
1.知道比較物體運動快慢的三種方法,能用速度描述物體的運動;
2.能用速度公式進行簡單的計算;
3.知道并理解勻速直線運動的概念,學(xué)會用圖像描述勻速直線運動;
4.粗略研究變速直線運動,能用平均速度描述變速直線運動的快慢。
【基礎(chǔ)知識】
知識點一、速度
1.比較物體運動快慢的三種方法
(1)在運動路程相同情況下,比較所用時間,所用時間短的運動得快(裁判的比較方法)
如圖甲所示,兩輛汽車通過相同的路程,紅車用時45min,綠車用時30min,說明綠車運動得快。
(2)在運動時間相同情況下,比較經(jīng)過的路程,經(jīng)過路程長的運動得快(觀眾的比較方法)
如圖乙所示,百米比賽場上,運動員從同一起點出發(fā),在相同時間內(nèi),跑到最前面的運動員(運動路程最長)運動的最快。
在利用上述方法比較物體運動快慢時,我們先控制時間和路程兩個量中的一個不變,研究另一個量和物體運動快慢的關(guān)系,最后得出結(jié)論。
(3)在運動路程和時間都不相同時,為了比較物體運動快慢,在物理學(xué)中,常采用“相同時間比路程”的方法,也就是將物體運動的路程除以所用時間,即換算成“在單位時間內(nèi)物體通過的路程”。
2.速度
(1)定義:物理學(xué)中,把路程與時間之比叫做物體運動的速度。
(2)公式:
變形公式:。
比值定義法
用兩個物理量的比值定義一個新的物理量的方法叫做比值定義法。速度就是用路程和時間這兩個物理量的比值來定義的,且速度的單位也是路程單位和時間單位的比值。后面我們將要學(xué)到的密度也是這樣定義出的物理量。
(3)物理意義:是描述物體運動快慢的物理量。在數(shù)值上,等于物體在單位時間內(nèi)通過的路程。這個數(shù)值越大,表明物體運動得越快;這個數(shù)值越小,表明物體運動的越慢。
(4)單位及換算:在國際單位制中,速度的單位是米每秒,符號是m/s,或者m·s-1,速度單位是由長度單位和時間單位組合而成的組合單位。
在交通運輸中,速度的單位常用千米每小時(km/h)表示。這兩個單位換算關(guān)系是:1m/s=3.6km/h。
對速度公式的理解
1.速度公式中的v、s和t三個物理量,必須是同一個物體在同一運動過程中的速度、路程和時間。
2.速度的大小時由路程與時間的比值決定的,不能說“速度與路程成正比”或“速度與時間成反比”。
3.計算時代入的數(shù)據(jù),應(yīng)包含數(shù)字和單位兩個部分。
4.在用公式進行計算時,要注意單位的對應(yīng)搭配,“千米”和“時”搭配,“米”和“秒”搭配,組合成的速度單位分別是“千米/小時”或“米/秒”。
汽車速度表
如圖所示是汽車表的表盤,它既可作為速度表,也可作為里程表。
(1)一般汽車里程表有兩個,一個可以清零,一個不可以清零。圖中不可清零的里程顯示的是“398249”,表示這輛車從出廠到現(xiàn)在走過的路程(單位為千米);可清零的里程表顯示數(shù)字為“49.8”,表示該車從上次清零后到現(xiàn)在走過的路程(單位為千米)。
(2)表盤指針指示的是當前的車速,單位是千米/小時(km/h),如圖可知當前車速為50km/h。
(3)生活中的速度
普通人步行的速度約為1.1m/s,人類奔跑的最高速度約為10m/s,而獵豹奔跑的最高速度能超過30m/s;平時騎自行車的速度約為5m/s;市區(qū)內(nèi)小轎車的速度約為15m/s,高速公路上小轎車的速度約為33m/s。
(2022·湖北省直轄縣級單位·八年級期末)小超和小牟周末約好一起去公園游玩,小超和小牟家距離公園的路程之比為3∶5,他們一起分別從各自的家里出發(fā),小超到達公園用了12min,小牟到達公園用了10min,則他們的速度之比為( )。
A.2∶1B.1∶2C.25∶18D.2∶5
【答案】B。
【解析】他們的速度之比 ;
故選B。
知識點二、勻速直線運動
1.機械運動的分類
2.勻速直線運動
(1)定義:物體沿直線且速度不變的運動,叫做勻速直線運動。
勻速直線運動是最簡單的機械運動,是一種理想狀態(tài)。在日常生活中,嚴格意義上的勻速直線運動是不存在的。為了簡化問題,便于研究,我們將某些運動,如在平直公路上以某一速度運動的汽車,在平直軌道上以某一速度行駛的列車等,都可以看成是勻速直線運動。
(2)特點
①做勻速直線運動的物體,其速度大小和方向都不變;
②做勻速直線運動的物體,在相等的時間內(nèi)通過的路程相等,或者說通過相等的路程所用的時間相等;
③做勻速直線運動的物體通過的路程與其時間成正比。
(3)勻速直線運動的圖像
①路程時間圖像(s-t圖像):表示做勻速直線運動的物體路程與時間的關(guān)系,圖像是一條直線,圖像傾斜程度反映了速度大小,越傾斜速度越大。如圖乙所示,乙和丙兩物體同時從同地出發(fā),乙的速度大于丙的速度。
②速度-時間圖像(v-t圖像):表示做勻速直線運動的物體運動速度與時間的關(guān)系。如圖甲所示,做勻速直線運動的物體,速度大小和方向都不變,圖像是一條平行于時間軸的直線,圖中速度大小是4m/s。
(2022·河南鄭州·八年級期末)甲、乙兩物體沿直線運動的圖像如圖所示,以下說法正確的是( )。
A.乙物體做勻速直線運動;
B.甲物體的運動速度是10m/s;
C.甲乙兩物體的運動速度之比是5∶1;
D.如果甲、乙兩物體運動路程之比為1∶3,二者的運動時間之比為1∶3
【答案】A。
【解析】A.乙物體沿直線運動,其速度大小不變,所以乙物體做勻速直線運動,故A正確;
B.甲物體的速度是
故B錯誤;
C.甲和乙的速度相等,其速度之比為1∶1,故C錯誤;
D.根據(jù)公式可知,在甲、乙物體速度相等的情況下,其時間之比等于路程之比,所以甲 、乙的運動時間之比為1∶3,故D錯誤;
故選A。
知識點三、變速直線運動與平均速度
1.變速直線運動
(1)變速直線運動:物體做直線運動時,其速度大小在發(fā)生變化,這種直線運動叫變速直線運動。例如,飛機起飛時速度越來越大,火車進站時速度越來越小等。
(2)變速直線運動的圖像:做變速直線運動的物體,其s-t圖像不再是一條直線;其v-t圖像根據(jù)物體運動過程中速度變化情況,圖像形狀各異。如圖所示。
2.平均速度
(1)平均速度:為了粗略描述做變速直線運動的物體在某段時間內(nèi)(或某一段路程上)運動快慢,我們引入了“平均速度”的概念。平均速度等于物體運動的路程除以通過這段路程所用的時間。
(2)平均速度的公式:。式中,“s”是通過的路程,“t”是通過這段路程所用時間,“v”是這段時間內(nèi)(或這段路程上)的平均速度。
由于做變速直線運動的物體的速度是不斷變化的,所以通過不同的路程(或在不同時間內(nèi))物體運動的平均速度一般不相同。
平均速度與速度的平均值
3.勻速直線運動與變速直線運動的比較
(2022·河南信陽·八年級期末)小明要乘G556次列車從鄭州到北京,他開車出發(fā)去鄭州東站,并看到如圖所示的路邊交通標志牌。G556次列車時刻表如表所示。求:
(1)如圖所示,在遵守交通規(guī)則的情況下,最快需要_____h到達鄭州東站;
(2)G556次列車從鄭州東站到北京西站的平均速度;( )
(3)假設(shè)G556次途中以50m/s的速度通過一座長1800m的大橋,用時40s,求G556次列車的車身長度。( )
【答案】0.5;200km/h;200m。
【解析】(1)[1]由交通標志牌可知該路段允許行駛的最大速度為v=60km/h,從此標志牌到鄭州東站的路程為s1=30km,則在遵守交通規(guī)則的情況下,由可知到達鄭州東站最快需要的時間為
(2)[2]由列車時刻表可知從鄭州東站到北京西站的路程為s2=720km,所用時間為
則G556次列車從鄭州東站到北京西站的平均速度為
(3)[3]已知列車通過大橋的速度v3=50m/s,所用時間t3=40s,列車通過大橋行駛的路程為
則車長為。
答:(1)在遵守交通規(guī)則的情況下,最快需要0.5h到達鄭州東站;(2)G556次列車從鄭州東站到北京西站的平均速度為200km/h;(3)G556次列車的車身長度為200m。
【知識導(dǎo)圖】
【考點剖析】
考點一:比較物體運動快慢的方法
例一:(2022·河南商丘·八年級期末)對于一個正在做勻速直線運動的物體,關(guān)于,下列說法正確的是( )。
A.物體通過的路程越長,物體的速度就越大;
B.物體運動所用的時間越長,物體的速度就越?。?br>C.該物體的速度與路程成正比,與時間成反比;
D.該物體的速度不隨路程和時間的改變而改變
【答案】D。
【解析】速度等于物體單位時間內(nèi)通過的路程,它取決于物體的路程s與運動時間t時間的比值,與物體的路程、時間無關(guān),勻速直線運動的速度是一個定值。
勻速直線運動是快慢不變,通過的路線是直線的運動,勻速直線運動的速度是不變的。
故選D。
考點二:速度的估測
例二:(2022·河南安陽·八年級期末)下列估測符合事實的有( )。
A.成年人正常步行的速度約為1.5m/sB.人眨眼的時間約為100ms
C.正常中學(xué)生的身高約為168dmD.高速公路上限制的最高車速120km/h
【答案】ABD。
【解析】A.成年人正常步行時,一秒大約走1.5m,因此速度約為1.5m/s,故A符合實際;
B.人眨眼的時間約為0.1s,即100ms,故B符合實際;
C.正常中學(xué)生的身高約為168cm,故C不符合實際;
D.高速公路上限制的最高車速120km/h,故D符合實際。
故選ABD。
考點三:對速度公式的理解
例三:(2022·河南南陽·八年級期末)從勻速直線運動的速度公式v=可知,( )。
A.速度與路程成正比;
B.速度與時間成反比;
C.勻速直線運動的速度不隨時間或路程而變化;
D.速度決定于通過的路程
【答案】C。
【解析】做勻速直線運動的物體,快慢程度一定,所以速度大小與路程和時間沒有關(guān)系。故選C。
考點四:速度的計算
角度1:時刻表問題
例四:如圖是小紅同學(xué)乘出租車到達目的地時的車費發(fā)票,求:
(1)出租車行駛的平均速度多大?
(2)以該速度勻速行駛30分鐘,行駛的路程是多少?
【答案】(1)72km/h;(2)36km。
【解析】(1)由車費發(fā)票可知,出租車行駛的路程為s=12km,行駛的時間為
則該出租車的平均速度為
(2)若行駛的時間為
則行駛的路程為。
答:(1)出租車行駛的平均速度為72km/h;(2)以該速度勻速行駛30分鐘,行駛的路程是36km。
角度2:火車過橋問題
例五:(2022·湖北咸寧·八年級期末)如圖所示是成寧翠竹嶺隧道及公路旁的交通標志牌.從標志牌上可以看出,隧道長___km,通過隧道速度不能超過60km/h.從單位換算的角度可知60km/h=___km/min,如果不違反交通規(guī)則,汽車至少需要___s通過隧道。
【答案】0.585;1;35.1(35或35.0)。
【解析】由圖像可知隧道長585m即0.585km,,如果不違反交通規(guī)則,汽車至少需要 通過隧道。
角度3:交通標志牌問題
例六:(2022·河南·鄭州市第五十七中學(xué)八年級期末)假期,小明全家去外地游玩,回程途經(jīng)G55 高速公路,某處豎立了兩塊交通牌,如圖甲和乙所示,其中圖甲中“120”表示的含義是 _______ ,根據(jù)交通牌可知,在遵守交通規(guī)則的前提下,小明所乘的大巴車從標示牌到南京最快需要 ____ h。
【答案】最大速度不超過120km/h;0.8。
【解析】[1][2]由生活常識可知,圖甲中“120”表示的含義是最大速度不超過120km/h;大巴車允許的最大速度為80km/h,此處距南京還有64km,在此速度下用時最短,即。
考點五:運動圖圖像
例七:(2022·遼寧盤錦·八年級期末)如圖所示是甲、乙兩物體做直線運動的s-t圖像。分析圖像,下列說法正確的是( )。
A.甲、乙兩物體是從同一地點出發(fā)的;
B.甲、乙兩物體是往同一方向運動的;
C.甲、乙兩物體相遇時都通過了50m路程;
D.甲、乙兩物體的運動速度大小相同,都是5m/s
【答案】C。
【解析】A.根據(jù)圖像可知,甲的出發(fā)地距乙有100m,不是同一地點出發(fā),故A錯誤;
B.根據(jù)圖像可知,甲出發(fā)后離乙的出發(fā)地越來越近,而乙越來越遠,方向應(yīng)相反,故B錯誤;
C.根據(jù)圖像,甲相遇時運動的路程為
相遇時乙運動的路程為,所以
故C正確;
D.由圖像可知,相同時甲的時間為,乙的時間為
由速度的公式可得甲、乙的速度分別為,
所以兩者速度不相等,故D錯誤。
故選C。
考點六:平均速度
例八:(2022·山東·海曲中學(xué)八年級期末)如圖所示為甲、乙兩人從同一地點同時出發(fā),沿一條平直公路跑步時,路程隨時間變化的圖象,以下關(guān)于甲、乙兩人運動的說法正確的是( )。
A.兩人均做勻速直線運動;
B.0~50s內(nèi)甲、乙運動的平均速度相同;
C.甲的速度始終大于乙的速度;
D.甲的速度始終為4m/s
【答案】BD。
【解析】A.由圖象可知,甲的s-t圖象是一條斜線,乙的圖象不是一條斜線,則甲做勻速直線運動,乙做變速直線運動,故A錯誤;
B.由圖象可知,0~50s內(nèi),甲乙通過的路程均為200m,由v可知,甲、乙運動的平均速度相同,故B正確;
C.由圖象可知,0~50s之間,甲乙之間的距離先增大后減小,則甲的速度先大于乙的速度后小于乙的速度,故C錯誤;
D.由圖象可知,因為甲做勻速直線運動,所以速度不變,則甲的速度v
故D正確。
故選BD。
考點七:比值的計算
例九:(2022·山東·新泰市谷里鎮(zhèn)初級中學(xué)八年級期末)甲乙兩物體做勻速直線運動,如果甲乙速度之比為2:3,通過的路程之比為4:9,則所用時間之比為( )。
A.5:3B.8:9C.2:3D.3:2
【答案】C。
【解析】由v=s/t得t=s/v,t甲=s甲/v甲,t乙=s乙/v乙
t甲/t乙=s甲v乙/v甲s乙=(4╳3)/(2╳9)= 2:3
故答案C。
【真題演練】
1.(2022·湖南長沙)詩詞中常蘊含著物理知識,根據(jù)下列哪句詩能估算出物體運動的速度( )。
A. 天臺四萬八千丈B. 坐地日行八萬里
C. 春風十里揚州路D. 桃花潭水深千尺
【答案】B。
【解析】根據(jù)公式 可知,要估算出物體運動的速度,需要估計出物體運動的路程和時間。
ACD.“四萬八千丈”、“十里”、“千尺”,分別表示的是“天臺”的高度、“揚州路”的長度以及“桃花潭”水的深度,并沒有運動的物體,即沒有運動的時間,無法估算物體運動的速度,故ACD不符合題意;
B.運動的路程為“八萬里”,所用的時間為“一日”,可以根據(jù)公式估算出速度,故B符合題意。故選B。
2. (2022·日照)小明去考場參加考試,以的速度步行到達公交站點,坐上公交車,以小明為參照物公交車運動了起來。進入考場,他通過大腦的機械運動進行周密的思考。做完選擇題,他用長為的鉛筆認真填涂答題卡。文中有關(guān)描述符合物理事實的是( )。
A. 步行速度為B. 以小明為參照物公交車運動起來
C. 大腦進行思考是機械運動D. 鉛筆的長為
【答案】D。
【解析】A.步行速度為
故A不符合題意;
B.以小明為參照物,公交車位置沒有發(fā)生改變,故公交車是靜止的,故B不符合題意;
C.大腦進行思考是思維運動,位置并沒有發(fā)生改變,故C不符合題意;
D.一個手掌的寬度約為10cm,而一直鉛筆比手掌略寬,故鉛筆的長約為,故D符合題意。
故選D。
3.(2022·四川涼山)如圖記錄了甲、乙兩輛汽車在平直公路上行駛時,在某段時間內(nèi)的運動過程,關(guān)于甲、乙兩車的運動情況,說法正確的是( )。
A. 前300米內(nèi)甲車運動的時間大于乙車運動的時間;
B. 甲車運動的速度為20米每秒;
C. 乙車在做勻速直線運動;
D. 甲、乙兩車在20秒內(nèi)的平均速度相同
【答案】B。
【解析】A.甲行駛300mi需要15s,乙行駛300m,也需要15s,故前300米內(nèi)甲車運動的時間相同,故A錯誤;
B.甲車運動的速度為
故B正確;
C.乙車相同的時間內(nèi)行駛的路程不同,故乙車并不是勻速直線運動,故C錯誤;
D.乙兩車在20秒內(nèi)的平均速度為
故D錯誤。故選B。
4. (2022·濰坊)隨著5G信號的快速發(fā)展,5G無人物品派送車已應(yīng)用于實際生活中,圖甲所示為無人物品派送車沿直線路徑前往派送點的情景。該車從出發(fā)點到達派送點,完成任務(wù)后返回出發(fā)位置,其行駛路程與所用時間的關(guān)系如圖乙所示。下列分析正確的是( )。
A. 從派送點返回出發(fā)點用時;
B. 派送點到出發(fā)點的距離為;
C. 內(nèi)派送車的平均速度為4.8km/h;
D. 內(nèi)派送車做勻速直線運動
【答案】C。
【解析】AB.由圖像知,派送車由出發(fā)點到派送點,再回到出發(fā)點,用時19min,通過的路程為1.6km,故AB錯誤;
C.0~10min其派送車通過的路程為,所用時間
平均速度
故C正確;
D.10~13min內(nèi),由圖可知派送車的路程保持不變,處于靜止狀態(tài),故D錯誤。
故選C。
5.(2022·湖南常德)周日做完作業(yè),小明和小芳同學(xué)在風景如畫的柳葉湖畔騎自行車,如圖所示是他們在某段路面上的速度隨時間變化的圖像。下列分析中錯誤的是( )。
A. 0~10s兩人所通過的路程相等;
B. 以湖畔的垂柳為參照物,小芳總是運動的;
C. 第10s末,兩人的速度相等;
D. 小芳做勻速直線運動
【答案】A。
【解析】ACD.由v—t圖像可知,小芳的運動圖像是一條平行于時間軸的直線,說明小芳做勻速直線運動,速度為3m/s,小明的運動圖像是一條過原點的斜線,說明小明做勻加速直線運動,第10s末,兩人的速度相等,均為3m/s,根據(jù)可知,0 ~ 10s小芳通過的路程大于小明通過的路程,故A錯誤,符合題意;CD正確,不符合題意;
B.由v—t圖像可知,小芳做勻速直線運動,以湖畔的垂柳為參照物,小芳與垂柳之間的位置始終在變化,所以以湖畔的垂柳為參照物,小芳總是運動的,故B正確,不符合題意。故選A。
6.(2022·河南?。┰谀承Ee辦的機器人模擬救援比賽中,甲、乙兩機器人同時從同一地點出發(fā),沿直線勻速運動到10m遠的目的地,它們運動的路程隨時間變化的圖像如圖所示。下列說法正確的是( )。
A. 甲的速度大小為4m/sB. 乙的速度大小為2m/s
C. 甲的運動時間比乙多1sD. 甲的運動時間比乙少2s
【答案】B。
【解析】A.甲運動10m用了4s,速度為
故A錯誤;
B.乙運動10m用了5s,速度為
故B正確;
CD.甲用了4s,乙用了5s,故甲的運動時間比乙少了1s,故CD錯誤。故選B。
7.(2022·四川自貢)某物體從地面上某一點出發(fā)沿直線運動,其s-t圖像如圖所示,對物體的運動情況進行分析,下列說法錯誤的是( )。
A. 物體在6s內(nèi)運動的路程為15mB. 物體在前2s內(nèi)和最后2s內(nèi)的速度相等
C. 物體在2~4s內(nèi)處于靜止狀態(tài)D. 物體在6s內(nèi)的平均速度為2.5m/s
【答案】B。
【解析】A.由圖中可知,物體在6s內(nèi)運動路程為15m,故A正確,不符合題意;
B.由圖中可知,物體在前2內(nèi)運動的路程為s1=5m,物體在最后2s內(nèi)運動的路程為
s2=15m-5m=10m
因s1
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