使用特殊的方法测量物体的长度。
(1)积累法:当被测物体的长度太小,不能直接用刻度尺测量时,可把n个相同的长度叠合起来,测出总长度后除以n就可以算出物体的长度。下图就是利用此方法测量一张纸的厚度的示意图。利用此方法还可以测量细铜丝的直径等。
(2)平移法:当待测物体的长度(如球的直径、圆锥的高度等)隐藏在物体内部时,可将其等效平移到物体外部,再用刻度尺测量。如图甲、乙所示,是分别测量硬币直径和圆锥高度的示意图,其中硬币直径为3.10cm-2.00cm=1.10cm。
(3)化曲为直法:测量如图所示曲线长度时,可以用一端易弯曲的但不可伸长的丝线与曲线重合,标号两端的记号,然后轻轻把细线拉直,用刻度尺测量出两记号的长度,这就是曲线的长度。
(4)滚轮法:当所测曲线长度较大,如测量跑道的长度,可用已知周长的滚轮,沿着跑道滚动,用滚轮周长乘以滚动周数即可计算出跑道的长度。
(5)化整为零法:若被测物体的长度远远超过了刻度尺的量程(如测一卷铁丝的长度),或不便于用刻度尺直接测量时,可先选取物体的一小部分,用刻度尺测量其长度,然后设法测出整个物体与这一小部分的倍数关系,最后根据这一倍数关系求出整个物体的长度。
★知识点二:时间与时间的测量
1.时间单位
(1)国际单位是 秒,符号s。
(2)常用单位有:小时(h)、分钟(min)。
2.单位换算:1h=60min,1min=60s,1h=3600s。
3.时间与时刻的区别:时刻为某一时间点,时间表示两个时刻之间的间隔长短。例如:某同学周末从8:30开始做作业,9:40完成作业,这里的8:30、9:40就是时刻,所花费的70min为时间。
4.时间测量工具:钟表、手表、停表等。
5.机械停表
(1)认识机械停表
机械停表是测量时间的仪器。它有两个表盘,一个是长针(秒针)和一个短针(分针),常见的型号有两种,15ˊ/30"型(小表盘量程15min,大表盘量程30s)和30ˊ/60"(小表盘量程30min,大表盘量程60s)。如图:
(2)读数方法
读数时,先读出小盘上指针所走的分钟数(按整数读);再观察小表盘上的指针有没有超过两数字之间的半分钟刻度线,如果不超过,则大盘按照0-30s读数,如果超过,则大盘按照30s-60s读数。即读数=小盘分钟数+大盘的秒数。
★知识点三:误差
1.误差:进行测量时,由于受所用仪器和测量方法的限制,测量值与真实值之间总会差别,这就是误差。任何测量都存在误差,所用误差是不可避免的。
2.产生的原因:测量工具精密度,测量环境变化和人为因素。
3.减小误差的方法:多次测量求平均值、选用精密测量仪器和改进测量方法。
★知识点四:机械运动
1.机械运动的定义
在物理学中,我们把物体位置随时间的变化叫做机械运动。如飞翔的小鸟、疾驶的列车航行的轮船等。
2.机械运动的两种形式
(1)物体间距离发生变化的运动,如图甲所示。
(2)物体间距离不变,但它们的相对位置发生变化的运动,如图乙所示。
★知识点五:参照物
1.参照物:描述物体运动时,选做标准的物体叫参照物。
选取参照物并不一定都是相对地面静止不动的物体,只是选哪个物体为参照物,我们就假定该物体不动。
2.参照物的选择
★知识点六:运动和静止的相对性
1.运动和静止的相对性
如图所示,观察列车里的乘客,若以车外地面为参照物,乘客是运动的;若以列车为参照物,乘客和列车之间没有发生位置的变化,乘客是静止的。因此,判断同一个物体运动还是静止,取决于所选取的参照物。可见,物体的运动和静止是相对的。
2.运动的相对性和绝对性分析
(1)运动是绝对的:一切物体都在运动,绝对不动的物体是不存在的
(2)静止是相对的:通常所说的静止,只是被研究的物体相对于某一特定参照物的位置没有发生变化
(3)物体的运动状态取决于所选的参照物:描述某物体的运动状态时,选择的参照物不同,结论有可能不同,但都是正确的。因而,不事先选定参照物,就无法对某个物体的运动状态做出准确地描述
3.运动分类(根据运动路线):曲线运动、直线运动。
★知识点七:速度
1.比较物体运动快慢的三种方法
(1)在运动路程相同情况下,比较所用时间,所用时间短的运动得快(裁判的比较方法)。
如图甲所示,两辆汽车通过相同的路程,红车用时45min,绿车用时30min,说明绿车运动得快。
(2)在运动时间相同情况下,比较经过的路程,经过路程长的运动得快(观众的比较方法)。
如图乙所示,百米比赛场上,运动员从同一起点出发,在相同时间内,跑到最前面的运动员(运动路程最长)运动的最快。
(3)在运动路程和时间都不相同时,为了比较物体运动快慢,在物理学中,常采用“相同时间比路程”的方法,也就是将物体运动的路程除以所用时间,即换算成“在单位时间内物体通过的路程”。
2.速度
(1)定义:物理学中,把路程与时间之比叫做物体运动的速度。
(2)公式:
变形公式:。
(3)物理意义:是描述物体运动快慢的物理量。在数值上,等于物体在单位时间内通过的路程。这个数值越大,表明物体运动得越快;这个数值越小,表明物体运动的越慢。
(4)单位及换算:在国际单位制中,速度的单位是米每秒,符号是m/s,或者m·s-1,速度单位是由长度单位和时间单位组合而成的组合单位。
在交通运输中,速度的单位常用千米每小时(km/h)表示。这两个单位换算关系是:1m/s=3.6km/h。
★知识点八:匀速直线运动
1.按运动路径分类
按运动路径分类,物体的机械运动分为直线运动和曲线运动。
2.匀速直线运动
(1)定义:物体沿直线且速度不变的运动,叫做匀速直线运动。
匀速直线运动是最简单的机械运动,是一种理想状态。在日常生活中,严格意义上的匀速直线运动是不存在的。为了简化问题,便于研究,我们将某些运动,如在平直公路上以某一速度运动的汽车,在平直轨道上以某一速度行驶的列车等,都可以看成是匀速直线运动。
(2)匀速直线运动特点
①做匀速直线运动的物体,其速度大小和方向都不变;
②做匀速直线运动的物体,在相等的时间内通过的路程相等,或者说通过相等的路程所用的时间相等;
③做匀速直线运动的物体通过的路程与其时间成正比。
(3)匀速直线运动的图像
①速度-时间图像(v-t图像):表示做匀速直线运动的物体运动速度与时间的关系。如图甲所示,做匀速直线运动的物体,速度大小和方向都不变,图像是一条平行于时间轴的直线,图中速度大小是4m/s。
②路程时间图像(s-t图像):表示做匀速直线运动的物体路程与时间的关系,图像是一条直线,图像倾斜程度反映了速度大小,越倾斜速度越大。如图乙所示,乙和丙两物体同时从同地出发,乙的速度大于丙的速度。
知识点九、变速直线运动与平均速度
1.变速直线运动
(1)变速直线运动:物体做直线运动时,其速度大小在发生变化,这种直线运动叫变速直线运动。例如,飞机起飞时速度越来越大,火车进站时速度越来越小等。
(2)变速直线运动的图像:做变速直线运动的物体,其s-t图像不再是一条直线;其v-t图像根据物体运动过程中速度变化情况,图像形状各异。如图所示。
2.平均速度
(1)平均速度:为了粗略描述做变速直线运动的物体在某段时间内(或某一段路程上)运动快慢,我们引入了“平均速度”的概念。平均速度等于物体运动的路程除以通过这段路程所用的时间。
(2)平均速度的公式:。式中,“s”是通过的路程,“t”是通过这段路程所用时间,“v”是这段时间内(或这段路程上)的平均速度。
(3)由于做变速直线运动的物体的速度是不断变化的,所以通过不同的路程(或在不同时间内)物体运动的平均速度一般不相同。
知识点十、测量平均速度
【实验原理】。根据公式,用刻度尺测出物体运动的路程s,用停表测出通过这段路程所用时间t,就可以算出物体在这段时间内运动的平均速度。
【实验器材】刻度尺、停表、斜面、小车、金属片、木块。
【实验装置】如图所示,斜面的一端用木块垫起,使它保持较小的坡度,在斜面的底端或中部固定金属片。
【实验步骤】(1)使斜面保持较小的坡度,把小车放在斜面的顶端,金属片垂直固定在斜面的底端,用刻度尺测出小车将要通过的路程s1。
(2)用停表测量小车从斜面顶端滑下到撞击金属片所用时间t1,将小车通过的路程s1和所用时间t1填入表格中。
(3)将金属片移至斜面的中部,测出小车到金属片的距离s2和所用时间t2,将数据填入表格对应的位置。
(4)利用公式,分别计算出小车通过斜面全程的平均速度v1和通过上半段路程的平均速度v2,即小车通过斜面全程的平均速度为;小车通过上半段路程的平均速度为:。
(5)整理器材
【实验数据】
【分析与论证】
下车经过下半段的路程为s3=s1-s2=1m-0.5m=0.5m,时间为t3=t1-t2=3s-1.8s=1.2s。因此,小车通过下半段的路程的平均速度为。则平均速度的大小关系为:。
【实验结论】
小车而在斜面上做变速直线运动,在不同的路程段,小车平均速度大小不同。小车从斜面顶端运动到斜面底端的过程中速度越来越大。
★特别提醒
1.斜面的长度要足够长、坡度要小(注意:坡度也不能过小,否则测出的平均速度大小会过于接近),且测量过程中不能改变斜面的坡度;
2.要测量哪一段路程的平均速度,就测量其对应的路程及通过这段路程所用时间。
六、【单元备考】
本章涉及的主要考点有:对长度和时间的测量方法的应用;对机械运动、参照物、运动和静止的相对性、速度概念的理解;计算速度、路程和时间。其中参照物的选择和物体运动状态判断的题目,经常在各类考题中出现,题的难度不大。有关物体的运动的计算,考查点一般集中在平均速度的计算上,多与体育赛事和生活中的交通运输等实际问题结合在一起,体现出“从物理走向社会”的课标理念。
考点一:长度的估测
▲方法点拨:
提高估测能力应注意以下几点:
(1)认识标准:多经历、多体会1cm、1m等长度的概念,奠定估测基础;
(2)积累参照物:估测一般需要根据相关参照物进行,参照物越丰富,估测能力越强,所以平时应多熟悉生活中常见物体的尺度。
【典例一】(2022·四川自贡)目前,自贡九年级物理课本厚度最接近( )。
A. 1cmB. 10cmC. 20cmD. 50cm
【答案】A。
【解析】九年级物理课本的厚度与中学生的食指宽度差不多,约为1cm,故A符合题意,BCD不符合题意。故选A。
考点二:长度的测量
▲方法点拨:
1.刻度尺的选择
测量长度若分段测量,然后再将每段长度相加也可测得结果,但误差较大,所以一般情况下,测量物体长度时,在满足测量精度要求的前提下,刻度尺的量程应大于待测物体的长度,以保证可一次完成测量。
2.刻度尺的放置
★易错警示:放置刻度尺时,零刻度线要对准被测物体的一端,有刻度的一侧要紧贴被测物体,与被测物体保持平行,不能歪斜。
3.刻度尺的读数(易错)
★易错警示:读取准确值后要估读到分度值的下一位;若所测物体的末端刚好对准某个刻度线,那么估读数为“0”,且不能省略。
4.刻度尺的分度值(易错)
★易错警示:从测量值推断刻度尺的分度值时应注意,测量值倒数第二位所对应的长度单位就是该刻度尺的分度值。
【典例二】(2022·湖南常德)图中的物块长度为______cm。
【答案】2.90。
【解析】由图可知,刻度尺的分度值为1mm,物体的左边所对刻度值为2.00cm,物体的右边所对刻度值为4.90cm,所以物体的长度为4.90cm-2.00cm=2.90cm。
考点三:长度测量特殊方法
▲方法点拨:
使用积累法测量细铜丝直径或纸张厚度时,应注意两点:
(1)细铜丝和纸张间一定要紧密,如果细铜丝有空隙或纸张没有压实,相对于增大了细铜丝的直径和纸张厚度,会使测量结果偏大;
(2)用积累法测量时,总数尽可能多些。如果细铜丝的圈数太少或纸张张数太少,误差会较大。
【典例三】某同学要测一根细铜丝的直径,他的实验步骤如下:
A.将细铜丝拉直,用刻度尺测出细铜丝的总长度l1;
B.用刻度尺测出在铅笔杆上细铜丝绕圈的总长度l2;
C.用细铜丝的总长度除以细铜丝的圈数,即得细铜丝的直径为 ;
D.将细铜丝紧密缠绕在铅笔杆上;
E.数出缠绕在铅笔杆上细铜丝的圈数n。
(1)以上实验步骤中,没有必要的步骤是______(填写步骤字母);有错误的步骤应改正为:______。
(2)改正错误后,实验步骤合理的顺序应是______。
(3)该同学在绕细铜丝时,匝与匝之间有间隙,则测量值会偏______。
【答案】A;C、用细铜丝绕圈总长度除以细铜丝的圈数,即得细铜丝的直径为;DBEC或DEBC(填其中一种就算正确);大。
【解析】(1)测量一根细铜丝的直径,正确测量方法是:找一支圆铅笔,把细铜丝拉直,将细铜丝在铅笔上依次紧密绕适当的圈数n,用刻度尺量出这个线圈的长度l2,再将线圈长除以圈数所得的商就是细铜丝的直径,即得细铜丝的直径为,由以上可知,没有必要的步骤是A,错误的步骤是C。
(2)改正错误后,由以上分析可知,实验步骤的合理顺序应是DEBC或DBEC。
(3)若在绕细铜丝时,没有密绕而是留有间隙,会使测量的线圈长度偏大,导致测得的直径偏大。
考点四:时间的测量
▲方法点拨:
停表记录的结果是小表盘的分钟数+大表盘的秒数。
★易错警示:用停表进行读数时,应注意观察分针所指的位置,根据分针所指的位置确定大表盘的读数。
【典例四】(2022·湖北十堰)甲图中铅笔的长度是 _____cm,乙图中停表秒针盘的分度值是 _____s,停表读数是 _____s。
【答案】① 2.50;②0.1;③338.5。
【解析】[1]如图甲,为刻度尺,分度值为0.1cm,读数为2.50cm。
[2]如图乙,为秒表,秒针盘每1s平均分成了10等分,故分度值为0.1s。
[3]如图所示,5min过半,说明秒表盘读第二圈,读30s开外,故读数为5min38.5s,合338.5s。
考点五:误差和错误的辨析(易错)
▲方法点拨:
★易错警示:(1)从测量数据来看,错误数据一般与其他数据相差较大,而存在误差的数据之间一般相差不大;
(2)在运用多次测量取平均值来减小误差时,首先应舍弃错误和不合理的数据,其次平均值的保留的有效数字位数应跟测量值得位数相同。
【典例五】小明使用分度值为1mm的刻度尺正确测量了八年级物理课本的宽度,应为( )。
D.184mm
【答案】B。
【解析】刻度尺在读数时,要读到分度值的下一位。小明使用的刻度尺分度值为1mm,以厘米为单位应读到小数点后第二位,即百分位,所以ACD不符合题意,B符合题意。故选B。
考点六:对机械运动的理解
▲方法点拨:
机械运动是指物体位置随时间发生变化,是最简单、最普遍的运动。其他的高级运动形式,如生命的运动、社会的运动等都包含了各种各样的机械运动。
【典例六】下列几种运动中,属于机械运动的是( )。
A.春回大地,万物生长 B.夏日的骄阳炙烤着大地
C.运动场上的百米赛跑 D.校园里朗朗的读书声声声入耳
【答案】C。
【解析】A.春回大地,万物生长是植物的生长变化,但是位置没有改变,因此不属于机械运动,故A不符合题意;
B.夏日的骄阳炙烤着大地是温度的变化,因此不属于机械运动,故B不符合题意;
C.运动场上的百米赛跑,运动员的位置相对于地面发生了位置变化,因此属于机械运动,故C符合题意;
D.校园里朗朗的读书声声声入耳,是声音的传播,因此不属于机械运动,故D不符合题意。故选C。
考点七:参照物
▲方法点拨:
1.由给定参照物判断物体运动状态
判断物体的运动状态的方法:
★易错警示:混淆研究对象和参照物
在选择参照物时,易把研究对象本身选为参照物,或没有明确研究对象,或没有理解运动和静止的相对性,以至于出错。不会从物体的运动和静止情况来判断所选取的参照物,也容易出错。
【典例七】(2021·江苏无锡市)飞机研制中,需将飞机模型固定在“风洞”中,让风迎面吹来,模拟飞机在空中的飞行情况。下列说法中正确的是( )。
A.风相对于风洞是静止的B.风相对于飞机模型是静止的
C.飞机模型相对于风是运动的D.飞机模型相对于风洞是运动的
【答案】C。
【解析】A.风相对于风洞的位置改变了,是运动的,故A错误;
B.风相对于飞机模型的位置改变了,是运动的,故B错误;
C.飞机模型相对于风的位置改变了,是运动的,故C正确;
D.飞机模型相对于风洞的位置没有改变,是静止的,故D错误。故选C。
2.由物体运动状态判断所选的参照物
判断参照物的方法:
【典例八】(2021·江苏中考真题)周末,同学们乘大巴去张謇纪念馆参观.在大巴行驶过程中,小华觉得自己是静止的,他所选的参照物是( )。
A.路边的树木B.迎面而来的汽车
C.身旁的同学D.后方超越的汽车
【答案】C。
【解析】小华相对路边的树木、迎面而来的汽车和后方超越的汽车,都有位置的变化,所以是运动的,而相对身旁的同学,没有位置变化,所以是静止的,那么他所选的参照物是身旁的同学,故ABD不符合题意,C符合题意。故选C。
3.多个物体相对运动的判断
【典例九】(2021·黑龙江牡丹江市)甲、乙两列火车在两条平行的铁轨上匀速行驶,两车交汇时,甲车座位上的乘客从车窗看到地面上的树木向东运动,看到乙车向西运动。由此可判断( )。
A.甲车向西运动,乙车向东运动;
B.甲车向东运动,乙车向西运动;
C.甲、乙两车都向西运动;
D.甲、乙两车都向东运动
【答案】C。
【解析】甲车座位上的乘客从车窗看到地面上的树木向东运动,说明甲车向西运动,排除B、D;甲车座位上的乘客看到乙车向西运动,则乙车也向西运动,速度也大于甲车,C对。
考点八:运动与静止的相对性在生活中的应用
▲方法点拨:
“运动和静止”在物理学中的定义与我们生活中的感受有所区别:
(1)物理学中运动和静止的描述是相对的,都需要一个参照物,或者是一个参考点,相对于参考点或者参照物不运动的就是静止;
(2)在生活中,我们默认地面就是参照物,所以我们走路或者坐车时感觉是自己在“动”,太阳是“东升西落”的,而我们的眼睛更是以自己为参照物,这也就是为什么乘坐交通工具向前走的时候总是感觉周围的景物在向后倒退的原因。
【典例十】(2021·江苏连云港市)新中国成立70周年阅兵仪式上,国产武装直升机甲、乙两个编队排列并保持“70”字样从天安门上空平稳飞过,则( )。
A.以甲为参照物,乙是运动的;
B.以乙为参照物,甲是运动的;
C.以甲为参照物,乙是静止的;
D.以乙为参照物,坐在观众席上的观众是静止的
【答案】C。
【解析】AC.甲、乙分别是编队中的两架直升机,相对静止,以甲为参照物,乙是静止的,故C符合题意,A不符合题意;
B.甲、乙分别是编队中的两架直升机,相对静止,以乙为参照物,甲是静止的,故B不符合题意;
D.以乙为参照物,坐在观众席上的观众相对于乙的位置发生改变,坐在观众席上的观众是运动的,故D不符合题意。故选C。
考点九:速度的估测
▲方法点拨:
认识学习过程中一些常见物体的速度,并结合实际生活中的情况估算以下,即可顺利解答。
【典例十一】(2022·湖南长沙)诗词中常蕴含着物理知识,根据下列哪句诗能估算出物体运动的速度( )。
A. 天台四万八千丈B. 坐地日行八万里
C. 春风十里扬州路D. 桃花潭水深千尺
【答案】B。
【解析】根据公式 可知,要估算出物体运动的速度,需要估计出物体运动的路程和时间。
ACD.“四万八千丈”、“十里”、“千尺”,分别表示的是“天台”的高度、“扬州路”的长度以及“桃花潭”水的深度,并没有运动的物体,即没有运动的时间,无法估算物体运动的速度,故ACD不符合题意;
B.运动的路程为“八万里”,所用的时间为“一日”,可以根据公式估算出速度,故B符合题意。故选B。
考点十:速度的相关计算
▲方法点拨:
1.对于匀速直线运动,时间t是原来的几倍,路程s就是原来的几倍,s与t的比值是不变的。
2.解答速度计算题的基本步骤:
(1)认真审题,找出各运动阶段的已知条件、待求的物理量,用准确地字母符号及下标表示;
(2)统一单位。
(3)根据物理概念选用物理公式,并进行公式变换,同时应有必要的文字说明;
(4)代入数据进行计算,计算出答案,竖直后面要写上准确地单位。
3.火车过桥问题:
(1)车辆完全在桥上行驶的路程是s=s桥-s车;
(2)车辆通过大桥行驶的路程是s=s桥+s车。
★易错警示
平均速度是指在这个运动过程中的平均快慢程度,而速度是指物体在各阶段路程中的速度平均值。我们研究物体运动情况时,常常要求出物体在全程中的平均速度,注意在计算时不要误求速度得到平均值。
【典例十二】(2022·遵义)小芳站在斑马线路口等绿灯时,以行驶的汽车为参照物,小芳是 的;若马路宽度为25m,绿灯亮的时间为20s,等绿灯亮后小芳至少以 m/s的平均速度才能安全通过马路。
【答案】运动;1.25。
【解析】站在斑马线路口的小芳,相对行驶的汽车的位置发生了改变,所以,以行驶的汽车为参照物,小芳是运动的;
小芳过马路的平均速度至少为:v===1.25m/s。
考点十一:物体的运动图像
▲方法点拨:读懂s-t图像的关键
(1)若直线在纵轴上有截距,表示开始计时时物体已经有了一段路程;
(2)若直线起始时刻在横轴上有截距,表示物体在开始计时一段时间之后才开始移动;
(3)直线的倾斜程度越大,物体的速度越大;
(4)若两条直线有交点,则在交点时刻两物体相遇。
【典例十三】(2022·河南省)在某校举办的机器人模拟救援比赛中,甲、乙两机器人同时从同一地点出发,沿直线匀速运动到10m远的目的地,它们运动的路程随时间变化的图像如图所示。下列说法正确的是( )。
A. 甲的速度大小为4m/sB. 乙的速度大小为2m/s
C. 甲的运动时间比乙多1sD. 甲的运动时间比乙少2s
【答案】B。
【解析】A.甲运动10m用了4s,速度为,故A错误;
B.乙运动10m用了5s,速度为,故B正确;
CD.甲用了4s,乙用了5s,故甲的运动时间比乙少了1s,故CD错误。故选B。
考点十二:测量物体运动的平均速度
▲方法点拨:
题型一:测量小车的平均速度
解答测平均速度实验题要注意:
★易错警示
在测量平均速度的实验中,不能用斜面的长度作为物体的路程。一般情况下,物体有一定的长度,测量时需要选择一个标准。例如,以小车头为标准,则开始计时的车头与结束时的车头之间的距离为小车运动的路程。
若要测量小车下半段路程的平均速度,不能使小车从中点由静止释放,那样会使测量的时间偏大,应仍使小车从斜面的顶端由静止释放,下半段路程的时间为全程所用时间减去上半段路程的时间。
【典例十四】(2020·山西)为了保障学生安全,交警在育才中学校门前的街道,设置了限速30km/h的标志牌。有家长反映,经常有车辆超速。在没有安装测速仪的情况下,请你设计实验方案,测量校门前行驶车辆的平均速度是否超速。
(1)实验器材: ;
(2)实验步骤: ;
② ;
③ ;
④ ;
(3)实验结论: 。
【解析】(1)根据v=知,要测量平均速度需要用停表测量时间,用刻度尺测量路程,所以需要停表和刻度尺;
(2)实验步骤:
①在校门口前的街道边标识A、B两点,用刻度尺测出两点间的路程s;
②让一名同学站在A点,另一名同学站在B点;
③汽车车头行驶至A点时,A点处的同学举手示意,同时B点处的同学用停表开始计时,汽车车头行驶至B点时,B点处同学停止计时,记录汽车从A点到B点行驶的时间t;
④算出汽车的平均速度v=;
(3)实验结论:若v>30km/h则超速,若v≤30km/h则不超速。
故答案为:(1)停表、刻度尺;(2):①在校门口前的街道边标识A、B两点,用刻度尺测出两点间的路程s;②让一名同学站在A点,另一名同学站在B点;③汽车车头行驶至A点时,A点处的同学举手示意,同时B点处的同学用停表开始计时,汽车车头行驶至B点时,B点处同学停止计时,记录汽车从A点到B点行驶的时间t;④算出汽车的平均速度v=;(3)若v>30km/h则超速,若v≤30km/h则不超速。
题型二:频闪摄影法测量平均速度
(1)利用频闪摄像法测量平均速度时,其隐含的条件是物体两个相邻影像间的时间间隔是相同的,这个时间间隔就是照相机相邻两次拍照的时间间隔;
(2)根据图示,用刻度尺测出相邻影像间的距离,如果没有刻度尺,可以根据物体的大小估测相邻影像间的距离;
(3)频闪摄影照片中,一般影像较多,就是平均速度时,一定要注意区分计算的是哪段路程的平均速度,不要张冠李戴。
【典例十五】一个小球从斜面滚下,用照相机每隔0.1s拍摄一次,记录小球运动情况的照片如图所示,则下列说法正确的是( )。
A.小球从A点运动到D点用时0.4s;
B.小球从A点运动到D点的平均速度为0.75m/s;
C.小球AC段的平均速度大于CD段平均速度;
D.小球整个运动过程中速度越来越快
【答案】D。
【解析】A.由图知A与D间有3个间隔,则小球从A点运动到D点的时间t=3×0.1s=0.3s
故A错误;
B.由图可知,小球从A点运动到D点的路程;
小球从A点运动到D点的平均速度;故B错误;
CD.由图可知,相同时间段内小球通过的路程越来越大,说明小球的速度越来越快,则小球AC段的平均速度小于CD段平均速度,故C错误,D正确。故选D。
题型三:区间测速
区间测速和其他测量平均速度一样,都是依据这一原理。在解答区间测速问题时要注意:
(1)判断是否超速时,将求出的平均速度和该区间的最高限速进行比较即可;
(2)区间测速计算出来的速度是这一段路程的平均速度,并不是车辆的实际速度。
【典例十六】据统计,全国发生的车祸中有超过四分之一是超速引起的!为此,我市近年来加大了道路限速监控管理。一种是“定点测速”,即监测汽车在某点的车速;另一种是“区间测速”,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18km,一辆轿车通过监测点A时车内速度表如图乙所示,请你根据图中信息回答以下问题:
(1)图中表示______。该轿车通过监测点A时的速度是______,若采用“定点测速”,该轿车在通过滥测点A时______(填“会”或“不会”)被判超速;
(2)采用“区间测速”,这辆轿车在该路段会不会被判超速?(请通过计算进行说明)(____)
【答案】通过该路段时汽车的速度不能超过100km/h;90km;不会;会。
【解析】(1)图中100表示:通过该路段时汽车的速度不能超过100km/h。
由图甲知,汽车速度表的分度值为,该轿车通过监测点A时的速度为,因
,故不会被判超速。
(2)汽车通过区间测速度路段的时间为
则汽车通过区间测速度路段的平均速度为
因
故采用“区间测速”,这辆轿车在该路段会被判超速。
七、【单元训练】
一、选择题
1.(2021·北京平谷·二模)下列的估测,最接近实际的是( )。
A.普通课桌的高度约为10cm;
B.物理课本的长度约为2.6m;
C.一位普通中学生的质量约为100kg;
D.一枚鸡蛋的质量约为50g
【答案】D。
【解析】A.普通课桌的高度约为75cm,故A不符合题意;
B.物理课本的长度约为26cm,故B不符合题意;
C.一位普通中学生的质量约为不50kg,故C不符合题意;
D.一枚鸡蛋0.5N,质量为0.05kg,一枚鸡蛋的质量约为50g,故D符合题意。
故选D。
2.(2020·北京顺义·二模)有一种迷你西瓜,如图所示捧在手中,它的外观与普通西瓜一模一样。根据图片提供的信息估测这种迷你西瓜的长度,下列数据最接近实际情况的是( )。
A.3mB.3dmC.3cmD.3nm
【答案】C。
【解析】由图像可知迷你西瓜的长度略小于拇指的长度,大约为3cm。
故选C。
3.(2022·福建省福州市马尾区中考物理适应性试卷)我国“天和号”核心舱在环绕地球运行时,以“天和号”内部的冰箱为参照物,下列物体中静止的是( )。
A. 天和号B. 月球C. 火星D. 太阳
【答案】A。
【解析】A.以“天和号”内部的冰箱为参照物,天和号和冰箱之间的位置没有发生变化,所以天和号是静止的,故A正确;
BCD.以“天和号”内部的冰箱为参照物,月球、火星、太阳和冰箱之间的位置不断发生变化,所以月球、火星、太阳是运动的,故BCD错误。
故选:A。
4.(2022·广东省佛山市顺德区中考物理第二次质检试卷)鲁迅的《社戏》中有这样的描写:“淡黑的起伏的连山,仿佛是踊跃的铁的兽脊似的,都远远地向船尾跑去了…”其中“连山…向船尾跑去了”所选的参照物是( )。
A. 船B. 河岸C. 水D. 山
【答案】A。
【解析】A、以船为参照物,船与山之间的距离发生了变化,而且船向前行,以船为参照物,山在“后退”,故A符合题意;
B、以河岸为参照物,山与河岸之间的位置没有发生变化,山是静止的,故B不符合题意;
C、以水为参照物,山与水之间的位置没有发生变化,山是静止的,故C不符合题意;
D、选择参照物时一般是不能选研究对象为参照物,故D不符合题意。
故选:A。
5.(2022·广西河池市凤山县中考物理模拟试卷(一))2021年8月1日,在东京奥运会男子100米半决赛中,苏炳添跑出9秒83的好成绩打破了亚洲纪录,成为了首位闯入奥运会男子百米决赛的中国运动员。关于比赛中的物理知识,说法正确的是( )。
A. 以跑道为参照物,苏炳添是静止的;
B. 以旁边运动员为参照物,苏炳添是静止的;
C. 苏炳添起跑前用了小皮尺调节起跑器,这是为了增大惯性;
D. 苏炳添到达终点时不能马上停下来,是因为他具有惯性
【答案】D。
【解析】A、以跑道为参照物,苏炳添的位置不断变化,所以是运动的,故A错误;
B、以旁边运动员为参照物,苏炳添的位置不断变化,所以是运动的,故B错误;
C、惯性的大小只与物体的质量有关,苏炳添起跑前用了小皮尺调节起跑器,与惯性无关,故C错误;
D、苏炳添到达终点时不能马上停下来,是因为他具有惯性,仍会保持向前运动的状态,故D正确。
故选:D。
6.(2022·贵州省铜仁市中考物理试题)下列测量工具读数正确的是( )。
A.一元硬币的直径为2.5cm;
B. 弹簧测力计的读数为3.6N;
C. 天平的读数为26.9g;
D. 电能表显示一周消耗的电能为
【答案】B。
【解析】A.刻度尺的分度值是1mm,读数时要读到分度值的下一位,正确读数是2.50cm;故A错误;
B.弹簧测力计的分度值是0.2N,其读数应该为3.6N,故B正确;
C.天平标尺分度值为0.1g,正确读数应为:20g+5g+1.6g=26.6g,故C错误;
D.电能表一周消耗的电能为:823.7kW·h-781.5kW·h=42.2kW·h,故D错误。
故选B。
7.(2022年海南省定安县中考物理一模)妈妈用电动自行车送小明上学。途中妈妈提醒小明“坐好,别动!”这个“别动”的参照物是( )。
A. 电动自行车上的座位 B. 路旁的树木
C. 迎面走来的行人 D. 从身旁超越的汽车
【答案】A。
【解析】小明坐在座位上,妈妈的意思是让她相对于座位没有位置的变化,即相对静止。
小明相对于树木、迎面的行人、超越的汽车都有位置的变化,即都是运动的,B、C、D都不符合题意。
故选:A。
8.(2022·湖南省衡阳市成章实验中学中考物理模拟)2021年10月16日,“神舟13号”与空间站“天宫二号”成功实现了交会对接,如图为对接模拟图。对接后,“神舟13号”相对以下哪个参照物是静止的( )。
A. 地球 B. 卫星发射基地 C. “天宫二号” D. 太阳
【答案】C。
【解析】“神舟13号”与空间站“天宫二号”对接后,“神舟13号”与“天宫二号”一起运动,它们的相对位置没有发生变化,所以“神舟13号”相对于“天宫二号”是静止的,“神舟13号”与地球、卫星发射基地、太阳之间的位置发生了变化,所以“神舟13号”相对于地球、卫星发射基地和太阳都是运动的;
综上分析可知,对接后,“神舟13号”相对“天宫二号”是静止的。
故选:C。
9.(2022·湖南省怀化市中考物理试卷)我们把物体沿着直线且速度不变的运动,叫匀速直线运动。用s、v和t分别表示物体的路程、速度和时间,下面四个图像反映物体在做匀速直线运动的是( )。
A. B. C. D.
【答案】BC。
【解析】由图知:A的图像是s-t图像,说明汽车处于静止状态;
B的图像是s-t图像,是一条倾斜的直线,所以说明汽车在做匀速直线运动;
C的图像是v-t图像,是一条平行于时间轴的直线,说明汽车在做匀速直线运动;
D的图像是v-t图像,是一条倾斜的直线,说明汽车做匀加速直线运动。
所以反映汽车在做匀速直线运动的是BC。
故答案为:BC。
10.(2022·福建省三明市三元区中考物理质检试卷(一))甲、乙两辆汽车在某段公路上行驶,它们的路程s随时间t变化的关系如图所示,下列说法正确的是( )。
A.0~10min,甲车平均速度大于乙车平均速度;
B.10~20min,甲车平均速度等于乙车平均速度;
C.20~30min,甲车平均速度小于乙车平均速度;
D.0~30min,甲车平均速度大于乙车平均速度
【答案】C。
【解析】A、由图可知,0~10min,甲车行驶的路程小于乙车行驶的路程,所以甲车平均速度小于乙车平均速度,故 A 错误;
B、10~20min,乙车的路程没有变化,所以乙车处于静止状态,而甲车的路程有变化,所以甲车平均速度大于乙车平均速度,故 B 错误;
C、20~30min,甲车行驶的路程小于乙车行驶的路程,所以甲车平均速度小于乙车平均速度,故 C 正确;
D、0~30min,甲乙两车行驶的路程相等,所以甲车平均速度等于乙车平均速度,故 D 错误。
故选:C。
11.(2022·北京市海淀区师达中学中考物理模拟试卷(二))物理实验课上,某实验小组利用带有刻度尺的斜面、小车和数字钟表测量小车的平均速度,如图所示。图中显示的是某次测量过程中小车在甲、乙、丙三个位置及对应的时刻,显示时间的格式是“时:分:秒”。下列说法正确的是( )。
A. 由图可知,小车从乙位置运动至丙位置的平均速度是0.40m/s;
B. 小车沿斜面下滑过程中,从甲位置到乙位置的平均速度等于从甲位置到丙位置的平均速度;
C. 小组同学们讨论后认为实验时斜面的倾斜度不宜太大,这样可以延长小车下滑的时间,便于准确测量;
D. 在某次实验中,小组同学们发现小车从乙到丙的平均速度大于从甲到乙的平均速度,因此得出平均速度与斜面倾斜度有关
【答案】C。
【解析】A、由图中知s乙丙=100.0cm−30.0cm=70.0cm,t乙丙=8s−6s=2s,
平均速度v2=s??t??=70.0cm2s=35cm/s=0.35m/s,故A错误;
B、从甲位置到乙位置的平均速度v1=s??t??=30.0cm−9.0cm2s=10.5cm/s;
从甲位置到丙位置的平均速度v3=s??t??=100.0cm−9.0cm4s=22.75cm/s。
比较可知,从甲位置到乙位置的平均速度不等于从甲位置到丙位置的平均速度。故B错误;
C、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,所以为使计时方便,斜面的倾斜度应较小,不宜太大。故C正确;
D、小车从斜面上下滑时速度越来越大,故小车从乙到丙的平均速度大于从甲到乙的平均速度,不能得出平均速度与斜面倾斜度有关。故D错误。
故选:C。
二、填空题
12.(2022·北京昌平·二模)如图所示,物体A的长度是______cm。
【答案】3.20。
【解析】被测物体的长度为末端对应的刻度值减去初端对应的刻度值,并且应估读到分度值的下一位,刻度尺的分度值为1mm,则物体的长度可记为3.20cm。
13.(2022·广东省佛山市禅城区中考一模物理试卷)如图,所测物体的长度是______cm,秒表的示数为______s。
【答案】3.80;228.6。
【解析】(1)由图知,刻度尺上1cm之间有10个小格,所以一个小格代表的长度是0.1cm=1mm,即此刻度尺的分度值为1mm;铅笔左侧与6.0cm刻度线对齐,读作6.00cm,右侧与9.8cm刻度线对齐,读作9.8cm,所以铅笔的长度为:L=9.8cm-6.00cm=3.80cm;
(2)如图所示,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,指针在“3”和“4”之间,偏向“4”,所以分针指示的时间为3min=180s;
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,指针在48.6s处,所以秒针指示的时间为48.6s,即秒表的读数为:t=180s+48.6s=228.6s。
故答案为:267.5;228.6。
14.(2022·河北省石家庄市长安区中考物理模拟试卷(3月份))某司机驾车在直行车道上排队等候绿灯时,右车道的大货车正在缓慢前行,司机突然产生自己的车辆在“倒退”的错觉,这是因为该司机选择______为参照物。若该车以72km/h的速度,匀速通过长2500m长的霍邱县城西湖大桥,大约需要______。
【答案】大货车;125s。
【解析】该司机等候绿灯,以地面为参照物,相对位置没有发生变化,是静止的;右车道的大货车正在缓慢前行,以大货车为参照物,该司机与大货车位置发生变化,故以大货车为参照物,感觉自己的车辆在“倒退”的错觉。
大桥全长s=2500m,行驶速度v=72km/ℎ=20m/s,
根据v=st可得,所需的时间:t=sv=2500m20m/s=125s。
故答案为:大货车;125s。
15.(2022·甘肃省平凉市、定西市中考物理一模试卷)如图所示,这是某跑步爱好者在江边跑步的情景。跑步过程中,以他戴运动手表的手臂为参照物,运动手表是______的;落日的余晖投在江面上,使江面变得很刺眼,这是由于阳光在水面发生了______反射。
【答案】静止;镜面。
【解析】(1)跑步时,以他戴运动手表的手臂为参照物,运动手表的位置没有改变,所以是静止的;
(2)傍晚落日的余晖投在江面上,使江面变得很刺眼,这是由于阳光在水面发生了镜面反射的缘故。
故答案为:静止;镜面。
16.(2022·甘肃省武威市中考物理模拟试卷(三))在一场小组赛中,四个龙舟队沿200米赛道由北向南划行。当A队奋力超越旁边队伍时,以A队为参照物,旁边的队伍向______(选填“南”或“北”)运动;最终A队以40秒的成绩取得小组第一名,则该队全程的平均速度为______m/s。
【答案】北;5。
【解析】当A队奋力超越旁边队伍时,旁边的队伍相对A队的位置向北,因此以A队为参照物,旁边的队伍向北运动;
A队全程的平均速度为:v=st=200m40s=5m/s。
故答案为:北;5。
17.(2022·安徽省芜湖市无为县中考物理三模)海啸通常是由海底地震引发的,很多动物能提前感受到地震波的存在,可在海啸来临前逃往避难场所。已知地震纵波的传播速度为6000m/s,某次海啸发生的中心位置距离海岸线180km/h,海浪移动的平均速度为150m/s,则岸边的动物在接收到地震纵波后的逃亡时间为______min。
【答案】19.5。
【解析】已知v??=6000m/s,
震中心到岸边的距离s=180km,
则地震纵波传到岸边的时间t1=sv??=180000m6000m/s=30s;
又已知海浪移动速度v??=150m/s,
则海浪传到岸边的时间t2=sv??=180000m150m/s=1200s;
则岸边动物的逃亡时间Δt=t2−t1=1200s−30s=1170s=19.5min。
故答案为:19.5。
18.(2021·北京门头沟·一模)甲、乙两辆车沿同一方向做匀速直线运动,其路程s随时间t变化的图像如图所示。甲、乙车的速度分别为v甲、v乙,则v甲______v乙;(选填∶“大于”、“等于”或“小于”)
【答案】大于。
【解析】由图知,两车都做匀速直线运动,乙车在8s内运动的路程为
甲车在8内运动的路程为80m,因
由知。
三、实验题
19.(2022·北京石景山·一模)某实验小组利用如图所示的装置测量小车的平均速度。将小车从带刻度的斜面上端A点由静止释放,用电子表记录小车的运动时间(数字分别表示“时:分:秒”),请回答下列问题:
(1)小车在AB段的运动时间t=______s;
(2)小车在AB段的平均速度______m/s;
(3)组装器材时,应使斜面的坡度缓些,简述这样做的目的______。
【答案】3;0.2;运动更慢,测得时间误差更小。
【解析】(1)[1]小车在AB段的运动时间:
(2)[2]小车在AB段的距离为:s=80.0cm-20.0cm=60.0cm=0.6m
平均速度:;
(3)[3]应使斜面的坡度缓些,小车运动得比较慢,运动时间比较长,便于测量时间,减小测量时间的误差。
四、计算题
20.(2022·广西河池市中考物理模拟试卷三) 近年来,我国铁路进行了多次大提速,部分主要干线上的客运列车速度已提高到200km/h质量为4000t的列车,以200km/h的速度沿平直轨道从甲地匀速运行到乙地用了1h,受到的阻力为4×106N,列车的车轮跟铁轨接触的总面积为0.8m2(g=10N/kg)。求:
(1)甲、乙两地间的距离;
(2列车对铁轨的压强;
(3)列车从甲地匀速运行到乙地,牵引力所做的功。
【解析】(1)列出速度v=200km/h,
运动时间t=1h,
则列车行驶的路程s=vt=200km/h×1h=200km。
(2)列车质量m=4000t=4×106kg,
列车所受的重力G=mg=4×106kg×10N/kg=4×107N;
列车在平直轨道上匀速运行,铁轨对列车的支持力F与列车重力G是一对平衡力,由平衡条件得:F=G=4×107N;
列车对铁轨的压力F′与铁轨对列车的支持力F,是作用力与反作用力,所以F′=F=4×107N;
列车对铁轨的压强p=F′S=4×107N0.8m2=5×107Pa。
(3)因为列车在平直轨道上匀速运动,列车的牵引力F牵与阻力F阻是一对平衡力,
所以F牵=F阻=4×106N;牵引力做的功N×2×105m=8×1011J。
答:(1)甲、乙两地间的距离是2×105m;(2)列车对铁轨的压强是5×107mPa:(3)列车从甲地匀速运行到乙地,牵引力所做的功是8×1011J。
原则
说明
排己性
参照物不能选择研究对象本身,因为若以研究对象为参照物,则它永远是静止的
假定性
参照物一旦选定,就意味着该物体是静止的
任意性
参照物的选择是任意的,既可以选择静止的物体,也可以选择运动的物体
不唯一性
描述同一物体的运动,可以选择不同物体为参照物,若选择了不同物体作为参照物,该物体的运动状态可能不同
方便性
通常情况下,为了研究方便,一般选取地面或相对于地面静止的物体作为参照物,此时可不指明参照物;若选取其他特殊物体为参照物,则必须指明所选取的参照物
具体性
参照物必须是具体的物体,不能是抽象的事物,如“天空、宇宙”等
同一性
当有多个研究对象时,应选取同一参照物,如果选取不同的参照物,就会引起混乱
路程
运动时间
平均速度
s1=1m
t1=3s
v1=0.33m/s
s2=0.5m
t2=1.8s
v2=0.28m/s
一定
确定被研究的物体
二选
选定参照物
三分析
分析被研究的物体相对于参照物的位置是否发生变化
四判断
相对于所选的参照物,若物体位置没有发生变化,则物体是静止的;否则,就是运动的
一定
明确别研究的物体及其运动状态
二找
分析被研究的物体相对于哪个物体位置发生了变化,相对于哪个物体位置没有发生变化
三断
根据题意确定所选的参照物
一明确
明确实验原理、实验方法和实验过程
二把握
准确把握题意,准确从题图或题表中获取正确、有用的信息
三计算
根据平均速度的计算公式进行计算
四结论
按题目要求分析数据,得出结论
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