第三章 物质的简单运动
一、运动与静止
知能演练提升
ZHINENG YANLIAN TISHENG
能力提升
1.鲁迅在《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.山 B.船 C.流水 D.河岸
2.在行驶的列车上,妈妈叫小孩“别乱跑”,这个“别乱跑”的参照物是( )
A.铁路边的树木
B.远处的房屋
C.车厢里的流动服务员
D.小孩子的座位
3.《龟兔赛跑》新篇:兔子和乌龟自从上次赛跑后,成为了好朋友,于是在以后的旅行中,陆地上兔子背着乌龟跑,在水中乌龟驮着兔子游,兔子和乌龟因此都走得更快更远了,实现了共赢。当兔子背着乌龟在陆地上奔跑时,下列说法正确的是( )
A.以兔子为参照物,乌龟是运动的
B.以乌龟为参照物,兔子是运动的
C.以地面为参照物,乌龟是静止的,兔子是运动的
D.以地面为参照物,乌龟和兔子都是运动的
4.如图所示,两列火车并排停在站台上,小强坐在车厢中向另一列车厢观望。突然,他觉得自己的列车开始缓缓地前进了,但是,“驶过”了旁边列车的车尾才发现,实际上他乘坐的列车还停在站台上。下列说法正确的是( )
A.小强感觉自己乘坐的列车前进了是以站台为参照物
B.小强发现自己乘坐的列车还停在站台上是以坐在旁边的小红为参照物
C.小强发现自己乘坐的列车还停在站台上是以旁边列车的车尾为参照物
D.小强先后不同的感觉是因为他选择的参照物不同而造成的
5.旋转餐厅多数位于摩天大厦或者高塔的顶楼。旋转餐厅之下有轨道,可以使整个餐厅360°旋转,顾客可以一边就餐,一边饱览户外景色。如果以旋转餐厅中某张餐桌为参照物,那么( )
A.就餐的顾客是静止的
B.就餐的顾客是运动的
C.楼下的酒店是静止的
D.周边的建筑是静止的
6.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,以下关于a、b两车相对于房子的运动情况的说法正确的是( )
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
7.
运行中的自动扶梯
右图为一商场运行中的自动扶梯。某一顾客站在上行的自动扶梯上,当我们说该顾客“静止”时,所选的参照物是( )
A.顾客本身
B.扶梯
C.大楼地面
D.随相邻扶梯下行的乘客
8.中国滑雪运动员在温哥华冬奥会上获得女子自由式滑雪空中技巧赛的银牌。右图是运动员在空中飞跃时的情景,在此过程中,以滑板为参照物,运动员是 的;以 为参照物,运动员是运动的。?
9.小丽随父母乘车到上海参观世博会,他们早早进站上了车,小丽转头发现对面的客车上坐着王老师,正准备下车跟老师打招呼时,她感觉自己乘坐的客车开动了,无奈她只好放弃自己的想法,可不大一会儿,王老师乘坐的客车离开了车站,而她乘坐的客车却没有动,小丽认为自己乘坐的客车开动了是以 为参照物,她认为自己乘坐的客车没有开动是以 为参照物。?
10.小强在马路边上拍街景照片,连续拍了两张,如图甲、乙所示。如果以轿车为参照物,树向 运动,卡车向 ?运动;如果以骑自行车的人为参照物,树向 运动。(均选填“左”或“右”)?
探究创新
11.阅读短文,回答问题。
飞机的空中加油
飞机的空中加油技术起源于20世纪,1923年4月,美国曾用两架小型飞机做试验,在飞行中靠人工用手抓住导管进行世界上第一次空中对接加油。现代的飞机空中加油常常是借助于空中加油机在8 000 m以上的高空,即同温层(也叫平流层)进行的。在同温层大气温度基本上不随高度的变化而变化,气流很平稳,现代大型飞机和先进的加油机最佳飞行高度在一万米左右。
实施空中加油通常分为四个阶段:首先是会合,必须保证受油机和加油机不发生相撞,受油机从加油机下方进入,先在加油机锥管9 m以下做加油前编队飞行;然后,再以比加油机快0.6~2.5 m/s的速度慢慢将受油管插入锥管中;第三是加油,最重要的是保持两机的高度、速度、航向、倾角等相对位置的协调一致,双方都小心翼翼地操纵着各自的飞机;加油完毕,受油机缓缓减速,退出加油插头,双机脱离。
(1)飞机加油时,以加油机为参照物,受油机的运动状态是怎样的?
(2)空中加油为什么要在8 000 m以上的高空进行?
(3)若以地面为参照物,两飞机的运动状态是怎样的?
参考答案
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1.B 2.D
3.D 解析: 以兔子为参照物,乌龟的位置没有变化,是静止的,A选项错误;以乌龟为参照物,兔子的位置没有变化,是静止的,B选项错误;以地面为参照物,乌龟和兔子的位置都是变化的,所以都是运动的,C选项错误,D选项正确。
4.D 解析: 小强感觉自己乘坐的列车前进了是以自己旁边的列车车厢为参照物,A选项错误;小强发现自己乘坐的列车还停在站台上是以站台上的不动的物体为参照物,B选项错误;若以旁边列车的车尾为参照物,小强自己乘坐的列车是运动的,C选项错误;小强先后不同的感觉是因为他选择的参照物不同而造成的,D选项正确。
5.A 解析: 判断物体的运动情况只有一个依据,那就是物体与参照物两者之间的位置关系。就餐的顾客与旋转餐厅中某张餐桌之间的位置始终没有改变,因此以旋转餐厅中某张餐桌为参照物,顾客是静止的,故A正确,B错误。楼下的酒店、周边的建筑与旋转餐厅中某张餐桌之间的位置关系在不断改变,因此以旋转餐厅中某张餐桌为参照物,它们是运动的,故C、D错误。
6.D 解析: 从题图中烟囱冒出的烟的飘向,可以判断出风是向左刮,而a车上的小旗飘向左边,即有三种可能:一是a车向左运动但车速小于风速;二是向右运动;三是静止不动。而b车的小旗飘向右边,只有一种情况,那就是一定向左运动且速度大于风速。
7.B 解析: 参照物不能选择被研究的物体本身,故A错误;自动扶梯上的顾客相对于扶梯的位置没有变化,所以顾客相对扶梯是静止的,故B正确;站在上行的自动扶梯上的顾客,相对于大楼地面、随相邻扶梯下行的乘客的位置发生了变化,所以相对于大楼地面、随相邻扶梯下行的乘客是运动的,故C、D错误。
8.解析: 解答有关参照物问题的基本思路:
运动员在空中飞跃的过程中,她与滑板之间的位置关系没有变化,所以以滑板为参照物,她是静止的;如果说她是运动的,则应该寻找与她之间的位置发生变化的物体作为参照物,如地面等。
答案: 静止 地面
9.解析: 事实上,小丽乘坐的客车没有动,而王老师乘坐的客车开动了。小丽感觉自己乘坐的客车开动了,这是以王老师乘坐的客车作为参照物的结果,小丽认为自己乘坐的客车没有开动,这是以地面为参照物的结果。
答案: 王老师乘坐的客车 地面
10.解析: 轿车向左运动,如果选择轿车为参照物,树向右运动,比较甲、乙两幅图发现卡车到了轿车的后面,所以卡车也是向右运动。骑自行车的人相对于地面向右运动,如果以骑自行车的人为参照物,树向左运动。
答案: 右 右 左
11.解析: 通过阅读短文可知,受油机在接受加油机加油时,两飞机必须保持相同的高度、速度、航向、倾角等,所以飞机加油时,若以加油机为参照物,受油机是静止的,若以地面为参照物,受油机和加油机都做匀速直线运动。之所以选择在8 000 m以上的高空加油,是因为 8 000 m 以上的高空为同温层,气流平稳,有利于顺利完成加油过程。
答案: (1)受油机的运动状态是静止的。
(2)在同温层大气温度基本上不随高度的变化而变化,气流很平稳,飞机易控制。
(3)做匀速直线运动。
二、探究——比较物体运动的快慢
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ZHINENG YANLIAN TISHENG
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1.请将下列物体的运动速度正确连线。
2.一座桥长200 m,一列50 m的队伍以2 m/s的速度通过桥,这列队伍全部过桥所用的时间为( )
A.125 s B.100 s
C.25 s D.75 s
3.甲、乙两同学沿平直路面步行,他们运动的路程随时间变化的规律如图所示,下列说法不正确的是( )
A.甲同学比乙同学晚出发4 s
B.4~8 s内,甲、乙同学都做匀速直线运动
C.0~8 s内,甲、乙两同学通过的路程相等
D.8 s末甲、乙两同学速度相等
4.甲、乙两人进行百米赛跑,结果甲比乙超前10 m到达终点。如果让甲从原起跑线往后退10 m起跑,乙仍从原起跑线起跑,两人都保持原来的速度重新比赛,则比赛结果是( )
A.同时到 B.甲先到
C.乙先到 D.不能确定
5.某汽车启动和到达的时刻及对应的里程表(表盘指示为千米数)示数如图所示,则汽车行驶的平均速度是 km/h。?
6.
右图是某汽车通过一平直公路时记录的v-t图像,甲、乙、丙、丁四个过程中,汽车做匀速直线运动的是 。?
7.小明跟随父母乘坐汽车去参观上海世博会,汽车在某公路上做匀速直线运动。下表是小明记录的汽车运行各时刻及对应公路旁路碑的里程数。
时刻
10时
02分
10时
04分
10时
06分
10时
08分
10时
10分
里程数
102 km
104 km
106 km
108 km
110 km
从表中数据可知,汽车的速度是 km/h,合 m/s(保留小数点后一位小数)。在10时05分,公路旁路碑的里程数应是 km。?
8.下表为简化的某高速列车时刻表,请根据列车时刻表,解答下列问题:
站名
里程/km
到站时刻
离站时刻
武汉
0
始发站
19:15
岳阳东
215
20:02
20:04
长沙南
362
20:36
20:38
株洲西
414
20:52
20:53
衡阳东
542
21:19
21:21
韶关
842
22:15
22:16
清远
986
22:45
22:46
广州北
1 023
23:00
终点站
(1)岳阳东至广州北的铁路线长为 km。该列车从岳阳东运行至广州北的时间为 h min。?
(2)该列车从岳阳东运行至广州北的平均速度为多少?(最后结果保留一位小数)
探究创新
甲
9.为了探究小球自由下落时的运动,某物理实验小组的同学用照相机每隔相等的时间自动拍照一次,拍下小球下落时的运动状态,如图甲所示。
(1)可以看出小球在做 (选填“匀速”或“变速”)直线运动,其理由是 。?
(2)图乙中四个速度随时间的关系图像,能反映出该小球下落运动的是 。(选填图中的选项字母)?
乙
参考答案
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1.答案: 如图所示
2.A 解析: 此题的关键是队伍经过的路程应该是桥长和队伍长之和。由速度公式变形可得
t=sv=250m2 m/s=125 s。
3.D 解析: 从题图中可以看出,甲同学在第4 s时开始出发,即甲同学比乙同学晚出发4 s;甲、乙同学的运动路程和时间成正比,做的都是匀速直线运动;在0~8 s内,甲、乙两同学通过的路程相等,都是5.0 m;8 s末两同学通过的路程相等,但乙所用的时间比甲所用的时间多,故甲同学的速度大。
4.B 解析: 设第1次甲用的时间为t,则甲速度为v甲=100mt,乙的速度v乙=100m-10mt=90mt。第2次比赛时,s甲'=100 m+10 m=110 m,s乙'=100 m,因为速度不变,所以甲用的时间t甲'=s甲'v甲=11t10,乙用的时间t乙'=s乙'v乙=10t9。因为11t10<10t9,即t甲'5.解析: 由题图提供的信息可知在这段时间内通过的距离s=120 km,所需时间t=3 h,则汽车行驶的平均速度为v=st=120km3 h=40 km/h。
答案: 40
6.解析: 横坐标表示时间,纵坐标表示速度,汽车做匀速直线运动,说明速度随着时间不发生变化,则只有题图中的乙部分。
答案: 乙
7.解析: 汽车的速度为v=st=2km130h=60 km/h,60 km/h=60 000 m3 600 s≈16.7 m/s。在10时05分,汽车行驶的路程为s=vt=60 km/h×120 h=3 km,里程碑对应的路程为102 km+3 km=105 km。
答案: 60 16.7 105
8.解析: 解答本题应该明确以下几点:
从列车时刻表中明确武汉到岳阳东的路程为215 km,武汉到广州北的路程为1 023 km。列车从岳阳东出发的时间为20:04,到广州北的时间为23:00。
计算平均速度的公式:v=st。
s=1 023 km-215 km=808 km,t=23:00-20:04=2 h 56 min,则
v=st=808km4415 h=275.5 km/h。
答案: (1)808 2 56 (2)275.5 km/h
9.解析: 本题考查对运动类型的判断和理解。题图甲是小球在间隔相同时间的不同位置,从题图中可以看出,越向下间隔越大,说明物体的速度在增加,即小球在做变速直线运动。在题图乙中,A图反映物体的速度随时间的增加而减小,即物体做减速运动;B图反映物体的速度不随时间的变化而变化,即物体做匀速运动;C图反映物体的速度随着时间的增加而增大,即物体做加速运动;D图反映物体的速度随着时间的增加先减小后增大,即物体做变速运动。
答案: (1)变速 在相等的时间内通过的路程不相等
(2)C
*三、平均速度与瞬时速度
四、平均速度的测量
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1.某同学参加百米赛跑,跑前24 m用了4 s,跑完100 m 用了12 s,该同学百米跑的平均速度是( )
A.6 m/s B.8.3 m/s
C.7.15 m/s D.7.75 m/s
2.可以用图像来表示物体的运动状态,如图所示。表示物体运动速度相同的是( )
A.甲、乙 B.甲、丁
C.乙、丙 D.丙、丁
3.小张、小王、小李从同一地点A沿同一道路同时出发,最终都到达地点B,小张驾驶电瓶车以30 km/h的速度匀速前进,小王以5 m/s 的速度跑步匀速前进,小李以每分钟通过 0.6 km 的速度骑自行车匀速前进,则( )
A.小张先到达B地
B.小王先到达B地
C.小李先到达B地
D.三人同时到达B地
4.如图所示,小樱想要估测一只天鹅在空中直线飞翔时的平均速度,她记录下天鹅连续飞行的三段路程,并记录下这三段路程的运动时间,如图所示,则由速度公式可得天鹅在第3段路程中的平均速度为( )
A.10 m/s B.15 m/s
C.20 m/s D.7.5 m/s
5.一辆汽车在平直的公路上行驶了120 km的路程,前半段路程的平均速度为60 km/h,后半段路程的平均速度为40 km/h,则汽车行驶这120 km( )
A.所用时间为2.4 h
B.所用时间为2.6 h
C.平均速度为48 km/h
D.平均速度为50 km/h
6.在公路上行驶的大货车与小轿车的速度之比是3∶5,它们通过的路程之比是1∶3,大货车与小轿车所用的时间之比是( )
A.9∶5 B.3∶2
C.2∶3 D.5∶9
7.六架战机以相同的速度列队飞行,此时,若以战机下面的白云为参照物,战机上的飞行员是 的;若以其中任意一架战机为参照物,其他战机是 的。?
8.百米赛跑过程中的某时刻甲、乙两运动员位置的示意图如图所示。
(1)两运动员中, 的速度较快,因为在相等的时间内该运动员 较大。?
(2)乙运动员的成绩是10 s,他的速度是 m/s。?
9.(2017·广东广州中考)小明看到滑雪运动员从越陡的坡滑下时,越快滑到底端。对此他猜想:“物体离地高度一定时,斜面坡度越大,物体从静止开始滑到底端的平均速度也越大。”请你设计实验验证其猜想。
(1)实验所需的公式: 。?
(2)实验器材:除了如图所示的器材,你还需要的测量工具有 。?
(3)实验步骤(可用画图或文字表述)。
10.如图所示,在测量小车运动的平均速度实验中,让小车从斜面的A点由静止开始下滑并开始计时,分别测出小车到达B点和C点的时间,即可算出小车在各段的平均速度。
(1)图中AB段的距离sAB= cm,测得时间tAB=1.6 s,则AB段的平均速度vAB= cm/s。?
(2)如果小车过了B点才停止计时,则测得的平均速度vAB会偏 。?
(3)实验中应多次测量,每次测量时必须让小车从 由静止开始下滑。?
(4)vBC (选填“>”“<”或“=”)vAC。?
11.郑州快速公交(BRT)已开通运行。某时刻有一辆快速公交车甲和一辆普通公交车乙,从同一路口同时向东匀速行驶。它们的路程随时间变化的图像如图所示,则运行2 min后,甲车相对于乙车向 方向行驶,两车相距 m。?
12.某课外兴趣小组的同学们为了研究蜗牛的运动情况,将蜗牛放在刻度尺上让其沿刻度尺爬行,并每隔10 s拍摄记录一次蜗牛的位置,拼成如图所示的图片。
同学们依据此图片获得数据,列表如下。
照片序号
1
2
3
4
5
6
时间t/s
0
10
20
30
50
路程s/mm
0
12.0
22.2
48.7
(1)请你根据图中的情景,把表格中的内容补充完整。
(2)根据上表的数据,你可以得出蜗牛是做 运动,蜗牛在前 20 s 内的平均速度是 mm/s,整个50 s的平均速度是 mm/s。?
探究创新
13.汽车追尾是高速公路上经常发生的交通事故,其重要原因是遇到意外情况时不能立即停车。研究发现,司机从看到情况到踩刹车需要一段时间,这段时间叫反应时间;在反应时间内汽车要保持原速前进一段距离,这段距离叫反应距离;从踩刹车到车停止,汽车还要前进一段距离,这段距离叫制动距离。如图甲所示。
甲
下表是一个机警的司机驾驶一辆保养得很好的汽车,在干燥的水平公路上以不同的速度行驶时,测得的反应距离和制动距离。
原行驶速度
v/(km·h-1)
反应距离
s1/m
制动距离
s2/m
60
11
20
80
15
34
100
19
54
(1)利用上表数据,算出该司机的反应时间大约是 s(保留两位小数)。?
(2)由这个测试可见, 是影响汽车制动距离的主要因素。?
(3)请在图乙中画出从司机看到情况开始计时,到汽车停止的这段时间内,汽车运动的v-t图像。(不需准确描点)
乙
参考答案
知能演练·提升
1.B 解析: 求平均速度的关键是用跑的总路程除以通过这段路程所用的总时间,所以此题的总路程是 100 m,总时间是12 s。
2.B 解析: 题图甲表示的物体做匀速运动的速度为v=st=30m6s=5 m/s,题图乙表示的物体运动速度逐渐变大,题图丙表示的物体做匀速运动的速度为 3 m/s,题图丁表示的物体做匀速运动的速度为 5 m/s,故B选项正确。
3.C 解析: 由题意知v小张=30 km/h,v小王=5 m/s=18 km/h,v小李=0.6 km/min=36 km/h,由速度公式v=st可知,时间t=sv,由于他们的路程s相同而小李的速度最大,则小李的运动时间最短,小李最先到达B地,故C正确。
4.C 解析: 天鹅在30 s到45 s飞行的总路程s=525 m-225 m=300 m,总时间t=15 s,则天鹅飞翔的平均速度是v=st=300m15 s=20 m/s。故选C。
5.C 解析: 由v=st得前半段路程用的时间t1=s1v1=60km60km/h=1 h,后半段路程用的时间t2=s2v2=60km40km/h=1.5 h,总时间t=t1+t2=1 h+1.5 h=2.5 h,故A、B错误;平均速度v=st=120km2.5 h=48 km/h,故C正确,D错误。
6.D 解析: 由速度的公式可知,时间与路程成正比,与速度成反比。
7.解析: 飞行员相对白云有位置的变化,以白云为参照物,飞行员是运动的;六架战机以相同的速度列队飞行,它们之间没有相对位置的变化,即处于相对静止状态,以任意一架战机为参照物,其他战机是静止的。
答案: 运动 静止
8.解析: (1)在相等的时间内乙运动员通过的路程大,由v=st知,乙运动员的速度较快。
(2)乙的速度v=st=100m10s=10 m/s。
答案: (1)乙 通过的路程 (2)10
9.答案: (1)v=st (2)刻度尺、停表 (3)①如图所示,把木块固定在A点,用刻度尺测出滑块到木板底端的距离;②让滑块从高度为h处由静止释放,用停表测出滑块从释放点到木块底端用的时间;③把木块移动到B点,重复步骤①②;④把木块移动到C点,重复步骤③;⑤计算各次实验的平均速度,检验猜想是否正确。
10.解析: 实验中斜面应选择较小坡度,使物体由静止释放运动到C点用时较长,方便测量时间。
(1)小车运动距离sAB=80.0 cm-40.0 cm=40.0 cm,tAB=1.6 s,小车通过AB段的平均速度vAB=sABtAB=40.0cm1.6s=25.0 cm/s。
(2)如果让小车过了B点才停止计时,会导致时间的测量结果偏大,由公式v=st知,平均速度会偏小。
(3)实验中应多次测量,应保证小车每次通过的距离相等,故每次测量时必须让小车从同一位置由静止开始下滑。
(4)小车从A到C的过程中做加速运动,速度越来越大,故在BC段的平均速度大于AC段的平均速度,即vBC>vAC。
答案: (1)40.0 25.0 (2)小 (3)同一位置 (4)>
11.解析: 甲、乙两车都匀速行驶,从题图中可找出对应的一组路程和时间,分别求出它们的速度:v甲=s甲t甲=40m4s=10 m/s,v乙=s乙t乙=20m4s=5 m/s。由于甲车速度大于乙车速度,所以甲车在整个行驶过程中相对于乙车都是向东行驶的,运行了2 min后,两车相距路程s=(v甲-v乙)t=(10 m/s-5 m/s)×120 s=600 m。
答案: 东 600
12.解析: 由于表格中的“路程”是运动的距离,不是位置距离,所以第四张照片相对于第一张照片“运动的距离”是44.3 mm-10.0 mm=34.3 mm;第六张照片相对于第一张,蜗牛运动的距离是 71.2 mm-10.0 mm=61.2 mm。前20 s内,蜗牛运动的距离是22.2 mm,平均速度v1=s1t1=22.2mm20 s=1.11 mm/s,整个50 s内,蜗牛运动的距离是61.2 mm,平均速度v2=s2t2=61.2mm50 s=1.22 mm/s。
答案: (1)40 34.3(34.2~34.7) 61.2(61.1~61.5)
(2)变速直线 1.11 1.22(或1.23)
13.解析: 由题意知,反应距离是司机从看到情况到开始制动这段时间内汽车以原速度行驶的路程,从表格中可以看出,反应距离11 m、15 m、19 m均是在反应时间内,相应速度下的反应距离,所以由公式可得反应时间;从三组数据可以看出,行驶速度越大,反应距离和制动距离越大,说明速度是影响汽车制动距离的主要因素;司机看到情况后到汽车停止这一过程,汽车先在反应时间内做匀速直线运动,制动后汽车做匀减速直线运动,直到停止。
答案: (1)0.67 (2)车速 (3)如下图所示
