第4节 速度的测量
区间测速
1.所谓区间测速,是指检测机动车通过两个相邻测速监控点之间的路段(测速区间)的平均速度的方法。如图是某交通标志牌,下列说法错误的是 ( )
A.标志牌中的“60”,单位是m/s
B.此段路车速最高不超过60 km/h
C.某小车通过该路段用时4 min,没有超速
D.某小车通过该路段最短用时为234 s
测量物体运动的平均速度
2.在测量小车的平均速度实验中。
(1)实验器材:带刻度的木板、木块、小车、 。
(2)实验原理: 。
(3)小华组装了如图所示的实验装置,让小车从木板的A点由静止释放,分别记录小车到达B点和C点的时间为2 s和3 s。BC段的距离为 cm,则小车在BC段的平均速度为 m/s,在AB段的平均速度为 m/s。通过计算可知,小车沿斜面下滑的过程中,小车的速度在
(选填“增大”或“减小”)。
(4)同学们在组装实验器材时,多次调整斜面的坡度,练习测量小车从斜面顶端滑下的 。
(5)实验前必须学会熟练使用测量工具,如果在实验过程中,小华在小车过了A点才开始计时,则测得的小车全程的平均速度 (选填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。
1.小明在测量小球的平均速度时,让小球从斜面A点由静止滚到C点,并用照相机每隔0.1 s拍摄一次,频闪照片如图所示。下列说法中正确的是 ( )
①小球从A点运动到B点用时0.4 s;
②小球在前0.4 s内通过的路程为4.00 cm;
③小球从A点滚到C点,整个过程的平均速度为1.1 cm/s;
④小球从B点运动到C点的平均速度大于从A点运动到C点的平均速度。
A.①③ B.②③
C.①④ D.②④
2.(2024北京中考)如图所示为一个水滴下落过程的示意图,水滴由A位置下落到B位置,A、B点之间的距离为 cm,所用的时间为0.2 s,依据公式v= 可计算出这个过程中水滴下落的平均速度为 cm/s。
3.如图是苹果下落过程中拍摄的频闪照片,相机每隔0.1 s曝光一次,由此可判断苹果做 (选填“匀速”或“变速”)运动。照片上c与a的间距,所对应的苹果的实际运动路程为1 m,则苹果在ca这段路程上的平均速度是 m/s。
4.(2025沧州期中)如图所示为小明测量平均速度的实验,让小车从带有刻度(分度值为1 mm)的斜面顶端由静止滑下,图中的方框是小车到达A、B、C三点时电子表的显示时间(方框里面的数字分别表示时、分、秒)。
(1)该实验是根据公式 进行测量的。
(2)小车所放的斜面应保持较 (选填“大”或“小”)的坡度,是为了 。
(3)AB段小车运动的平均速度为vAB= m/s,BC段小车运动的平均速度为vBC= m/s。
(4)由计算结果看出,小车在下滑过程中速度越来越 (选填“大”或“小”),小车做的
(选填“是”或“不是”)匀速直线运动;下图所示符合小车运动的速度v随时间t变化的图像是 。
A B C
(5)小红想测小车运动过程中BC段的平均速度,于是将小车放在B点,按下秒表并同时让小车从静止开始下滑,当小车下滑到C点时停止计时。你认为这个方法 (选填“可行”或“不可行”),理由是 。
5.在“探究纸锥下落的快慢”的活动中,小明取两张等大的圆形纸,做成①号纸锥和②号纸锥。
(1)对于纸锥下落前的初始位置,有图甲所示的A和B两种摆放方式,你认为正确的是 。
(2)按正确方式摆放,同时释放,发现②号纸锥先到达地面,说明②号纸锥比①号纸锥快,这是通过相同 比 的方法比较快慢。
(3)小明用频闪照相机拍摄得到①号纸锥的照片,如图乙所示。已知照相机每隔0.25 s曝光一次,①号纸锥的直径为10 cm。
a.纸锥从O点下落到C点的过程中,下落速度的变化情况是 。
b.为测量纸锥从O点下落到C点的平均速度,还需要测出照片中 和
。
c.根据实验估算出纸锥从O点下落到C点的平均速度为 m/s。(保留一位小数)
6.(科学探究)六一儿童节前夕,小明妹妹所在的幼儿园将要举办“亲子滑草”比赛,比赛须知如图甲所示。如何赢得比赛呢 小明邀请学习小组的同学们一起进行专题项目研究,并制定参赛方案。
比赛须知 1.提供同样的双人滑草板。 2.任选一家庭成员与孩子参赛。 3.可任选一草坡,草坡高度一样,坡度不同。 4.到达坡底用时最短的家庭获胜!
甲
乙
(1)通过对“比赛须知”的分析可知,要取得胜利,关键是从草坡上滑到坡底所用时间要短。同学们提出两个观点:
①体重越大,用时越短;
②斜坡越陡,用时越短。
针对以上两个观点,大家讨论:需用木块和木板搭建斜面,如图乙所示;除用大块橡皮泥改变物重;下滑的物体是选用 (选填“小车”或“木块”),理由是
。
(2)实验中,除用秒表测时间外,同学们还可以借鉴“测量物体运动的平均速度”实验中的器材 ,便于更准确测量物体滑到斜面底端所用的时间。
(3)请你从上述两个观点中任选一个,帮助他们设计实验步骤,并陈述你对参赛方案的建议。
【详解答案】
基础达标
1.A
2.(1)秒表 (2)v=
(3)40.0 0.4 0.2 增大
(4)时间 (5)偏大
能力提升
1.D 解析:①小球从A点运动到B点用时0.3 s,故①不符合题意;②小球在前0.4 s内通过的路程为4.00 cm-0.00 cm=4.00 cm,故②符合题意;③小球从A点滚到C点,整个过程的平均速度为v==11 cm/s,故③不符合题意;④小球从B点运动到C点的平均速度为v'==14 cm/s,则小球从B点运动到C点的平均速度大于从A点运动到C点的平均速度,故④符合题意。故A、B、C不符合题意,D符合题意。故选D。
2.20.0 100 解析:由图可知,刻度尺的10 cm之间有10个小格,则该刻度尺的分度值为1 cm,读数时估读到分度值的下一位。A点与零刻度线对齐,B点与20.0 cm对齐,因此A、B点之间的距离为20.0 cm。由v=可得,这个过程中水滴下落的平均速度为v==100 cm/s。
3.变速 5 解析:由频闪照片可以看出,苹果在相同时间内通过的路程越来越大,所以它做的是变速运动;c到a之间有2个时间间隔,即时间为t=0.2 s,苹果在ca这段路程上的平均速度是v==5 m/s。
4.(1)v= (2)小 便于测量时间
(3)0.02 0.05 (4)大 不是 B
(5)不可行 所测时间不是小车BC段所用的时间
解析:(1)实验是测量小车的运动速度,需测量小车的运动路程以及所用的时间,根据v=可求出小车的运动速度,所以本实验的实验原理是v=。(2)斜面的倾角越大,小车在斜面上滑下的速度越大,在斜面上运动的时间越短,不便于测量时间,因此为了便于测量时间,应使它保持较小的坡度,使小车运动得慢些。(3)由图可知,刻度尺的分度值为1 mm,小车从A点运动到B点的路程为sAB=10.00 cm-6.00 cm=4.00 cm,所用时间为tAB=15:35:22-15:35:20=2 s,则小车通过AB段的平均速度为vAB==2 cm/s=0.02 m/s。小车从B点运动到C点的路程为sBC=6.00 cm-1.00 cm=5.00 cm,所用时间为tBC=15:35:23-15:35:22=1 s,则小车通过BC段的平均速度为vBC==5 cm/s=0.05 m/s。(4)根据(3)可知,小车下半段的平均速度大于上半段的平均速度,说明其下滑过程中运动速度越来越大,即小车是加速运动(变速运动),而不是匀速直线运动。如图A,图像是一条平行于时间轴的直线,说明物体做匀速直线运动;图B是一条过原点的倾斜直线,说明物体做加速运动;图C中,物体做减速运动。所以图B所示符合小车运动的速度v随时间t变化的图像。故选B。(5)小红所测时间不是运动过程中下半程的时间;小车从A点到C点的过程中通过B点时的速度不为0;小车通过AC段的时间与AB段的时间之差才是下半程BC段的时间,因此她的做法不可行。
5.(1)A (2)路程 时间
(3)a.速度一直增大
b.纸锥的直径 OC的距离 c.0.3(合理即可)
解析:(1)为了比较纸锥下落的快慢,应把两个纸锥拿到同一高度同时由静止释放;图A中两纸锥的下端高度相同,图B中两纸锥的上端高度相同,而落地时是下端触地,所以应选图A的位置释放,然后记录下落至地面的时间。(2)按正确方式摆放,应是两纸锥的下端高度相同,同时释放,且②号纸锥先到达地面,这是通过相同路程比时间的方法比较快慢。(3)a.根据图示可知,相同时间内,纸锥通过的路程一直增大,说明纸锥的速度一直增大。b.由v=可知,要计算纸锥下落的平均速度,需要知道纸锥下落的实际高度以及纸锥下落的时间,根据频闪间隔时间和频闪次数容易求出纸锥下落的时间,而纸锥从O点到C点实际下落的高度,则需要用到比例尺的知识间接测量,所以还需要测出照片中纸锥的直径和OC的距离。c.根据图示可知,纸锥从O点下落到C点的时间为t=6×0.25 s=1.5 s;已知①号纸锥的直径为10 cm,照片中纸锥下落的高度大约是纸锥的直径的5倍,故纸锥下落的实际高度大约是s=5×10 cm=50 cm=0.5 m;则①号纸锥从O点下落到C点的平均速度为v=≈0.3 m/s。
6.(1)木块 滑草板下滑方式与木块相同,与小车不同,所以选择木块
(2)挡板
(3)示例一:斜坡越陡,用时越短。步骤:①用一木块和木板搭一个斜面,将挡板固定在斜面底端;②用秒表测出另一木块从斜面的某一高度由静止滑下到撞击挡板所用时间t1;③增大斜面的坡度,用秒表测出同一木块从斜面的同一高度由静止滑下到撞击挡板所用时间t2。 建议:若t1>t2,则选择较陡的滑草坡参赛;若t1=t2,则任选一滑草坡参赛;若t1示例二:体重越大,用时越短。步骤:①用一木块和木板搭一个斜面,将挡板固定在斜面底端;②用秒表测出另一木块从斜面的顶端由静止滑下到撞击挡板所用时间t1;③将大块橡皮泥粘在下滑木块上,重复上一实验步骤,测出木块下滑所用时间t2。 建议:若t1t2,则选择体重较重的人和妹妹参赛。