專題一描述物體運動的幾個基本本概念

2022-09-07 13:21:02 字數 3055 閱讀 6612

(3).平均速度:物體在某段時間的位移與所用時間的比值,是粗略描述運動快慢的。

①平均速度是向量,方向與位移方向相同。

②平均速度的大小與物體不同的運動階段有關。

③v=是平均速度的定義式,適用於所有的運動,

(4).平均速率:物體在某段時間的路程與所用時間的比值,是粗略描述運動快慢的。

①平均速率是標量。

②v=是平均速率的定義式,適用於所有的運動。

③平均速度和平均速率往往是不等的,只有物體做無往復的直線運動時二者才相等。

◎ 例題評析

【例1】物體沿直線向同一方向運動,通過兩個連續相等的位移的平均速度分別為v1=10m/s和v2=15m/s,則物體在這整個運動過程中的平均速度是多少?

【分析與解答】設每段位移為s,由平均速度的定義有 ==12m/s

[點評]乙個過程的平均速度與它在這個過程中各階段的平均速度沒有直接的關係,因此要根據平均速度的定義計算,不能用公式=(v0+vt)/2,因它僅適用於勻變速直線運動。

【例2】.一質點沿直線ox方向作加速運動,它離開o點的距離x隨時間變化的關係為x=5+2t3(m),它的速度隨時間變化的關係為v=6t2(m/s),求該質點在t=0到t=2s間的平均速度大小和t=2s到t=3s間的平均速度的大小。

【分析與解答】當t=0時,對應x0=5m,當t=2s時,對應x2=21m,當t=3s時,對應x3=59m,則:t=0到t=2s間的平均速度大小為=8m/s

t=2s到t=3s間的平均速度大小為=38m/s

[點評]只有區分了求的是平均速度還是瞬時速度,才能正確地選擇公式。

【例3】一架飛機水平勻速地在某同學頭頂飛過,當他聽到飛機的發動機聲音從頭頂正上方傳來時,發現飛機在他前上方與地面成600角的方向上,據此可估算出此飛機的速度約為聲速的多少倍?

【分析與解答】設飛機在頭頂上方時距人h,則人聽到聲音時飛機走的距離為: h/3

對聲音:h=v聲t

對飛機: h/3=v飛t

解得:v飛=v聲/3≈0.58v聲

[點評]此類題和實際相聯絡,要畫圖才能清晰地展示物體的運動過程,挖掘出題中的隱含條件,如本題中聲音從正上方傳到人處的這段時間內飛機前進的距離,就能很容易地列出方程求解。

【例4】如圖所示,聲源s和觀察者a都沿x軸正方向運動,相對於地面的速率分別為vs和va.空氣中聲音傳播的速率為vp.設vs(1)若聲源相繼發出兩個聲訊號,時間間隔為△t,.請根據發出的這兩個聲訊號從聲源傳播到觀察者的過程,確定觀察者接收到這兩個聲訊號的時間間隔△t'.

(2)請利用(1)的結果,推導此情形下觀察者接收到的聲波頻率與聲源發出的聲波頻率間的關係式.

【分析與解答】: (1)如圖所示,設為聲源s發出兩個訊號的時刻,為觀察者接收到兩個訊號的時刻.則第乙個訊號經過時間被觀察者a接收到,第二個訊號經過時間被觀察者a接收到.且

設聲源發出第乙個訊號時,s、a兩點間的距離為l,兩個聲訊號從聲源傳播到觀察者

的過程中,它們運動的距離關係如圖所示.可得

由以上各式,得

(2)設聲源發出聲波的振動週期為t,這樣,由以上結論,觀察者接收到的聲波振動

的週期t'為 。

由此可得,觀察者接受到的聲波頻率與聲源發出聲波頻率間的關係為

[點評]有關勻速運動近幾年高考考查較多,如宇宙膨脹速度、超聲波測速等,物理知識極其簡單,但對理解題意、建立模型的能力要求較高。解本題時,通過作圖理解和表述運動過程最為關鍵。

◎ 能力訓練1

1.下列關於速度和速率的說法正確的是

①速率是速度的大小

②平均速率是平均速度的大小

③對運動物體,某段時間的平均速度不可能為零

④對運動物體,某段時間的平均速率不可能為零

abcd.③④

2.試判斷下列幾個速度中哪個是平均速度

a.子彈出槍口的速度800 m/s

b.小球第3 s末的速度6 m/s

c.汽車從甲站行駛到乙站的速度40 km/h

d.汽車通過站牌時的速度72 km/h

3.一輛汽車從甲地開往乙地的過程中,前一半時間內的平均速度是30 km/h,後一半時間的平均速度是60 km/h.則在全程內這輛汽車的平均速度是

a.35 km/hb.40 km/h

c.45 km/hd.50 km/h

4.乙個學生在百公尺賽跑中,測得他在7 s末的速度為9 m/s,10 s末到達終點的速度為 10.2 m/s,則他在全程內的平均速度是

a.9 m/sb.9.6 m/s

c.10 m/sd.10.2 m/s

5.物體通過兩個連續相等位移的平均速度分別為v1=10 m/s,v2=15 m/s,則物體在整個運動過程中的平均速度是.

a.13.75 m/sb.12.5 m/s

c.12 m/sd.11.75 m/s

6.兩列火車相向而行,第一列的速度大小為36km/h,第二列為54km/h。第一列火車上的乘客測出第二列火車從他旁邊通過所用的時間為5s。以下結論正確的是

a.兩列火車的長度之和為125m

b.第二列火車的長度是125m

c.第二列火車的長度是75m

d.由於第一列火車的長也未知,故無法求出第二列火車的長

7.在百公尺比賽中,計時裁判員應在看到發令員放槍的「白煙」,立即啟動秒錶計時開始。若計時裁判員是聽到槍響才啟動秒錶,則他因此而晚計時多少?(設聲波速度340m/s,且遠小於光速)

8.如圖所示,左圖是在高速公路上用超聲波測速儀測量車速的示意圖,測速儀發出並接收超聲波脈衝訊號,根據發出和接收到的訊號間的時間差,測出被測物體的速度,右圖中p1 、p2是測速儀發出的超聲波訊號,n1、n2分別是p1、p2由汽車反射回來的訊號.設測速儀勻速掃瞄,p1、p2之間的時間間隔為δt=1.0s,超聲波在空氣中傳播的速度是v=340m/s,若汽車是勻速行駛的,則根據右圖可知,汽車在接收到p1、p2兩個訊號之間的時間內前進的距離是____m,汽車的速度是____m/s。

9.一支300m長的隊伍,以1m/s的速度行軍,通訊員從隊尾以3m/s的速度趕到隊首,並立即以原速率返回隊尾,求通訊員的位移和路程各是多少?

10.火車從甲站到乙站正常行駛速度是60km/h,有一次火車從甲站開出,由於遲開了5分鐘,司機把速度提高到72km/h,才剛好正點到達乙站。求:

(1)甲、乙兩站間的距離

(2)火車從甲站到乙站正常行駛的時間

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