初中物理知识竞赛辅导讲座一机械运动.doc

初中应用物理知识竞赛讲座一
机械运动
【重点知识解读】
1.物理学中把物体位置的变化叫做机械运动。根据物体运动轨迹可将机械运动分为直线运动和曲线运动。同一物体是运动还是静止取决于所选的参照物，参照物不同，所得到的结论也不同，这就是运动和静止的相对性。两个物体运动的快慢相同，运动方向相同，这两个物体相对静止。参照物的选定可以是任意的，但不能选择被研究的物体作为参照物。一旦被选作参照物，就假定该物体是静止的。
2.速度是描述物体运动快慢的物理量。速度v=s/t。
3.物体沿直线做快慢不变的运动叫做匀速直线运动。
4.平均速度用来粗略描述做变速直线运动物体的快慢。平均速度必须指明是在某段时间或某段路程中的平均速度。平均速度等于路程除以时间。平均速度不是几个速度的平均值。
5.用刻度尺测量长度时要估读到分度值的下一位。
【竞赛知识拓展】
累积法：把n段相同长度的物体叠合，使叠合后的总长度比刻度尺的最小分度值大得多，测量出总长度除以n，可以算出物体的长度。利用累积法可以测量纸张的厚度、铜丝的直径等。
【经典竞赛题分析】
例1.（2011全国初中应用物理知识竞赛初赛）心电图仪通过一系列的传感手段，可将与人心跳对应的生物电流情况记录在匀速运动的坐标纸上。医生通过心电图，可以了解到被检者心跳的情况，例如，测量相邻两波峰的时间间隔，便可计算出1 min内心脏跳动的次数（即心率）。同一台心电图仪正常工作时测得待检者甲、乙的心电图分别如图甲、乙所示。若医生测量时记下被检者甲的心率为60次/ min。则乙的心率为 。
【解析】设心电图仪的坐标纸移动速度为v，根据甲的心率为60次/ min可知，甲的心动周期为T1=1s.由甲的心电图可知，vT1=25×10-3。设乙的心动周期为T2，由乙的心电图可知，vT2=20×10-3，解得T2=0.8s，则乙的心率为60/ T2=60÷0.8/min=75次/min。
【答案】75次/min
例2.(2010全国初中应用物理知识竞赛题)现代社会汽车大量增加，发生交通事故的一个重要原因是遇到意外情况时车不能立即停止。司机从看到情况到肌肉动作操纵制动器来刹车需要一段时间，这段时间叫反应时间；在这段时间内汽车要保持原速前进一段距离，这段距离叫反应距离。从操纵制动器刹车，到车停下来，汽车又要前进一段距离，这段距离叫制动距离。下面是一个机警的司机驾驶一辆保养得很好的汽车在干燥的水平公路上以不同的速度行驶时，测得的反应距离和制动距离。请回答:
(1)刹车过程中轮胎会发热，这是什么原因?是什么能转化为什么能的过程？
(2)利用上表数据，通过计算求出该司机的反应时间大约是多少秒?
(3)分析上表数据可知，汽车制动距离与行驶速度有什么关系?
(4)为了提醒司机朋友在雨雪天气里注意行车安全，在高速公路旁边设置了“雨雪路滑，减速慢行”的警示牌，请简要说明这句话的物理道理。
速度/km·h-1
40
50
60
80
100
反应距离/m
7
9
11
15
19
制动距离/m
8
13
20
34
54
解析：（1）刹车过程中轮胎发热是由于摩擦引起的，这个过程中机械能转化为内能。
（2）司机的反应时间t等于反应距离s与汽车行驶速度v的比值，即t=s/v。
v1=40km/h=100/9m/s，t1=s1/v1=0.63s；
v2=50km/h=125/9m/s，t2=s2/v2=0.65s；
v3=60km/h=50/3m/s，t3=s2/v2=0.66s；
v4=80km/h=200/9m/s，t4=s4/v4=0.68s；
v5=100km/h=250/9m/s，t5=s5/v5=0.68s；
反应时间的平均值t=0.65s.
（3）分析上表数据可知，汽车制动距离与行驶速度的关系是：汽车行驶速度越大，制动距离越大。具体计算可知，当速度增大到原来的2倍时，制动距离约增大到原来的4倍。
（4）雨雪天，道路较滑，汽车所受的刹车阻力较小。在相同的车速的情况下，汽车所受的刹车阻力越小，汽车的运动状态越不容易改变，汽车刹车后滑行的距离就越长，因此汽车就越难停下来，所以为安全起见要减速慢行。

【竞赛实战训练】
一、选择题

1．（2013中学生数理化潜能知识竞赛）下图是空中加油的情景，我们说加油机是静止的，是以下列哪个物体为参照物（  ）
A．以加油机自己为参照物
B．以受油机为参照物
C．以地面为参照物
D．三种说法都不对
1.答案：B解析：空中加油，我们说加油机是静止的，是以受油机为参照物，选项B正确。
2．（2013中学生数理化潜能知识竞赛“频闪摄影”是研究物体运动时常用的一种实验方法，下面四个图是小严同学利用频闪照相机拍摄的不同物体运动时的频闪照片（黑点表示物体的像），其中可能做匀速直线运动的是（　　）

2.答案：B解析：根据匀速直线运动特点可知，选项B正确。

3.(2011上海初中物理知识竞赛题)小轿车匀速行驶在公路上，坐在副驾驶位置的小青观察到轿车速度盘的指针始终在100km/h位置处，在超越相邻车道上同向匀速行驶的另一辆普通轿车的过程中，小青发现该轿车通过自己的时间恰好为1秒，则该轿车的车速范围为 （ ）
A．15~20m/s B．20~25 m/s C．25~30 m/s D．30~35 m/s
解析：小轿车速度100km/h=28m/s，以小轿车为参照物，小轿车长度取3.5m，在超越相邻车道上同向匀速行驶的另一辆普通轿车的过程中，两车相对路程为7m，由s=vt可知，相对速度为7m/s。该轿车的车速范围为20~25m/s，选项B正确。
答案：B

4. (2009上海初中物理知识竞赛复赛题)2008年9月25日21时10分“神舟”七号飞船载着三名航天员飞上蓝天，实施太空出舱活动等任务后于28日17时37分安全返回地球。已知：“神舟”七号飞船在距地球表面高343千米的圆轨道上运行，运行速度为7.76千米/秒；地球半径6.37×103千米。则在“神舟”七号飞船运行期间，飞船绕地球运动的圈数为：
(A) 15 (B) 30 (C) 45 (D) 60
.答案：C解析：由题述可知，飞船绕地球运动的时间大约为68.5小时，运行一圈的路程大约为2π×(6.37×103千米+343千米)=4.2×107m，运行一圈的时间大约为1.5h，飞船绕地球运动的圈数为45，选项C正确。
5.(2011全国初中应用物理知识竞赛题)在晴朗的夜空，我们很容易找到北斗星与北极星，如图4所示。天刚黑下来的时候，我们观察并记录一次北斗星与北极星相对于地面的位置；半夜的时候，我们再次观察并记录北斗星与北极星相对于地面的位置。比较这两次的记录结果，我们会发现 ( )
A.北斗星和北极星都是运动的。
B.北斗星和北极星都是静止的。
C.北斗星是运动的，北极星是静止的。
D.北斗星是静止的，北极星是运动的。
.答案：C解析：这两次的记录结果，我们会发现北斗星是运动的，北极星是静止的，选项C正确。
6. (2010全国初中应用物理知识竞赛题)物理小组的同学想利用闪电和雷声的时间间隔计算闪电发生位置到他们的距离，以下是四位同学提出的不同方案，其中计算结果误差最小的应该是 ( )
A．记录刚刚看到闪电至刚刚听到雷声的时间，再乘以声速
B．记录刚刚看到闪电至雷声刚刚结束的时间，再乘以声速
C．由两位同学分别按选项A、B两种方法测量时间，求平均值后，再乘以声速
D．由一位同学按照选项A的方法，多测几次对应不同闪电与雷声的时间间隔，求平均值后，再乘以声速
答案：A解析：由于闪电传播速度远大于声音，所以记录刚刚看到闪电至刚刚听到雷声的时间，再乘以声速，可计算闪电发生位置到他们的距离，选项A正确。
7. (2009上海初中应用物理知识竞赛题)著名数学家苏步青年轻时有一次访问德国，当地一名数学家在电车上给他出了一道题：甲、乙两人相对而行，相距50千米。甲每小时走3千米，乙每小时走2千米。甲带一条狗，狗每小时走4千米，同甲一起出发，碰到乙后又往甲方向走，碰到甲后它又往乙方向走，这样持续下去，直到甲乙两人相遇时，这条狗一共走了（ ）
(A) 50千米 (B)40千米 (C)30千米 (D)20千米
答案：B 解析：甲乙两人的相对速度是v =3km/h+ 2km/h =5km/h，经过t=s/v=50/5h=10h两人相遇，这条狗一共走了L=v狗t=4×10km=40km，选项B正确。
二、填空题
1．（2013中学生数理化潜能知识竞赛节能电动车为上海世博园区的观光提供了绿色交通服务。若一辆电动车在中国馆附近的水平路面上以8米/秒的速度沿直线行驶了50秒，则通过的路程为_______米；若此时车内的乘客以车为参照物，则中国馆是_______的（选填“静止”或“运动”）；
1 答案：400米 运动
解析：s=vt=8米/秒×50秒=400米。
2．（2013中学生数理化潜能知识竞赛传说孙悟空具有腾云驾雾的本领，一个筋斗能翻十万八千里(折合5.4×l04 km)，我国高铁的安全运行速度可达300 km/h。已知地球到月球之间的距离约为3.78×105km。请根据这些数据估算孙悟空从花果山约需翻________个筋斗即可到达月球；若建一条“地月高铁”，以300 km/h的速度从地球运行到月球约需_________h。
2. 答案：7 1260
解析：3.78×105km÷（5.4×l04 km）=7.。3.78×105km÷300 km/h=1260h。
3. （2013中学生数理化潜能知识竞赛五一节，爸爸驾车带楠楠去南滨路海洋公园游玩，途经长江大桥，如图所示。如果小车以36km/h的速度匀速通过长为450m的大桥，则过桥所需的时间为 s。车行驶在桥中央时，爸爸问楠楠：为什么我们看到桥两边的路灯在不停地后退呢？楠楠告诉爸爸，这是因为我们选择了 为参照。
3.答案：45 汽车
解析：36km/h=10m/s，450m÷10m/s=45s。
4. （2013中学生数理化潜能知识竞赛为响应“‘低碳生活”的号召，小明每天骑自行车上学。他看到路边的小树向后“飞过”，是以________为参照物的。如果他在平直的公路上骑过3km用了10min，则他骑车的速度为________km/h。　
4.答案：自行车　　　　１８
解析：10min=1/6h，3km÷1/6h=18km/h。
5. （2013中学生数理化潜能知识竞赛甲、乙两辆汽车在水平路面上同时向东行驶，路程一时间图像如图所示，则甲车的速度是_______m/s；两车行驶过程中，若以甲车为参照物，乙车向________运动.　　
5.答案：15　　西
解析：路程一时间图像斜率表示速度，甲车的速度是v=300m÷20s=15m/s；由于甲车速度大于乙车速度，若以甲车为参照物，乙车向西运动.
6. （2013中学生数理化潜能知识竞赛比较物体运动快慢的方法通常有两种(如图8甲、乙),其中甲是____________________；乙是______________________。

6.答案：相同时间比路程 相同路程比时间
7．甲、乙两物体都做直线运动，通过的路程之比是3︰1，所用的时间之比是2︰3，则甲乙两物体运动的平均速度之比是＿＿＿＿。
7.答案：9︰2
解析：由v=s/t可得==9︰2。

图18
8. （2009上海初中物理知识竞赛）如图18所示，B、 C两点相距60米，C、 A两点相距80米，AC与BC相互垂直。甲以2米/秒的速度由B点向C点运动，乙以4米/秒的速度同时由C点向A点运动。经过 秒，甲、乙之间的距离最近；经过 秒，甲、乙所处位置与C点构成的三角形和三角形ABC可能相似。
8. 答案：6 90/11或12
解析：甲、乙之间的距离x==，当t=6s时甲、乙之间的距离x最近；由(60—2t)/60=4t/80解得t=12s时甲、乙所处位置与C点构成的三角形和三角形ABC相似。由(60—2t)/80=4t/60解得t=9/11s时甲、乙所处位置与C点构成的三角形和三角形ABC可能相似。
三．综合运用
1. (2009全国初中应用物理知识竞赛复赛题)图2是小强的自行车传动装置的示意图。请思考并回答：
（1）．假设脚踏板每2s转1圈，在这种情况下，要计算自行车前进的速度大小，还需要测量哪些量?请你用这些量推导出自行车前进速度的表达式。
（2）．该自行车后架上装有向车头灯供电的小发电机，小发电机的上端有一半径R0=1.0cm的摩擦小轮行驶过程中，当需要小发电机向车头灯供电时，小轮压紧车轮，此时小轮与自行车车轮之间无相对滑动，车轮带动小轮转动，发电机发电。测得自行车大齿轮、小齿轮和后轮的半径分别为8.0cm、3.4cm、33cm，问当自行车的车速为15km/h时，摩擦小轮的转速(单位时间内转过的圈数，单位：r/s)是多少? 取π =3.14。
（3）．小强利用第1问中推导的公式，计算出了自行车前进的速度大小(请你帮助小强计算自行车前进的速度)。然后他又实地测量了自行车的速度，对比后发现总有差别，请你说明这可能是什么原因造成的。
1、答案：（1）．还需要测量三个轮子的半径：大齿轮（主动齿轮或轮盘）半径R1、小齿轮（被动齿轮或飞轮）半径R2、后轮半径R3。
推导自行车速度的表达式：
设大齿轮、小齿轮和后轮的转动周期分别为T1、T2和T3。
可得：大齿轮边缘的速度：v1=
小齿轮边缘的速度：v2=
后轮边缘的速度：v3=
因为：v1=v2，T2=T3，
所以：自行车前进的速度：v= v3=
（2）．设摩擦小轮的速度为n0，
可得：n0= =r/s =66.3r/s
即当自行车的车速达到15km/h时，摩擦小轮的转速：n0=66.3r/s
（3）．因为自行车脚踏板的周期T1=2s，且R1=8.0cm、R2=3.4cm、R3=33cm
所以：自行车前进的速度：v= m/s=2.44m/s=8.8km/h
可能原因：①自行车辐条不紧，导致车圈在行驶过程中为椭圆；②车胎内气不足，导致车胎与地面接触部分到车轴距离小于所测车轮半径；③自行车实际行驶路径与测量长度的路径不重合；④大齿轮、小齿轮、后轮半径测量的不准；⑤行驶过程中脚踏板的周期很难保证为2s。

8
用心 爱心 专心