第一章 机械运动
第3节 运动的快慢
教材知识全解
知识点一 比较物体运动快慢的方法
1.通过相同的路程比较时间
如图1-3-1甲,通过相同的路程,谁用的时间少,谁就快;谁用的时间多,谁就慢。
2.经过相同的时间比较路程
如图1-3-1乙,经过相同的时间,谁通过的路程长,谁就快;谁通过的路程短,谁就慢。
例1 体育课上,甲、乙、丙三位同学进行百米赛跑,他们的成绩如下表所示:
参赛者
甲
乙
丙
成绩(s)
14.2
13.7
13.9
则获得第一名的是_________同学,比较方法是___________________________________________。
解析 由题意知:甲、乙、丙三位同学的路程相同,因此用时少的跑得快;由表中数据知:乙用的时间最少,所以乙跑得最快。
答案 乙通过相同的路程比较运动时间
知识点二 速度
1.定义:在物理学中,把路程与时间之比叫做速度。
2物理意义:速度是用来表示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,速度越大,表明物体运动得越快。
3公式:v=,其意义为:
速
s=vt:已知速度和时间求路程
4两个变形公式
t=:已知路程和速度求时间
5.单位:在国际单位制中,速度的单位是“m/s”,读作米每秒;交通运输中速度的单位常用“km/h”,读作千米每小时;它们之间的换算关系为:1m/s=3.6 km/h,换算过程如图1-3-2所示。
注意
使用速度公式应注意两个方面
(1)同体性:三个物理量必须对应于同一物体的同一运动过程。
(2)统一性:运算中单位要统一,且单位参与运算过程。
例2 当卡车速度计指针如图1-3-3所示时,车速为_______ km/h,合_______ m/s;按此速度匀速行驶360 km,所需时间为______ h。
解析 由卡车速度计可以出卡车的速度v=72 m/h=72 ×m/s=20m/s。卡车按此速度行驶360 km所用的时间t===5h。
答案 72 20 5
知识点三 匀速直线运动和变速运动
1.机械运动的分类
2.匀速直线运动和变速直线运动
匀速直线运动
变速直线运动
概念
物体运动速度保持不变的直线运动
物体运动速度变化的直线运动
事例
平直轨道上匀速行驶的火车、匀速上升的电梯等
空中直线下落的雨滴、刚出站的火车等
特点
运动过程中,沿直线运动,速度大小和运动方向每时每刻都不发生改变
运动过程中,沿直线运动,速度大小发生改变,运动方向不改变
速度
计算
用求速度
用求出路程s(或时间t)内的平均速度
理解
不认为速度跟路程成正比,跟时间成反比,只能认为速度在大小上等于路程和时间的比值
(1)平均速度用来粗略地描述物体做变速运动的平均快慢程度
(2)计算平均速度时,公式中的路程s和时间t一一对应,不能冠李戴,因不同路程(或时间)内的平均速度不同,故计算平均速度时一定要指明是哪段路程(或时间)内的
(3)平均速度不等于速度的算术平均值,全程的平均速度也不等干各段平均速度的算术平均值
拓展
用路程-时间图象和速度-时间图象都可以表示做匀速直线运动的物体的速度。例如:一个物体以10 m/s的速度做匀速直线运动,可以分别用图1-3-4甲(s - t 图象)和图乙(v - t图象)表示。
例3如图1-3-5所示,记录的是甲、乙两辆车在平直的公路上的运动情况,在全程1200 m的运动中,
________车做匀速运动(选填“甲”或“乙”),速度是_________ km/h。
解析 由图知,甲车在相同的时间内通过的路程相同,乙车在相同的时间内通过的路程不同,因此甲车做与速直线动,乙车做变速直线运动;甲车在40s。内通过的路程为1200m,则甲车的速度:v===30 m/s=108 km/h。
答案 甲 108
基础闯关全练
知识点一 比较物体运动快慢的方法
1.如图1-3-1所示,是“森林动物运动会”中龟兔赛跑的情景。在比赛开始后,观众通过比较_________
______________。跑在前面的兔子运动快;由于兔子麻痹轻敌,中途睡了一觉,“裁判员”通过比较______________________判定最先到达终点的乌龟运动快。
知识点二 速度
2.下列有关速度的说法中正确的是( )
A.速度大的物体运动得一定快 B.速度大的物体运动的路程一定多
C.速度大的物体所用的时间一定少 D.速度大的物体运动的路程一定多,所用的时间一定少
3.图1-3-2中所示的是一辆桑塔纳小轿车的速度表,可知该汽车此时的速度为_______ km/h,按照这个速度走完400 m的路程需要_________s。
4.某城市中心路段汽车限速为40 km/h。一位女士因开车超速被警察罚款,如图1-3-3是警察和这位女士的一段对话。请你利用所学的物理知识,帮助警察向这位女士解释被罚款的原因。
知识点三 匀速直线运动和变速运动
5.下列运动是匀速直线运动的是( )
A.刚刚开动的汽车 B.被抛出去的石块从空中落向地面
C.在平直的轨道上匀速行驶的汽车 D.从树上自由落下的苹果
6.一个做匀速直线运动的物体,4秒钟内通过20米的距离,那么,它在前2秒钟内速度一定是( )
A.80米/秒 B.10米/秒 C.5米/秒 D.无法确定
7.刘芬从郑州乘坐某次航班到昆明旅游,在郑州新郑机场起飞的时间是8:00,抵达昆明长水机场的时间是10:45,飞机飞行路程约为1570km。求:
(1)飞机全程飞行的时间;
(2)全程飞行的平均速度。
能力提升全练
一、选择题
1.“频闪摄影”是研究物体运动时常用的一种实验方法,下面四个图是小严同学利用频闪照相机拍摄的不同物体运动时的频闪照片(黑点表示物体的像),其中可能做匀速直线运动的是( )
2.北京时间8月2日,2015田径世锦赛,男子100米决赛,博尔特以9.79秒的成绩夺得金牌,如图1-3-4所示,关于运动的快慢,有如下几种说法:
①观众用“相同时间比路程”的方法比较运动的快慢
②在终点,裁判用“相同路程比时间”的方法比较运动的快慢
③物理学上用观众的方法来比较运动的快慢
④物理学上用裁判的方法来比较运动的快慢
以上说法中正确的是( )
A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.①③④
二、填空题
3.如图1-3-5所示,野兔在草地上以10 m/s的速度向前方50 m处的树洞奔逃,秃鹰在野兔后方110 m处以40 m/s的速度贴地面飞行追击野。秃鹰飞到树洞处所需时间是________ s,野兔___________(选填“能安全”或“不能安全”)逃进树洞。
三、计算题
4.爆破用的导火线的长度是0.8 m,燃烧速度为0.2 m/s,某人点燃后以5 m/s的速度跑开,请通过计算确定,他能否跑到距爆破点500 m的安全区?
直击中考
一、选择题
1.(2019湖北武汉江夏期中)下列四个选项中平均速度最大的是( )
A.航模飞行器以11 m/s的速度飞行 B.汽车以50 km/h的速度在公路上行驶
C百米赛跑中运动员用10 s跑完全程 D.从30 m高处竖直下落的物体用了2.5s
2.(2018河南南阳邓州期中)一辆汽车在从甲地到乙地的过程中,若前一半时间的平均速度为20 m/s后一半时间的平均速度为30 m/s,则汽车在整个运动过程中的平均速度为( )
A10 m/s B.24 m/s C.25 m/s D.50 m/s
3.(2018山东滨州中考)如图1-3-6记录了甲、乙两辆汽车在平直公路上行驶时,在某段时间内的运动过程。关于甲、乙两车的运动情况,说法错误的是( )
A.前10s内甲车运动的路程大于乙车运动的路程
B.乙车到达600m处所用时间大于甲车到达此处所用时间
C.乙车在做匀速直线运动
D.甲、乙两车在40s内的平均速度相同
二、填空题
4.(2017吉林中考)图1-3-7是小明某次步行后手机“微信运动”功能记录的数据。如果小明此次步行时间是3000 s,步长是0.5 m,那么他步行的速度是________ m/s;若以手机为参照物,小明是_______的。
5.(2019江苏扬州中考)小明坐在一列从扬州开往启东的动车上,看到窗外的树向后退,他是以__________为参照物的。小明想测动车的速度。在路上动车通过一座大桥,已知大桥长1000 m,小明从上桥到离开桥,小明通过大桥的时间是20 s,则动车速度是了________ m/s,已知车长150 m,则动车全部通过大桥所行驶的路程是_________ m,所需要的时间是_________ s。
三、计算题
6.(2019青海师大附中期中)一列火车长200米,用20 s的时间穿过了一条100米的隧道,该列车如果以这样的速度通过长为3.4 km的大桥,要用多长时间?(8分)
参考答案及解析
基础闯关全练
1.答案 相同时间内通过的路程 相同路程所用的时间
解析 “兔子”和“乌龟”是同时、同地出发的,某一时刻“观众”看到“兔子”跑在前面说明相同的时间“兔子”通过的路程长,是通过比较相同时间内通过的路程来比较运动快慢的;“裁判员”是记录时间的,记录“兔子”和“乌龟”运动相同路程所用的时间,是通过比较相同路程所用的时间来比较运动快慢的。
2.A 速度是表示物体运动快慢的物理量,速度大的物体运动得一定快,故A选项正确。路程长短取决于速度和时间,所用时间的长短取决于速度和路程,分析可知B、C、D选项错误。
3.答案 90 16
解析 观察速度表可知,此时的速度v=90 km/h=25 m/s按照这个速度走完400 m的路程需要的时间t===16s。
4答案 见解析
解析 该女士不明白速度的物理意义,60千米每小时指的是汽车行驶的速度,而不是汽车一个小时所通过的路程。因为60 km/h>40 km/h,所以被罚款。
5.C 刚刚开动的汽车是加速运动,速度改变;从树上自由落下的苹果,速度越来越大;被抛出去的石块从空中落向地面,速度时刻改变,故A、B、D选项均不符合题意。在平直的轨道上匀速行驶的汽车,是匀速直线运动,故C选项符合题意。
6.C 物体4秒钟内运动的速度:v===5 m/s。由于物体做匀速直线运动,故物体在前4秒内的速度不变,所以它在前2秒钟内的速度为5m/s。
7.答案 (1)2.75 h (2)570.9 km/h
解析 (1)根据飞机的起飞时间为8:00,抵达昆明长水机场的时间是10:45,可得飞机全程飞行的时间t=10:45-8:00=2h45min=2.75h;(2)全程飞行的平均速度v==≈570.9 km/h.
能力提升全练
一、选择题
1.B 四个图中,只有B中相邻两点间的距离相等并且所有点都在同一直线上,则物体可能做匀速直线运动。
2.A 比赛时,观众看到跑在前面的运动员跑得快,观众是根据相同时间内的路程大小得出结论的。在终点,裁判是看谁先到达终点,先到达终点的运动员跑得快,裁判是在路同的情况下,比较运动时间的长短得出结论的。在物理学中,一般根据单位时间内通过的路程,即根据相同内的路程的大小来判断物体运动的快慢,即用观众的方法来比较运动的慢。
二、填空题
3.答案 4 不能安全
解析 秃鹰到树洞的距离s1=s0+s兔=110 m+50 m=160m。秃鹰的速度v1=40 m/s,秃鹰飞到树洞的时间=4s。野兔到树洞的距离s2=s兔=50m,野兔的速度v2=10 m/s,野兔到树洞的时间t2==5s。因为t1<t2,所以在秃鹰到达树洞时,野兔还没能逃进树洞,野兔是不安全的。
三、计算题
4.答案 见解析
解析 方法一:导火线燃烧完所用时间:=4 s;
人跑到安全区需用的时间:t2==100 s;因为t1<t2,所以他不能跑到安全区。
方法二:导火线燃烧完所用时间:=4 s;
人在时间t1内能通过的路程s2=v2t1=5m/s×4s=20m<500m,所以他不能跑到安全区。
方法三:人跑到安全区需用的时间:t2==100 s;经100s导火线燃烧的长度:s1=vlt2=0.2m/s×100s=20m>0.8m,所以他不能跑到安全区。
直击中考
一、选择题
1.B 计算出四个选项的平均速度依次为:11m/s、13.8ym/s、10m/s、12m/s
2.C 设总时间为t,则前、后一半的时间均为,由v=可得,前、后一半时间的路程分别为s1=v1t1=v1×=,,汽车运动的总路程s=s1+s2=,
全程平均速度v==。
3.C 由图知,前10s内甲车和乙车运动的路程分别为300 m、200 m甲车运动的路程大于乙车运动的路程,故A正确;由图知,甲车到达600 m处所用的时间为20 s,乙车到达600 m处所用的时间大于20 s,故B正确;由图知,在相同的时间内乙车通过的路程在变大,说明乙车在做变速运动,故C错误;甲、乙两车在40 s内通过的路程都为1200 m,则根据可知甲、乙两车在40s内的平均速度相同,故D正确。选C。
二、填空题
4.答案 240s
解析 火车过隧道的路程:s1=L隧道+L火车=100m+200m=300m,
火车的速度v==。火车过桥的路程:s2=L桥+L火车=3400 m+200 m=3600m,
火车过桥的时间:。
5.答案 1 静止
解析 t=3000s,s=6000×0.5m=3000m,=1 m/s。以手机为参照物,小明的位置没有发生改变,所以是静止的。
三.计算题
6.答案 自己(或动车) 50 1150 23
解析 小明以自己(或动车)为参照物时,车窗外的树木与自己(或动车)之间的相对位置是不断变化的,故观察到树木是运动的。
动车的速度:
动车全部通过大桥所行驶的路程:s=s桥+s车=1000m+150m=1150m
由得,动车全部通过大桥所需要的时间:。