初中物理人教版八年级上册第4节 测量平均速度课后作业题
展开实验原理:利用公式v=eq \f(s,t)计算.
实验器材:斜面、木块、小车、刻度尺、停表、金属片等.
实验方法:利用刻度尺测出物体通过的路程,利用停表测出物体通过这段路程所用的时间,则可利用公式v=eq \f(s,t)计算出物体的平均速度.
注意:斜面的坡度应该小一些.斜坡坡度越大,小车的速度越快,小车运动到底端所用的时间越短,越不易计时,测量时间时的误差就越大,所以为了减小误差,应该减小斜面的坡度.
知识点一 测量平均速度实验注意事项
实验原理:;
实验器材:斜面、小车、金属片、刻度尺、停表。
实验时用 刻度尺 测出小车通过的路程,用 停表 测出小车通过这段路程所用的时间,再用公式计算出小车在该段路程的平均速度。
实验目的:①测量下车下滑时的平均速度;②探究小车在斜面上运动的速度变化特点。
实验步骤:
(1)如图,斜面的一端用木块垫起,使它保持很小的坡度。
(2)把小车放在斜面顶端,金属片放在斜面底端,用刻度尺测出小车车头到金属片的距离s1。
(3)用停表测量小车从斜面顶端滑下到撞击金属片的时间t1。
(4)将金属片移至斜面的中部,小车放在斜面顶端,测出小车车头到金属片的距离s2,然后测出小车由斜面顶端滑下到撞击金属片的时间t2。
(5)记录实验数据并求出相应物理量。
分析与论证:分析表中数据,可得出,我们还可以进一步分析下半段路程的速度,从图中我们可看出下半段的路程,下半段的速度,三次平均速度的大小关系依次是:。
实验结论:小车在从斜面顶端下滑到底端的过程中,速度越来越快。
2.注意事项
(1)金属片的作用是什么?
答:便于测量时间和让小车停止运动。
(2)斜面的坡度为什么不能太小也不能太大?
答:斜面坡度过小,小车可能达不到底部;斜面的坡度过大,记录时间不准确,导致实验误差大。
(3)如何测量小车在下半段的平均速度?
答:先测量全程路程s1,总路程减去上半段路程s2,下半段所用时t2,全程所用总时间t1减去上半段所用时间t2,则
(4)实验中为什么要求多测几组数据。
答:为避免因实验偶然性带给结果的误差,增强实验结论的普遍性。
(5)如何测小车下滑的距离。
答:小车的距离为车头到车头距离,不是斜面的长度。
(6)小车下滑的要求
答:小车从斜面顶端静止释放,且保证每次小车都从同一位置释放。
(7)测量过程能否改变斜面坡度?
答:测量过程中不能改变斜面坡度。
(8)测量中的偏大、偏小问题
答:若小车开始开始滑动后才开始计时,会导致测量时间偏小(偏大/偏小),测量平均速度偏大(偏大/偏小);若过了终点才停止计时,会导致测量时间偏大(偏大/偏小),测量平均速度偏小。
【例1】做“测物体的平均速度”实验,如图,当小车自斜面顶端如图所示位置开始计时,滑至底端如图所示位置时停止计时。以下说法正确的是( )
A.此过程小车的平均速度是1.6cm/s
B.此过程小车的平均速度是1.4cm/s
C.此过程小车的平均速度是1.2cm/s
D.斜面的倾斜度越大越好,可以节省实验时间
【解析】ABC、由图可知,小车从顶端滑到底端所用的时间:t=15:0.3:05﹣15:03:00=5s,行驶的路程:s=8.00cm﹣2.00cm=6.00cm,
则此过程小车的平均速度:v===1.20cm/s。故AB错误,C正确。
D、斜面坡度越小,小车速度变化越慢,小车运动时间越长,因此,斜面应选择较小坡度,这样设计是为了实验中便于测量时间。斜面的倾斜度越大,实验时间越小,不便于测量小车运动的时间,故D错误。
故选:C。
【变式1】小明用如图所示的斜面和正方体木块做“测量物体运动的平均速度”实验,并用频闪照相机记录了木块沿斜面下滑的运动过程.频闪照相机每隔0.5s拍一张照片,照片记录木块在不同时刻的位置如图所示,已知木块的边长是5cm,由图可估算该木块从位置A到位置B的过程中木块的平均速度最接近于( )
A.6cm/sB.13cm/sC.17cm/sD.19cm/s
【解析】已知木块的边长是5cm,由图知,木块滑过得到路程约为35cm,
木块所用时间:t=0.5s×4=2s;
平均速度:v===17.5cm/s,故C更接近实际。
故选:C。
【变式2】小强在“测量小车的平均速度”的实验中,他已经从实验室借到的实验器材有:小车一辆、秒表一个、长木板一块、小木块一个。
(1)他为了完成该实验,还需要的实验器材是 刻度尺 。
(2)实验的原理是 v= 。
(3)为了方便计时,应该使斜面的坡度 较小 (选填“较大”或“较小”)。
(4)经测量,s1=0.9m,s2=0.4m,小车从斜面顶端由静止下滑的过程中,秒表记录如图所示,则小车在s3这段运动过程的平均速度是 0.5 m/s,如果小车还没到终点线就停止计时了,则测得的平均速度将偏 大 (选填“大”或“小”)。
【解析】(1)根据v=可知,测量小车的平均速度需要用秒表测出时间,用刻度尺测出小车通过的距离,题目中已经给出了秒表,因此还需要的实验器材是刻度尺;
(2)实验的原理是:v=;
(3)若要计时方便,应使斜面的坡度较小一些,使小车在斜面上通过的时间更长;
(4)s1=0.9m,s2=0.4m,则s3=0.9m﹣0.4m=0.5m,由图知:t3=1s,
所以小车在s3上的平均速度:
v3===0.5m/s;
如果小车还没到终点线就停止计时了,说明记录的时间会变短,所以根据v=可知测得的平均速度将偏大。
故答案为:(1)刻度尺;(2)v=; (3)较小;(4)0.5;大。
知识点二 现代测速方法
(1)超声波测距离:装置含有超声波发射装置、接收装置、控制器三部分。超声波发射装置发射一段超声波,遇到障碍物后超声波会发生反射,反射回来的超声波会被接收装置接收。当发射装置发射超声波以后控制器便开始记录时间,当接收装置接收到反射回来的超声波以后控制器停止计时,全程总时间为t。因此就可以测出障碍物离发射装置的距离。
超声波测距离:,t代表全程的总时间。
(2)雷达测速:交通警察是采用测速雷达来发现超速并及时提醒司机的.当将测速雷达瞄准行驶车辆时,测速雷达就会显示出该车的瞬时速度,警察就可以判断其是否超速行驶
(3)频闪摄影:又称为连闪摄影,在一个画面上记录物体连续运动过程的记录方法。如图所示
频闪摄影特点:
①每一张频闪照片,都是由多张照片叠加而成的。
②相邻两图之间时间间隔都是相同的。如图所示,若频闪相机每隔0.2s闪一次,则图中影像1和影像2,影像2和影像3、影像3和影像4之间时间间隔都是0.2s。
【例2】如图所示是用照相机所拍摄的某一小球在水中下落的一张频闪照片。已知水池壁上每块瓷砖的高度为a,闪光灯每隔△t时间闪亮一次(即拍摄一次)观察照片,关于小球的运动,以下判断不正确的是( )
A.小球从A位置到C位置的运动是变速运动
B.小球从B位置到D位置的运动是匀速运动
C.小球从A位置到C位置的平均速度为
D.小球通过D点时的速度为
【解析】(1)由题意知,小球从A到B,从B到C的运动时间相等,
由图示可知,小球从A到B,从B到C的路程不相等,
因此小球从A到C做变速直线运动,故A正确;
由图可知,sAC=3a,tAC=2△t,
小球从A到C的平均速度==,故C正确;
(2)由图可知,小球从B到C,从C到D的路程相等,
它们的运动时间相等,因此从B到D小球做匀速直线运动,故B正确,
由图示可知,sBD=2a,tBD=2△t,
小球从B到D的速度v===,故D错误;
故选:D。
【变式3】“频闪摄影”是研究物体运动时常用的一种方法。如图为两个质量相同的甲、乙小球均从位置a竖直下落到位置b的频闪照片。由图可知甲球做 匀速 直线运动,(均选填“匀速”或“变速”),若每隔0.02s拍照一次,并测得ab间的距离是1.80cm,则乙球的平均速度 0.3 m/s。
【解析】(1)甲球在相等时间内通过的路程相同,并且甲做直线运动,所以甲做匀速直线运动;
(2)从位置a竖直下落到位置b乙球所用时间为0.02s×3=0.06s,乙球从a到b通过的路程:s=1.80cm=0.018m;
乙球的速度:v乙===0.3m/s。
故答案为:匀速;0.3。
1.如图是一辆汽车做直线运动的s﹣t图象,对线段OA、AB、BC、CD所表示的运动,下列说法正确的是( )
A.AB段汽车做匀速直线运动
B.BC段汽车运动的平均速度为30km/h
C.CD段汽车做减速运动
D.BC段汽车做匀速直线运动
【解析】A、AB段汽车的路程不随时间而变化,则汽车处于静止状态,故A错误。
B、BC段的平均速度是vBC===45km/h,故B错误;
BC段的s﹣t图象是一条倾斜的直线,所以BC段汽车做匀速直线运动,故D正确;
C、OA段汽车的路程增加,是向前运动的,CD段的汽车路程是减小的,则汽车是往回运动的,所以CD段的运动方向与OA段的运动方向相反,但其s﹣t图象也是一条倾斜的直线,所以CD段汽车做匀速直线运动,故C错误。
故选:D。
2.如图所示甲、乙微型小车的运动记录,两小车均由左向右运动。现利用频闪照相记录两小车的位置,频闪相机每隔0.02s拍一次照,用字母A、B、C、D、E标记小车的位置。下列说法正确的是( )
A.甲做减速运动,乙做匀速运动
B.从A位置运动至E位置甲的平均速度大于乙的平均速度
C.乙运动至D位置时速度为1m/s
D.从D位置运动至E位置甲、乙的平均速度相等
【解析】A、图中,甲车在相同时间内通过的距离变大,做加速直线运动;乙车相同时间内通过的距离相同,故小车做匀速运动,故A错误;
B、由图可知,从A位置运动至E位置甲车的路程小于乙车的路程,时间相同,由v=可得,甲的平均速度小于乙的平均速度,故B错误;
C、乙运动至D位置时路程s=6cm=0.06m,所用时间t=3×0.02s=0.06s,乙运动至D位置时速度v===1m/s,故C正确;
D、从D位置运动至E位置甲车的路程大于乙车的路程,所用时间相同,故甲的平均速度大于乙的平均速度,故D错误。
故选:C。
3.做“测物体的平均速度”实验,如图,当小车自斜面顶端如图所示位置开始计时,滑至底端如图所示位置时停止计时。以下说法正确的是( )
A.此过程小车的平均速度是1.6cm/s
B.此过程小车的平均速度是1.4cm/s
C.此过程小车的平均速度是1.2cm/s
D.斜面的倾斜度越大越好,可以节省实验时间
【解析】ABC、由图可知,小车从顶端滑到底端所用的时间:t=15:0.3:05﹣15:03:00=5s,行驶的路程:s=8.00cm﹣2.00cm=6.00cm,
则此过程小车的平均速度:v===1.20cm/s。故AB错误,C正确。
D、斜面坡度越小,小车速度变化越慢,小车运动时间越长,因此,斜面应选择较小坡度,这样设计是为了实验中便于测量时间。斜面的倾斜度越大,实验时间越小,不便于测量小车运动的时间,故D错误。
故选:C。
4.2019年12月20日长征四号运载火箭,首次执行“一箭九星”发射任务,运载火箭全长约50m,分别从视频中截取火箭发射前和发射后第8s的位置图像如图所示,则火箭发射后8s内的平均速度最接近于( )
A.5m/sB.9m/sC.12m/sD.15m/s
【解析】由题知,火箭长50m。以火箭的顶端与发射架的顶端相比较,由图可知,火箭发射后8s实际上升距离大约1.5个火箭高度,即s≈72m。
平均速度为:v===9m/s
故选:B。
5.“频闪摄影”是研究物体运动时常用的一种实验方法。摄影在暗室中进行,闪光灯每隔一定的时间闪亮一次,底片就记录下这时物体的位置。如图是甲、乙两个网球从左向右运动时的频闪照片,则下列说法正确的是( )
A.甲球运动的时间比乙球短
B.甲、乙两球运动的时间基本相同
C.甲球的运动速度基本保持不变
D.乙球的运动速度越来越小
【解析】AB、闪光灯每隔一定的时间闪亮一次,即摄影的时间间隔是相同的;由图知,甲球被拍摄了5次(所用时间为5个间隔时间),乙球被拍摄了3次(所用时间为3个间隔时间),所以甲球运动的时间比乙球长;故AB错误;
CD、由图知,甲球在相等时间内通过的路程基本相同,所以甲球运动的速度基本保持不变,故C正确;
而乙球在相等时间内通过的路程越来越长,即乙球的运动速度越来越大,故D错误。
故选:C。
6.在“探究小车速度的变化”实验中,斜面AC的长度为120cm,B点是斜面AC的中点。实验时,小玲同学将小车放置在斜面A点,松手后,小车依次通过A、B、C三点的时间(停表每格为1s)如图所示。就小车下滑过程中,下列说法错误的是( )
A.以木块为参照物,小车是运动的
B.为了便于计时,斜面的坡度应较小
C.小车通过全程的平均速度为12.5cm/s
D.小车在AB段的平均速度小于在BC段的平均速度
【解析】A、以木块为参照物,小车的位置发生变化,是运动的,故A正确;
B、斜面坡度小,小车运动速度慢,时间长,便于计时,故B正确;
C、全程的平均速度为:v===15m/s,故C错误;
D、小车做加速运动,故小车在AB段的平均速度小于在BC段的平均速度,故D正确。
故选:C。
7.一物体做直线运动,它在前2s内的平均速度是6m/s,后4s内的平均速度是4m/s,则下列说法中( )
①它前2s内一定做匀速直线运动
②它后4s内的平均速度等于14.4km/h
③它6s内通过了28m的路程
④它6s内的平均速度是5m/s
A.只有①②正确B.只有②③正确C.只有②④正确D.只有③④正确
【解析】
①物体在前2s的平均速度是6m/s,不能证明它前2s一定做匀速直线运动,故①错误;
②后4s的平均速度v2=4m/s=4×3.6km/h=14.4km/h,故②正确;
③物体在前2s内通过的路程:s1=v1t1=6m/s×2s=12m,后2s内的路程是s2=v2t2=4m/s×4s=16m,物体6s通过的总路程s=s1+s2=12m+16m=28m,故③正确;
④物体6s内的平均速度:v==≈4.67m/s,故④错误。
故选:B。
8.如图所示,记录了一辆小汽车在平直公路上行驶的情况,该小汽车做的是 直线运动,它在整个运动过程中的平均速度是 m/s。
【解析】由图可知小汽车每分钟通过的路程是不相等的,所以小汽车做的是变速直线运动,
小汽车的运动路程为3240m,时间为4min,它在整个运动过程中的平均速度是:v===13.5m/s。
故答案为:变速;13.5。
9.为了“探究小车沿斜面下滑时速度的变化”给你提供了如图所示的装置。在测平均速度的实验中(如图),斜面应选择较小坡度,这样设计是为了实验中便于测量。若图中秒表的每格为1s,那么实验中小车通过前半段路程的平均速度为 m/s,小车沿斜面下滑的过程中,速度的变化情况是 。
【解析】由图可知:s=60cm=0.6m,s1=30cm=0.3m,t=5s,t1=3s;
小车通过前半段路程的平均速度:
v1===0.1m/s;
小车通过全程的平均速度:
v===0.12m/s;
比较v1、v2可知:小车沿斜面下滑的过程中,速度越来越快。
故答案为:0.1;速度越来越快。
10.如图所示,是一款运动APP记录的某次跑步者的路线和数据。
(1)由甲图信息可知,此跑步者的步幅(每步距离)为 m,全程的平均速度为 m/s.
(2)利用图甲信息,请给出“配速”的定义: 。
(3)若跑步者的“配速”随时间变化的图像如图乙所示,在t1、t2和t3三个时刻中,运动得最慢是 时刻。
【解析】(1)由甲图可知,跑步者通过的路程为6.60km=6600m,所用步数为7500步,时间为44min=2640s,
则此跑步者的步幅(每步距离)为:=0.88m/步,即步幅为0.88m;
该跑步者全程平均速度:v===2.5m/s;
(2)由图甲信息可得,“配速”的定义为:通过每公里路程所需要的时间。
(3)平均配速是指跑1千米所用的平均时间,此数值越大,运动越慢,此数值越小,运动越快,由图知t1时刻的平均配速值最大,运动速度最慢。
故答案为:(1)0.88;2.5;(2)通过每千米路程所需要的时间;(3)t1。
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