第1节 机械运动

机械运动
一、知识点梳理
知识点一：参照物
研究机械运动时，被选作标准的物体（假定为不动，通常选取的静止的物体，大地、树木等），叫做参照物。
知识点二：机械运动的分类
1.机械运动分为直线运动和曲线运动。
2.直线运动又分为匀速直线运动和变速直线运动。
知识点三：速度
物体在单位时间内通过的路程叫做速度，科学上用速度来比较物体运动的快慢。
计算公式：速度=路程/时间；即 计算公式： ；变形 ， 。
二、重难点突破
考点1. 参照物
1.参照物在研究机械运动时，被选作标准的物体（假定为不动，通常选取的静止的物体，大地、树木等）。
2.选取的参照物不同，那么对物体是否运动的判断结果也会不同。
3.由于运动的描述与参照物有关，所以运动和静止都是相对的。
例1.妈妈用电动自行车送小婷上学，途中妈妈提醒小婷“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.从旁边超越的汽车
答案：A
【解析】小婷坐在座位上，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；
小婷相对于路旁的树木、迎面走来的行人、从旁超越的汽车都有位置的变化，即都是运动的。
变式训练：我国已成功实现三次载人航天飞行，在飞船发射升空阶段航天员被固定在座舱内。选取下面哪个物体作为参照物时，航天员在此阶段是静止的（? ）A. 飞船的座舱 B. 天空中的云朵C. 地面上的发射架 D. 太平洋上跟踪监测的测量船
答案：A
【解析】(1)在飞船发射升空阶段航天员被固定在座舱内，航天员和飞船座舱之间没有发生位置的变化，以飞船座舱为参照物，航天员是静止的。
(2)在飞船发射升空阶段，航天员和太空中的云朵(地面上的发射架、太平洋上跟踪监测的测量船)之间发生了位置的改变，以太空中的云朵(地面上的发射架、太平洋上跟踪监测的测量船)为参照物，航天员是运动的。
考点2.机械运动的分类
1.根据物体运动的路线，可以将物体的运动分为直线运动和曲线运动。
2.物体沿直线运动时，如果在相同的时间内通过的路程相等，运动快慢保持不变，这种运动叫匀速直线运动；如果在相同的时间内通过的路程不相等，运动快慢发生了变化，这种运动叫做变速直线运动。
例2.如图所示是一个小球在相同时间间隔里运动情景的大致物理模型图，下列对这个小球的运动情景描述正确的可能是( )
A. 小球从高处自由落 下 B. 小球沿斜面上下运动C. 小球做匀速圆周运动 D. 小球做匀速直线运动
答案：B
【解析】由图得出，在相同的时间间隔内路程先变小、后变大，所以小球的速度是先变小、后变大；A. 小球从高处自由落下，速度将加速下落，故A不符合题意；B. 小球沿斜面上下运动，先是向上沿斜面运动，速度越来越小，到一定高度后又沿斜面向下运动，速度越来越大，故B符合题意；C. 小球做匀速圆周运动，速度大小不变，故C不符合题意；D. 小球做匀速直线运动，相同时间间隔运动的路程都相同，故D不符合题意。
变式训练：如图为运动员百米赛跑的情景，下列说法正确的是( )
A. 人对地面的压力和地面对人的支持力是一对平衡力B. 以地面为参照物，运动员是静止的C. 运动员冲到终点，不能立即停下，是由于人具有惯性D. 运动员跑得越快，到达终点所用时间越长
答案：C
考点3.速度
1.比较物体运动快慢的方法
（1）运动的物体在相同的时间内通过的路程越长，物体运动的越快。
（2）运动的物体在通过相同的路程内所用的时间越少，物体运动的越快。
2.速度：物体在单位时间内通过的路程叫做速度，科学上用速度来比较物体运动的快慢。
计算公式：速度=路程/时间；即 计算公式： ；变形 ， 。速度单位：国际单位制中m/s；运输中单位km/h。
速度单位换算：1m/s=3．6km/h。人步行速度约1．1m/s。它表示的物理意义是：人匀速步行时1秒中运动1．1m。
注：速度公式中，速度、时间、路程三个量的单位必须统一。
3.平均速度：求平均速度可用一段时间内总的路程除以总时间的方法。
例3.在课外实践活动中，用闪光照相机探究纸锥竖直下落的运动情况，照相机每隔0.2s曝光一次。

(1)小芳所在的兴趣小组拍下的照片如图所示，由此可以判断纸锥下落的速度变化情况是_________(填“不变”、“先变大后不变”或“一直变大”).若测得纸锥在A.?B两位置间的实际距离为6.40cm，则此过程中，纸锥的速度为_______cm/s.
(2)小组间交流时，发现不同小组测得纸锥下落的最大速度不同。
①请你猜想影响最大速度的因素是_____________________________(写出一个影响因素).
②为了验证你的猜想，简要的做法是_________________________________.
答案：(1)先变大后不变；16；
(2)①纸锥的质量；
②选择形状相同、质量不同的纸锥从同一高度竖直下落，分别测出它们的最大速度，并分析最大速度与质量的关系。
变式训练一：如图，为一小球从A点沿直线运动到F点的频闪照片，若频闪照相机每隔0.2s闪拍一次，分析可知：小球从A点到F点作的是___________运动(选“匀速直线”或“变速直线”).小球从B点到F点运动的路程是___________cm，平均速度是___________m/s.

答案：变速直线，12.00，0.15
变式训练二：2010年10月沪杭高铁将正式运行，列车最高设计时速可达350千米/时，从杭州到上海只要38分钟，已知杭州到上海的距离为158.7千米，那么列车从杭州到上海的平均速度是___________千米/时(保留一位小数).
答案：250.6.
例4.甲、乙两物体同时同地同方向开始做匀速直线运动，甲的速度大于乙的速度，它们的s-t图像为图所示a、b、c三条图线中的两条，运动5s后甲、乙间的距离大于2m，则（?? ）

A.甲的s-t图一定为图线a B.甲的s-t图可能为图线b
C.乙的s-t图一定为图线c D.乙的s-t图可能为图线a
答案:A
变式训练一：某同学的爸爸携全家驾车去太湖渔人码头游玩，在途经太湖路时，路边蹿出一只小猫，他紧急刹车才没撞到它。如图为紧急刹车前后汽车行驶的v?t图象，根据图象分析不正确的是( )
A. 紧急刹车发生在8:27B. 在8:23～8:27时间段内他驾车匀速前进C. 在8:20～8:30时间段内他驾车的最大速度为60?km/hD. 在8:20～8:30时间段内他驾车的平均速度为60?km/h
答案：D
【解析】从图象可知，速度急剧减小时间是8:27，所以说紧急刹车发生在8:27.故A正确。
三、优化与提高
（一）选择题
1.公路边有一农舍，它的烟囱正冒着烟，插有旗帜的a、b两车在农舍旁的公路上。观察图中旗与烟的情况，判断以下关于a、b两车相对于房子的运动情况的说法中，正确的是( )
A.?a、b两车一定向左运动 B.?a、b两车一定向右运动C.?a车可能运动，b车向右运动 D.?a车可能静止，b车向左运动
答案：D
【解析】由图中的信息可以判断出：因为房子的烟向左飘，所以风是向左吹所以a车运动状态有三种可能?1、向右运动??2、静止??3、向左运动，车速小于风速；因为b车旗向右飘，所以b车只能向左运动，且速度要大于风的速度。
2.甲乘车去北京，乙前来送行。甲看到乙逐渐向后退，而乙对着远去的汽车挥手作别。甲看到“后退的乙”、乙看到“远去的汽车”，则甲、乙所选的参照物分别是（ ?）A. 汽车、地面 B. 地面、汽车 C. 汽车、汽车 D. 地面、地面
答案：A
【解析】(1)乙看到“远去的汽车”，意思是说汽车是运动的，选择的是地面为参照物；
(2)甲看到“后退的乙”，意思是说乙是向后运动的，选择的是汽车。故选A.
3.甲、乙两位同学坐在静止的列车上，在他们之间的水平桌面上放置一只静止的鸡蛋．列车向与甲的朝向相同方向启动时，乙将看到鸡蛋（ ? ）
A．向甲运动 B．向乙运动 C．静止不动 D．在原位置转动
答案：A
【解析】当列车由静止突然向与甲的朝向相同方向启动时，由于鸡蛋还要保持原来的静止的状态，因此乙将看到鸡蛋向甲运动．故选A
4.甲、乙两同学从同一地点同时向相同方向做直线运动，他们通过的路程随时间变化的图象如图所示，由图象可知( )
A. 在0～10s内，甲同学比乙同学运动的快 B. 两同学在距离出发点100m处相遇C. 在10s～20s内，乙同学静止不动 D. 在0～10s内，乙同学的速度为11m/s
答案：AB.
5.如图所示，在小车上放一个玩具小人，用手缓慢拉动小车，车上的小人随车一起向前运动，下列说法正确的是（ ?）
A. 小人相对于桌面是运动的 B. 小人相对于地面是静止的C. 小车相对于桌面是静止的 D. 车上的玩具小人相对于车是运动的
答案：A
【解析】若以桌面为参照物，玩具小人与桌面之间的位置发生了变化，是运动的，故选项A正确，选项C错误。若以地面为参照物，玩具小人与地面之间的位置发生了变化，是运动的，故选项B错误。以车为参照物，玩具小人与车之间的位置没有发生变化，是静止的；故选项D错误。
6.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北运动，看到乙车向南运动．由此可判断（ ）A．甲、乙两车都向南运动B．甲、乙两车都向北运动C．甲车向南运动，乙车向北运动D．甲车向北运动，乙车向南运动
答案：A
【解析】甲车座位上的乘客从车窗看到地面上的树木向北运动，说明甲车是向南运动的，所以选项B、D不符合题意；若乙车向北运动，则甲车座位上的乘客不可能看到乙车向南运动，所以选项C不符合题意．(参照物及其选择【运动的描述】)
二、非选择题
7.“五一”假期，小明一家驾车外出旅游．一路上，所学的运动学知识帮助他解决了不少实际问题．经过某交通标志牌时，小明注意到了牌上的标示如图所示，小明想了想，马上就明白了这两个数据的含义：从交通标志牌到上桥的距离为18 km，通过这段公路时汽车的行驶速度不能超过40 km/h.若小明爸爸驾车通过这段路程用时30 min，则汽车的速度为每小时多少千米？在遵守交通规则的前提下，试计算从标志牌到上桥最快需要用几分钟？
答案:36km/h；27min
8.2015年，我国无人驾驶汽车红旗HQ3将再次进行长途测试，之前的测试中，该车的平均车速约90km/h，合_______m/s，车载高精度GPS系统可对车实时定位，该系统定位时利用了______(选填“电磁波”或“超声波”)，自动行驶过程中，路边树木相对该车是______的。
答案：故答案为：25；电磁波；运动。
9. 在图所示的斜面上测量小车运动的平均速度，让小车从斜面的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，如果测得小车到达B点所用的时间为2s，则AB段的平均速度vAB=_______m/s；若在测量过程中小车过了A点才开始计时，则测得小车在AC段的平均速度vAC会偏_________(选填“大”或“小”).

答案：0.2；大。
10.心电图仪(如图所示)通过一系列的传感手段，可将与人心跳对应的生物电流情况记录在匀速运动的坐标纸上。医生通过心电图，可以了解到被检者心跳的情况，例如，测量相邻两波峰的时间间隔，便可计算出1min内心脏跳动的次数(即心率).同一台心电图仪正常工作时测得待检者甲、乙的心电图分别如图甲、乙所示。若医生测量时记下被检者甲的心率为60次/min.则：

(1)根据甲的心率为60次/min可知，甲每次心跳时间间隔(即甲心电图纸带相邻波峰走纸所用时间)为_________s；
(2)这台心电图仪输出坐标纸的走纸速度大小为多少毫米每秒?
(3)乙的心率为多少次每分钟?
答案：(1)1；(2)这台心电图仪输出坐标纸的走纸速度大小为25mm/s；(3)乙的心率为75次/min.
11.十字路口红绿灯设置的时间长短中包含着许多科学道理。
（1）行人在交通路口过马路时，应注意观察绿灯的剩余时间，否则有可能被“困”在路中央。若绿灯倒计时还剩5s，此时行人要沿斑马线穿过宽20m的马路，则速度至少多大才能安全通过？
（2）汽车遇红灯在路口等待时，通常是不熄火的，这不但会白白消耗能源，同时还会造成环境污染。有研究显示，汽车不熄火等候10s，约需消耗汽油11mL。若在路口等候30s，消耗的汽油质量约为多少？(ρ汽油=0.8×103kg/m3)
（3）红绿灯设置时间的长短需要考虑的因素很多，下列因素中需要考虑的是????????????????????。
A.车流量 B.道路宽度 C.人流量 D.时间段
答案：（1）行人要沿斑马线穿过宽20m的马路，速度至少为4m/s才能安全通过；
（2）若在路口等候30s，消耗的汽油质量约为26.4g；（3）ABCD。
【解析】（1）速度至少为v=st=20m5s=4m/s；
（2）30s消耗汽油的体积V=11mL10s×30s=33mL=33cm3，
消耗汽油的质量m=ρV=0.8×103kg/m3×33×10-6m3=26.4×10-3kg=26.4g；
（3）应根据：车流量、道路宽度、人流量、时间段设置红绿灯的时间，故选ABCD。
12.如图是某城市的地铁设计方案，进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡。为了充分利用能量，上坡前就关闭发动机，利用惯性冲上缓坡。已知火车进站、停站、出站的时间分别为30s、60s、30s，火车车身长300m.火车总质量为800t，火车匀速前进时受到的阻力为火车总重力的10%.

求：(1)火车从火车头进站、停站、到火车尾出站的整个过程中平均速度的大小。
(2)火车在水平匀速直线行驶时受到阻力的大小。
(3)火车出站后以l08km/h速度水平匀速直线行驶时，其牵引力的大小。
答案：(1)火车进站、停站、出站的总时间：t总=30s+60s+30s=120s，
总路程：S总=900m+300m+900m+300m=2400m，平均速度：v=s总t总=2400m120s=20m/s；
(2)由题意可知，阻力：f=10%?G=10%?mg=10%×8×105kg×10N/kg=8×105N；
(3)因为火车匀速直线行驶，受力平衡，所以，牵引力：F=f=8×105N.
答：(1)火车从火车头进站、停站、到火车尾出站的整个过程中平均速度的大小为20m/s.
(2)火车在水平匀速直线行驶时受到阻力的大小为8×105N.
(3)火车出站后以l08km/h速度水平匀速直线行驶时，其牵引力的大小8×105N.