第4节 测量平均速度
知识点 1 平均速度的测量
1.要研究一个物体在运动过程中的速度变化情况,就要测出物体在各段通过的________和通过各段所用的________,用公式________计算出物体在各段的平均速度。
2.在“测量平均速度”的实验中,若测得物体的运动时间比实际值偏大,则测出物体的平均速度( )
A.与实际值相等 B.比实际值偏大
C.比实际值偏小 D.不能确定
3.小军同学利用课上实验装置(如图1所示),采用下列四种方法测定小车沿斜面下滑时的平均速度,其中你认为最好的是( )
图1
A.先选定一段较长的路程,测定小车通过这段路程所用的时间
B.先选定一段较短的路程,测定小车通过这段路程所用的时间
C.先选定一段较长的时间,测定小车在这段时间内通过的路程
D.先选定一段较短的时间,测定小车在这段时间内通过的路程
4.为测量小车的平均速度,小明采用如图2所示的装置,请你根据所学知识,帮助小明完成以下问题:
图2
(1)要完成实验,需要用到的测量工具有__________和________。
(2)实验依据的原理是____________。
(3)若图中时间显示器上每格表示1 s,那么实验中小车通过前半程的平均速度为________m/s,小车通过全程的平均速度为________m/s。
(4)小车沿斜面下滑的过程中,前半程的平均速度________(选填“大于”“等于”或“小于”)后半程的平均速度。
5.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内的平均速度,设计了如图3所示的实验装置;让小车从带有刻度(分度值为1 cm)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(圆圈里面的数字表示“小时:分:秒”)。
图3
(1)该实验是根据公式__________进行测量的。
(2)实验中为了方便计时,应使斜面的坡度较______(选填“大”或“小”)。金属片的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)小车在AB段运动的路程sAB是________dm;小车在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,那么会使所测量的运动速度偏________。
知识点 2 平均速度的应用与计算
6.如图4所示是拍摄的苹果下落过程中的频闪照片,相机每隔0.1 s曝光一次,由此可判断苹果的运动是________(选填“匀速”或“变速”)运动。照片上A与B的间距所对应的苹果的实际运动路程为57 cm,则苹果在这段路程中的平均速度是________m/s。
图4
7.某班同学在用皮尺和停表测平均速度时,四名计时员记录了王军同学跑步通过10 m、20 m、30 m、40 m处所用的时间,并记录在下表中。
路程s/m 10 20 30 40
时间t/s 3.2 5.3 6.8 9.2
根据表中数据计算王军同学下列跑步段的平均速度。(计算结果保留两位小数)
(1)从起点到10 m处的平均速度是________m/s。
(2)从10 m处到20 m处的平均速度是________m/s。
【能力提升】
8.[2020·大庆]如图5所示是一小球从A点沿直线运动到F点的频闪照片。若频闪照相机每隔0.2 s闪拍一次,分析照片可知:小球从A点到F点是做________(选填“匀速”“加速”或“减速”)直线运动,从A点到E点通过的路程为________cm,小球从A点到E点的平均速度为________m/s。
图5
9.用如图6甲所示的玻璃管做“研究气泡运动规律”的实验,该实验的测量工具有________和________;根据测量数据绘制出的路程-时间图象如图乙所示,则气泡上升的速度为________cm/s。
图6
10.如图7所示为A、B两个小球运动过程的频闪照片,闪光时间间隔为1 s,图上数字为闪光时刻编号,图中每一个小格的长度为0.2 m。
(1)小球B在编号3至编号7这段时间间隔内的平均速度vB=________m/s。
(2)小球A在编号1至编号3这段时间间隔内的平均速度v1=________m/s;小球A在编号5至编号7这段时间间隔内的平均速度v2=________m/s。
(3)小球A在编号1至编号7这段时间间隔内的速度逐渐________(选填“变大”或“变小”)。
图7
11.[2020·枣庄]某实验小组在“测量物体运动的平均速度”实验中,让小球从斜面上的A点由静止开始滚下,频闪照相机记录了小球在相同时间内通过的路程,频闪照片如图8所示。
图8
(1)依据频闪照片可判断,小球在做________(选填“加速”“减速”或“匀速”)运动。
(2)若频闪照相机每隔0.2 s拍摄一次,并测得sAB=5 cm,sBC=15 cm,则小球在BC段的平均速度为________m/s,小球在AC段的平均速度为________m/s。
(3)如图9所示,能说明小球在斜面上运动情况的图象是________。
图9
(4)小球在AD段运动过程中,经过时间tAD一半时的速度为v1,经过路程sAD一半时的速度为v2,则v1________(选填“>”“<”或“=”)v2。
12.在“测量物体运动的平均速度”实验中,小球从A处沿斜面由静止开始滚下,频闪照相机记录了小球在相同时间内通过的路程,如图10所示。
图10
(1)实验数据如下表所示,小球在BC段的平均速度为________m/s,CD段的路程为________m,比较AB与BC段的平均速度得vAB________(选填“>”“<”或“=”)vBC。
路程 运动时间 平均速度 经过某点时的
速度
sAB=0.3 m tAB=0.5 s vAB=0.6 m/s vB=1.2 m/s
sBC=0.9 m tBC=0.5 s vBC= vC=2.4 m/s
sCD= tCD=0.5 s vCD=3 m/s vD=3.6 m/s
(2)为进一步探究小球在斜面上运动的速度与时间的关系,根据表中数据作出了v-t图象,如图11所示,假设斜面足够长,小球从A处滚下,经过2 s到达E点(图中未画出),则该小球经过E点时的速度为________m/s。
图11
详解详析
1.路程(s) 时间(t) v= 2.C
3.A
4.(1)刻度尺 停表 (2)v=
(3)0.1 0.12 (4)小于
5.(1)v=
(2)小 使小车及时停下,便于测量时间
(3)4.00 0.3 (4)小
6.变速 1.9
7.(1)3.13 (2)4.76
8.加速 8.00 0.1
9.刻度尺 停表 3
10.(1)0.8
(2)0.5 1.3
(3)变大
11.(1)加速 (2)0.75 0.5 (3)C (4)<
[解析] (1)由频闪照片可知,在相同时间内,小球运动的距离间隔越来越大,所以小球在做加速运动。
(2)如果频闪照相机每隔0.2 s拍摄一次,并测得sAB=5 cm,sBC=15 cm,
则小球在BC段的平均速度:
vBC===0.75 m/s;
AC段的距离:
sAC=sAB+sBC=5 cm+15 cm=20 cm=0.2 m,
AC段所用的时间:
tAC=tAB+tBC=0.2 s+0.2 s=0.4 s,
则小球在AC段的平均速度:
vAC===0.5 m/s。
(3)由(1)知图中小球在做加速运动。
图A中随着时间增加,速度在减小,不符合题意;
图B中随着时间增加,速度不变,不符合题意;
图C中随着时间增加,速度在增大,符合题意;
图D中随着时间增加,速度先减小后增大,不符合题意;
故能说明小球在斜面上运动情况的图象是C。
(4)小球在斜面上做加速运动,小球通过一半路程所用时间超过通过全程所用时间的一半,根据加速时间越长速度越大可知v1<v2。
12.(1)1.8 1.5 < (2)4.8
[解析] (1)由表中数据可得,BC段的平均速度:vBC===1.8 m/s;
由表中数据可得,sCD=vCDtCD=3 m/s×0.5 s=1.5 m;vAB=0.6 m/s<vBC=1.8 m/s。
(2)由小球在斜面上运动的速度与时间的关系图象知,小球的速度与时间成正比(匀加速运动),小球在第1 s时的速度为2.4 m/s,则经过2 s到达E点时小球的速度为4.8 m/s。