第三章 物质的简单运动
四、平均速度的测量
基础过关全练
知识点1 时间的测量
1.下列选项中,正确的是 ( )
A.一节课的时间约为4.5 h
B.百米赛跑的时间约为15.6 min
C.脉搏跳动15次的时间约为2 min
D.雷达电子脉冲600 μs=0.6 ms=6×10-4 s
2.【学科素养·物理观念】(2023陕西西安雁塔二中月考)如图所示,停表的读数为 s。
3.“频闪摄影”是研究物体运动时常用的一种实验方法。某次频闪摄影的频闪光源每秒钟闪光50次,则它每隔 ms闪光一次,每次闪光持续的时间大约为 s,合 μs。
知识点2 平均速度的测量
4.【物理跨体育】小宇同学即将参加县运会百米赛跑,他的体育老师为了有针对性地对小宇进行系统训练,必须测出小宇百米跑中各段速度的变化情况。
(1)为了测量速度,体育老师必须准备的测量仪器有停表和 。
(2)表中为小宇某次百米测试中记录下的各段路程及相应的时间。
路程 20 m 40 m 60 m 80 m 100 m
时间 3.1 s 5.6 s 7.6 s 9.7 s 11.4 s
根据表中数据计算,小宇在 路段的速度最慢,在 路段的速度最快。
A.0~20 m路段
B.20~40 m路段
C.40~60 m路段
D.60~80 m路段
E.80~100 m路段
(3)小宇在这次百米测试中全程的平均速度为 。(结果保留1位小数)
5.(2023湖北天门六校期中联考)测火车速度
提出问题:某次国庆节期间,小芳和同学们乘火车从襄樊回重庆,当火车行至襄渝铁路大巴山冷水隧道前一段平直轨道时,小芳对其他同学说:“我们能否用手边的器材估测火车的速度 ”
进行实验:许多同学参加了测量,他们各自的做法如下:
(1)坐在窗旁的小军不动声色,看着窗外间隔为S的电线杆,并数着自己脉搏跳动的次数,数出每通过两根电线杆时自己脉搏跳动了N次,小军突然宣布:“我已测出火车的速度。”设小军自己平时每分钟脉搏跳动n次。
(2)小强跑到列车驾驶室,回来后笑着说:“我已知道了火车的速度。”
(3)小慧看着自己的手表,从乘务员口中得知每根铁轨长L,数出t秒内铁轨响了N次,小慧说自己的方法可以测火车的速度。
实验方法交流:
(1)小军的测量速度的表达式: ;
(2)小强的测量方法是 ;
(3)小慧的测量方法是 。
6.【实验探究·分析论证】(2023北京一五六中期中)小明在“测量小车的平均速度”实验中,使小车从带刻度尺的斜面上由静止下滑,如图所示。
(1)该实验的原理是 。
(2)AB段距离sAB= cm,小车在BC段平均速度vBC=
m/s。
(3)实验前必须学会熟练使用电子表,如果让小车过了A点后才开始计时,则会使所测AC段的时间偏 (选填“多”或“少”),平均速度偏 (选填“大”或“小”)。
(4)图像中能正确反映小车在斜面上运动情况的是 。
A B C D
能力提升全练
7.(2022四川成都中考,A8,★☆☆)无风的天气,小虹和同学一起用机械停表和刻度尺测量乒乓球下落的平均速度,他们让乒乓球从三楼由静止竖直落到地面。对于实验有关的操作和分析,正确的是 ( )
A.该实验很简单,不必注意操作的安全
B.选择量程为1米的刻度尺来测量路程
C.使用停表前,要先观察停表是否调零
D.所测速度表示乒乓球每一时刻的快慢
8.(2023山东济南高新区期末,10,★★☆)小东在实验能力考查练习时,发现“速度”实验中,在路程相同时,自己的小车比小宇的慢很多。通过观察他认为问题出在斜面的组装方式不同,如图所示。根据这一现象他提出下列四个科学问题,最有探究价值且易于探究的是 ( )
A.物体到达斜面底端的速度与哪些因素有关
B.坡度越大物体到达斜面底端的速度是否越快
C.物体到达斜面底端的速度与斜面坡度的关系
D.物体到达斜面底端的速度与斜面坡度是否有关
9.【学科素养·物理观念】(2022湖北十堰中考,37改编,★☆☆)图中停表读数是 s。
10.(2022陕西韩城期中,16,★★☆)在一次科学探究活动中,小明要测量纸锥下落的速度,他用每隔相等时间拍照一次的相机(相机说明书上的相关描述如下:每秒拍照2次,像成在同一底片上),拍下如图所示的照片,右侧为纸锥从E到F过程的放大图,请回答:
(1)EF段纸锥运动的路程是 cm,EF段纸锥下落的速度是
m/s;
(2)AF段纸锥下落的速度变化情况是 。
11.(2021广东深圳中考,32节选,★★☆)(一)测量平均速度
某同学跑八百米,使用电子表计时,刚开始起跑时示数如图甲,跑到400 m处示数如图乙,跑完800 m时示数如图丙。
(1)该实验的原理是 ;
(2)他前400 m的平均速度是 ;
(3)他前400 m的平均速度 后400 m的平均速度(选填“大于”“等于”或“小于”)。
12.【实验探究·设计实验】(2022山西中考,35,★★★)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,比赛须知如图所示。为了赢得比赛,他们全家进行了讨论。小明认为:高度一定,越陡的坡用时应越短,要选择最陡的坡;妈妈认为:体重越大,滑行用时越少,应让体重最大的爸爸和妹妹参加。请你选择小明或小明妈妈的观点设计一个实验进行探究,为优化参赛方案提供建议。
(1)实验器材: 。
(2)实验步骤:
。
(3)实验结论:
。
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! 成长幼儿园感谢您的参与!
素养探究全练
13.【科学探究】物理兴趣小组活动课上,老师请同学们测量一下小薛同学从家骑自行车到学校这段路程的平均速度。老师提供的器材有一把量程为15 cm的直尺、一根3 m长的无弹性棉线、一个可固定在车轮上能测量圈数的传感器、一只手表。请你利用上述器材设计一个实验方案,帮同学们测出骑行这段路程的平均速度。要求:
(1)写出主要实验步骤和需测量的物理量;
(2)写出平均速度 的数学表达式(用测量量表示)。
答案全解全析
基础过关全练
1.D 一节课的时间约为45 min,故A错误。百米赛跑的时间约为15.6 s,故B错误。脉搏跳动频率一般在75次/分钟左右,故C错误。600 μs=600×10-3 ms=0.6 ms=0.6×10-3 s=6×10-4 s,故D正确。
2.337.5
解析 由图知,在停表的小表盘上,1 min中间有两个小格,所以一个小格代表0.5 min,指针在“5”和“6”之间,偏向“6”一侧,该停表的读数为5 min 37.5 s=337.5 s。
3.20 103
解析 频闪光源1 s闪光50次,则两次闪光相隔的时间为t= s=0.02 s=0.02×1 000 ms=20 ms;每次闪光持续的时间大约为 s=×106 μs=103 μs。
4.(1)刻度尺 (2)A E (3)8.8 m/s
解析 (1)为了测量速度,需要利用刻度尺测量运动的路程,利用停表测量所用的时间。
(2)表中数据中,各段的路程相等,0~20 m路段用的时间为3.1 s,在20~40 m路段用的时间为5.6 s-3.1 s=2.5 s,在40~60 m路段用的时间为7.6 s-5.6 s=2 s,在60~80 m路段用的时间为9.7 s-7.6 s=2.1 s,在80~100 m路段用的时间为11.4 s-9.7 s=1.7 s。可见在0~20 m路段用的时间最长,在80~100 m路段用的时间最短,由v=可知,在0~20 m路段的速度最慢,在80~100 m路段的速度最快。
(3)小宇百米成绩,即跑百米所用的时间t=11.4 s,小宇在这次百米测试中全程的平均速度 ==≈8.8 m/s。
5.(1)v车= (2)观察列车上的速度计的示数知道列车的速度
(3)铁轨响了N次,表示走过的路程为S=(N-1)L,再用公式v车==计算出列车的速度
解析 (1)小军脉搏跳动1次的时间为×60 s,脉搏跳动了N次的时间t=×60 s×N= s,两根电线杆之间距离为S,所以列车的速度为v车===。
(2)小强的测量方法是观察列车上的速度计的示数知道列车的速度。
(3)小慧数出t秒内铁轨响了N次,表示走过的路程为S=(N-1)L,所以列车的速度为v车==。
6.(1)= (2)40.0 0.500 (3)少 大 (4)B
解析 (1)测量小车的平均速度,需测量小车运动的距离和运动的时间,再通过计算得出小车的平均速度,实验的原理是 =。
(2)由图得,刻度尺的分度值为0.2 dm,AB段距离sAB=10.00 dm-6.00 dm=4.00 dm=40.0 cm,小车在BC段的距离为sBC=6.00 dm-1.00 dm=5.00 dm,时间为tBC=1 s,平均速度===5.00 dm/s=0.500 m/s。
(3)让小车过了A点后才开始计时,则会使所测AC段的时间偏少,AC段的距离不变,由=得,AC段的平均速度偏大。
(4)由图知小车在斜面上的速度越来越大,A图表示小车做匀速运动,B图表示小车做速度越来越大的运动,C图表示小车静止,D图表示小车做匀速运动,故选B。
能力提升全练
7.C 让乒乓球从三楼由静止竖直落到地面,位置比较高,要注意操作安全,故A选项错误。三楼高度大约有10米,选择量程为1米的刻度尺来测量不方便,应用量程为10米的卷尺测量,故B选项错误。使用停表前,要先观察停表是否调零,故C选项正确。所测速度表示乒乓球的平均速度,故D选项错误。
8.C 在小东和小宇的组装方式中,斜面的长度相同,斜面的坡度不同,故可以提出可探究性的问题是物体到达斜面底端的速度与斜面坡度的关系,故C正确,A、B、D错误。
9.338.5
解析 由图可知,小表盘的指针在“5”和“6”之间,偏向“6”一侧,因此停表读数为5 min 38.5 s=338.5 s。
10.(1)20.0 0.400 (2)先变大后不变
解析 (1)由图可知,刻度尺的分度值为1 cm,E到F的距离为80.0 cm-60.0 cm=20.0 cm=0.200 m,照相机每秒拍照2次,则纸锥通过EF段的时间t=0.5 s,则纸锥下落的速度v===0.400 m/s。
(2)相邻的两个位置之间的时间相等,由图可知,从A到D的过程中,相邻两个位置之间的距离变大,从D到F纸锥下落的过程中,相邻两个位置之间的距离不变,根据v=可知,速度先变大后不变。
11.(1)= (2)5 m/s (3)大于
解析 (1)测量平均速度的原理是=。
(2)由图甲和乙知,通过前400 m的时间t=1 min 20 s=80 s,所以前400 m的平均速度===5 m/s。
(3)由图乙和图丙知,后400 m的时间t'=2 min 52 s-1 min 20 s=1 min 32 s=92 s,因为t
解析 (一)选择小明的观点设计实验:
(1)实验器材:两个木块、木板、停表、金属片。
(2)实验步骤:①用一木块和木板设计一个斜面,将金属片固定在斜面底端;②用停表测出另一木块从斜面某一高度由静止滑下到撞击金属片所用时间t1;③增大斜面的坡度,用停表测出同一木块从斜面同一高度由静止滑下到撞击金属片所用时间t2。
(3)实验结论:若t1>t2,选择较陡的草坡参赛;若t1=t2,任选一草坡参赛;若t1
(1)实验器材:两个木块、木板、停表、大块橡皮泥、金属片。
(2)实验步骤:①用一木块和木板设计一个斜面,将金属片固定在斜面底端;②用停表测出另一木块从斜面顶端由静止滑下到撞击金属片所用时间t1;③将大块橡皮泥粘在下滑木块尾部,重复上一实验步骤,测出木块下滑所用时间t2。
(3)实验结论:若t1>t2,选择体重较轻的人和妹妹参赛;若t1=t2,任选一人和妹妹参赛;若t1>t2,选择体重较重的人和妹妹参赛。
素养探究全练
13.(1)见解析 (2)=
解析 (1)实验步骤:①记下车轮在路上转动一周的距离,利用无弹性棉线得出车轮的周长,将与车轮周长相同长度无弹性棉线对折2次,利用量程为15 cm的直尺测出对折后的长度为L0;②用手表测量从家骑自行车到学校所用时间t,通过传感器读出从家到学校转动的总圈数n。
(2)根据对折2次可知对折后的长度L0为总长度的,则车轮的周长L=4L0,所以总路程为s=nL=n×4L0=4nL0,小薛的平均速度为 ==。
