A.子弹射出枪口的速度是800 m/s,以790 m/s的速度击中目标 B.小球在光滑路面上滑行,第3 s末的速度是6 m/s C.汽车从甲站行驶到乙站的速度是40 km/h
D.2013年4月27日,“新飞人”张培萌在全国田径大奖赛百米比赛中以10秒04的成绩夺冠,并以10.34 m/s的速度冲过终点
【解析】 子弹射出枪口的速度,是指子弹经过枪口这个位置时的速度,是瞬时速度,击中目标的速度也是和某一位置相对应,是瞬时速度;小球第3 s末的速度是指第3 s末这个时刻的速度,是瞬时速度;张培萌的冲刺速度和某个位置相对应,所以是瞬时速度;汽车从甲站行驶到乙站的速度,指从甲站到乙站这个过程中的速度,属于平均速度.
【答案】 C
物体沿一直线运动,先以5 m/s的速度运动一段时间,接着以2 m/s的速度运动相等的时间,其整个过程的平均速度为v1;若该物体以5 m/s的速度运动一段位移,接着以2 m/s的速度运动相等的位移,其平均速度为v2.则v1、v2的大小关系是( )
A.v1>v2 C.v1=v2
B.v1<v2 D.不确定
x7t【解析】 (1)物体的总位移为:x=5t+2t=7t,则全程的平均速度为:v1===
2t2t3.5 m/s.
(2)全程的运动时间为:t′=则全程的平均速度为:v2=
x′x′7x′
5+2=10
,
2x′2x′20
== m/s. t′7x′7
10
故v1>v2;故选A. 【答案】 A
某人沿着平直公路由A出发到达D点,前t1=5 s内向东运动了Δx1=30 m经过B点,又运动了t2=5 s前进了Δx2=60 m到达C点,在C点停了t3=4 s后又向西行,经历了t4=6 s运动Δx4=120 m到达A点西侧的D点,其运动过程如图1-3-1所示,求:
图1-3-1
(1)全过程的平均速度; (2)全过程的平均速率.
【解析】 (1)全程的平均速度大小为
v=
Δx4-Δx1+Δx2+Δx3
=1.5 m/s
t1+t2+t3+t4
平均速度的方向向西. (2)全程的平均速率为
v=
Δx1+Δx2+Δx3+Δx4
=10.5 m/s.
t1+t2+t3+t4
【答案】 (1)1.5 m/s 方向向西 (2)10.5 m/s
求平均速度时常见的错误
1.认为平均速度就等于速度的平均值,即v=
v1+v2
2
(v1、v2分别是物体的初、末速度).实
际上这个式子对于极个别的运动适用,但对于一般的直线运动和曲线运动是不适用的.
2.认为平均速度大小等于平均速率.在计算平均速度时,用路程与时间的比值去求解.而实际上平均速度必须依据其定义用位移与时间的比值去求解,并且必须强调针对的是哪段位移(或哪段时间).
用 打 点 计 时 器 测 量 平 均 速 度
[先填空] 基本知识 (1)两种打点计时器
①电火花计时器:结构如图1-3-2所示,使用电压为220V交流电源,电源频率是50 Hz时,打点周期为0.02_s.
图1-3-2
②电磁打点计时器:结构如图1-3-3所示,使用低压交流电源,电源频率是50 Hz时,打点周期为0.02_s.
图1-3-3
(2)实验器材:电火花计时器、纸带、墨粉纸盘、交流电源、小车、铁架台、木板、刻度尺.
(3)利用纸带求平均速度
①利用刻度尺测量两计数点间的距离Δx. ②根据打点周期求出两计数点间的时间间隔Δt. Δx③根据公式v=求出计数点间的平均速度.
Δt[再判断]
1.打点计时器是记录做直线运动的物体的位置和时间的仪器.(√) 2.两种打点计时器的打点周期都是0.02 s.(√) 3.两种打点计时器使用的都是220 V的交变电源.(×) [后思考]
打点计时器是计时仪器,还是测量长度的仪器?
【提示】 当电源的频率是50 Hz时,打点计时器每隔0.02 s打一次点,所以根据纸带上的点数,我们就能确定某段过程所对应的时间.物体带动纸带运动时,打点计时器虽然可以记录下物体在一定时间间隔内的位移,但没有刻度尺的测量,我们就无法知道位移的大小.所以说打点计时器是计时仪器,不是测量长度的仪器.
[合作探讨]
图1-3-4是用频闪照相的形式拍摄的“鸽子飞翔时”的照片,在这里连续的运动被分离成了离散的“景”,这就为研究鸽子的飞翔提供了一种非常好的方法.
图1-3-4
探讨1:
在实验中我们如何记录很短的时间呢? 【提示】 用打点计时器、光电计时器等. 探讨2:
利用记录的位移和时间可求鸽子的平均速度吗? Δx【提示】 利用v=可求鸽子的平均速度.
Δt[核心点击] 1.实验步骤
(1)了解打点计时器的结构,把打点计时器固定在桌面上. (2)把纸带装好.
(3)启动电源,用手水平地拉动纸带,纸带就打出一行小点,随后立即关闭电源. (4)取下纸带,从能够看清的某个点开始,往后数出n个点,n个点之间的间隔数为(n-1),纸带从打第1个点到打第n个点的运动时间Δt=0.02(n-1)s.
(5)用刻度尺测量出第1个点到第n个点间的距离Δx. (6)把测量的结果填入自己事先设计的表格中. 2.瞬时速度的计算
测量方法:用打点计时器测量某一位置瞬时速度时,可以取包含这一位置在内的一小段位移Δx,测出这一段位移的平均速度,用这个平均速度代表纸带经过该位置的瞬时速度.
如图1-3-5所示,测量出包含E点在内的D、F两点间的位移Δx和时间Δt,算出纸Δx带在这两点间的平均速度v=,这个平均速度可代表纸带经过E点时的瞬时速度.
Δt
图1-3-5
3.注意事项
(1)使用打点计时器打点时,应先接通电源,待打点计时器打点稳定后,再拉动纸带. (2)手拉动纸带时速度应快一些,以防点迹太密集.
(3)打点计时器不能连续工作太长时间,打点之后应立即关闭电源.
(4)对纸带进行测量时,不要分段测量各段的位移,正确的做法是一次测量完毕(可先统一测量出各个测量点到起始点O之间的距离),可减小相对误差.读数时应估读到毫米的下一位.
(5)为了减小实验误差,要每隔T=0.1 s选一个计数点,即每隔四个点取一个计数点,而计算计数点的瞬时速度时,Δx、Δt应取此计数点前、后两个点之间的位移和时间.即v=
xn+xn+1
. 2T(6)使用电火花计时器时,应注意把纸带正确穿好,墨粉纸盘位于纸带上方,使用电磁
打点计时器时,应让纸带穿过限位孔,压在复写纸下面.
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