2.4 科学探究:速度的变化
基础训练
知识点1 测量平均速度
1.如图所示是“测量物体运动的平均速度”的实验装置,从斜面顶端到金属片的距离为1.2m。以金属片为参照物,下滑过程中的小车是 的。为了测出小车通过上半段的平均速度,需将 移至斜面的中部;若小车从斜面顶端滑下到撞击金属片的时间是1.2s,则小车通过上半段的平均速度是 m/s。
综合训练
2.如图为小明做“测量物体运动的平均速度”的实验过程,图中的停表(停表每格为1秒)分别表示小车通过斜面A、B、C三点的时刻,B点是全程AC的中点,关于小车通过上、下半段路程所用的时间和平均速度的关系,正确的是( )
A.tABvBC D.vAB3.神舟十号运载火箭全长58m。分别从视频中截取火箭发射前和发射后第10s的位置图像,如图所示。则火箭发射后10s内的平均速度最接近于( )
A.5m/s B.9m/s
C.12m/s D.15m/s
4.据新华社报道,2014年8月20日上午,青奥会赛艇女子双人单桨比赛的最终“奖牌榜”出炉,四川选手罗雅丹与队友潘婕合作,以3分37秒52的成绩获得银牌。赛程全长2000米,如图所示为她们在比赛中的情境。下列四个速度中,比她们的平均速度大的是( )
A.5m/s B.10m/s C.5km/h D.10km/h
5.同学们用图甲玻璃管做了“测量气泡的速度”的实验,该实验的测量工具有
;用测量的数据画出路程时间图像如图乙,分析乙图像中的信息可以得出的结论是 。
6.某物理兴趣小组利用带有刻度尺的斜面、小车和秒表“测量小车的平均速度”,如图所示,图中显示他们测量过程中的小车在甲、乙、丙三个位置及其对应时间的情形,显示时间的格式是:“时,分,秒”。
(1)请根据图示完成下表:
甲至乙 乙至丙 甲至丙
路程 s1= cm s2=64cm s3=90cm
时间 t1=2s t2= s t3=6s
(2)某同学计算甲至丙这个过程的平均速度,采用了下列两种方法计算:方法1:v3=;方法2:v3=(+)÷2.以上两种方法正确的是: (选填“方法1”或“方法2”)。甲至丙的平均速度是 m/s。
(3)分析表中数据,小车全程 (选填“是”或“不是”)做匀速直线运动。
(4)要使小车的平均速度增大,可采用的方法有 (写出一种即可)。
7.如图在斜面上测量小车运动的平均速度。让小车从斜面A点由静止开始下滑,分别测出小车到达B点和C点的时间,即可测出不同阶段的平均速度.
(1)图中AB段的路程sAB= cm,如果测得时间tAB=1.6s。则AB段的平均速度vAB=_____ cm/s。
(2)在测量小车到达B点的时间时,如果小车过了B点才停止计时,测得AB段的平均速度vAB会偏 。
(3)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B点由静止释放,测出小车到达C点的时间,从而计算出小车运动过程中下半程的平均速度。他的做法正确吗? ,理由是: 。
8.某司机驾车前行,突然发现前方80 m处有障碍物。司机从发现险情到刹车制动需要的反应时间为0.75s,这段时间内汽车保持原速前行了15 m。汽车制动后还要继续向前滑行30 m才能停下。求:
(1)汽车制动前的速度是多少?
(2)若司机酒后驾车,反应时间是平时的4倍。请通过计算判断汽车是否撞上障碍物。
经典考题
9.物理实验小组的同学在学习“测量平均速度”时,想测量从斜面上滑下的物体在不同阶段时的平均速度,设计了如图所示的实验装置;让小车从带有刻度(分度值为1cm)的斜面顶端由静止滑下,图中的圆圈是小车到达A、B、C三个位置时电子表的显示时间(圆圈里面的数字分别表示“小时∶分∶秒”),则
(1)该实验是根据公式 进行测量的;
(2)通过分析图中所给信息可以判断:小车从斜面顶端运动到底端的过程中 (选填“是”或“不是”)做匀速直线运动;
(3)小车在AB段运动的路程SAB是 dm;在BC段运动的平均速度vBC是_________m/s;在AC段运动的平均速度vAC是 m/s;
(4)在实验前必须熟练使用电子表,如果小车到达C点还没有停止计时,则会使所测量的运动时间偏 。
10.小新和同学一起用硬纸板搭建了如图所示的轨道,测量小球运动的平均速度。
(1)根据实验原理_________,需要测量的物体量是小球运动的路程和所用的时间。
(2)他们先用钢卷尺对轨道的各段长度进行测量并分段做了标记,因_______的测量误差较大,需多次测量。为保证小球每次通过A点的速度相同,必须用同一小球从左边斜面的________高度由静止释放。要使小球能够通过E点,释放小球的高度应______水平段BD的高度。
(3)从A点开始计时,用电子秒表分别测量小球经过B、C、D、E各点的时间。整理实验数据并记录在下表中。
路段 距离s/cm 运动时间t/s 平均速度v/(m·s-1)
AB 50.00 0.45 1.11
BC 50.00 0.60 0.83
CD 50.00 0.75 0.07
DE 100.00 0.93 0.08
分析表中数据可知,vBC vCD,这是因为小车在运动过程中受_________作用;小球从A点运动到E点的过程中,在______点的速度最小。小球在BD段运动的平均速度为________m/s(计算结果保留两位小数)。
参考答案
1.运动 金属片 0. 5
2.D
3. A 解析:火箭长58m。由图可知,火箭发射后10s实际上升距离为一个火箭的长度,即s=58m,火箭发射后10s内的平均速度为。
4.B 解析:她们双人单桨比赛的速度约为,5km/h≈1.4m/s,10km/h≈2.8m/s,比较可知,比她们的平均速度大的是10m/s。
5.刻度尺、停表 气泡做匀速直线运动,且速度为2.5cm/s
6.(1)26cm 4s (2)方法1 0.15 (3)不是 (4)增大斜面角度
解析:(1)根据图示和表中数据可知,表中第一行数据为路程,第二行数据为时间,并且s1=90cm﹣64cm=26cm,t2=10s﹣6s=4s;(2)方法1计算平均速度是用总路程除以总时间正确;方法2是加起来被2除,那叫速度的平均,错误;甲至丙的路程s3=90cm=0.9m,时间t3=6s,所以甲至丙的平均速度是v3===0.15m/s;(3)由表中实验数据可知,在s1=26m=0.26m,所用的时间t1=2s,所以此路程的平均速度为v1===0.13m/s,全程中小车不是做匀速直线运动;(4)增大斜面角度,减少下滑时间,由速度公式v=可知,在路程一定时,可以增大小车平均速度。
7.(1)40.00 25 (2)小 (3)不正确 所测时间不是运动过程中下半段的时间(或
小车从A点到C点的过程中通过B点时的速度不为0;或小车通过AC段的时间与AB段的时间之差才是下半段BC段的时间)
解析:(1)小车运动距离sAB=80.00cm﹣40.00cm=40.00cm,小车通过AB段的平均速度为;(2)让小车过了B点才停止计时,导致记录的
时间偏大,平均速度会偏小;(3)小车从斜面顶端运动到底端时,从后半段一开始就有一定的速度,而将小车从中间位置开始释放时,后半段一开始的速度为零,因此小明的方案不正确。
8.(1)汽车制动前的速度为;
(2)司机酒后驾车,反应时间为t′=4t,这个反应时间内汽车行驶的路程为
s'=v't=4vt=4×20m/s×0.75s=60m,
这样,直到停下,汽车行驶的路程为
s总=s'+s滑=60m+30m=90m,
因为90m>80m,所以汽车将装上障碍物。
9.(1) (2)不是 (3)4 0.5 0.3 (4)大
10.(1) (2)时间 同一 大于 (3)> 摩擦力 D (4)0.74
解析:小球在下落过程中,存在着能量损耗,为使小球能够通过E点,释放小球的高度应大于水平段BD的高度。由于vBC>vCD,可知小球在BD水平段上运动时的速度是越来越慢,这说明小球在运动过程中受到摩擦力的作用。