机械运动、速度和能量

年级初二学科物理内容标题机械运动、速度和能量编稿老师陆亚东一、学习目标： 通过本讲课程的学习我们要掌握以下知识和方法：1. 能比较物体运动的快慢。2. 知道匀速直线运动的特征，理解匀速直线运动的速度概念，初步体会用比值定义物理量的方法。3. 知道变速直线运动中平均速度的概念和计算公式。学会计算速度的方法。4. 知道一切物体都具有能量，不同运动形式对应不同的能量。5. 知道各种能量之间可以相互转化，初步懂得利用能量的过程就是不同能量之间进行转化的过程。二、重点、难点：这一讲我们学习物体运动快慢和运动的物体的能量两部分内容。针对于我们的学习目标，重点主要集中在以下两个方面：1. 通过两种不同的比较物体运动快慢的方法引入速度概念的学习，并会用比值法定义物理量。2. 变速直线运动中的平均速度的概念和计算公式。难点主要集中在以下两个方面：1. 比较物体运动快慢和计算速度的方法2. 不同能量之间的相互转化。三、考点分析：内容具体考点考核要求考查形式和方法分值运动的速度物体运动快慢的比较掌握选择题、实验题2匀速直线运动的速度应用计算题、实验题6变速直线运动的速度应用实验题、计算题4能量各种形式的能量了解选择题2能量的转化掌握填空题2知识点一：物体运动快慢的比较图示比较物体运动快慢的依据相同的时间，比较所通过的路程；在前面的通过的路程多，跑得就快。相同的路程，比较所用的时间；时间用的少的跑得就快。归纳总结：比较物体运动快慢的方法有两种：（1）比较快慢最简单的方法是规定运动的路程，比较物体通过这段路程所用的时间。时间短，物体运动得快。这种方法叫“裁判法”。（2）比较物体运动快慢的另一种方法是规定运动的时间，如：1s、1min、1h等，然后比较物体通过的路程。通过的路程越长，说明物体运动得越快。这种方法叫“观众法”。知识点二：匀速直线运动的速度（1）匀速直线运动1. 如图所示为小车运动的路程和时间，2. 归纳总结：由图可以看出小车在相同的时间内通过的路程相等。一个物体沿着直线运动，在相等的时间内通过的路程始终都相等，这种运动叫做匀速直线运动。3. 注意点：匀速直线运动一定是在任何相等的时间内通过的路程都相等。在自然界中，绝对的匀速直线运动是不存在的。有些运动可以近似看作匀速直线运动，这不影响我们对于某些问题的研究。如：自动扶梯沿直线缓缓移动等。（2）速度物理学中，把匀速直线运动的物体在单位时间内通过的路程定义为匀速直线运动的速度。速度的物理意义速度表示物体运动快慢的物理量。速度的定义速度等于物体在单位时间内运动的路程。速度公式，其中s表示路程，t表示时间，v表示速度。速度单位在国际单位制中，路程s的单位为m，t的单位为s，所以速度v的国际单位是m/s。常用单位有km/h。换算关系为：1m/s3.6km/h，。可见，1m/s1km/h。注意事项v、s、t三个物理量必须对应于同一个物体；匀速运动中单位要统一，且单位要参与到计算过程中。（3）需要常记的一些物体运动速度：汽车：40150km/h人行走：4.56km/h自行车：1525km/h（4）关于速度单位的一些注意要点：速度单位是初中物理中的第一个复合单位，是由路程单位和时间单位共同确定的。注意它的含义写法和读法。如：1m/s读作1米每秒，物理意义是物体在1s内通过的路程为1m。应掌握下列单位换算：1m/s3.6km/h，。知识点三：变速直线运动的平均速度1. 如图所示，可以发现，在运动中有，几个数值，可见在相等的时间内该同学通过的路程并不相同。由此可知，物体在一条直线上运动时，其速度大小经常发生变化，即在相等的时间内通过的路程并不相等，这种运动叫变速直线运动。2. 变速直线运动的描述方法：变速直线运动中常用平均速度来粗略描述物体在某一段路程或某一段时间内的平均速度。做粗略研究时，通常用求平均速度。但由于平均速度是不断变化的，即物体在不同时间段或路程段所对应的平均速度不相同，所以用速度公式及其推导公式进行计算时，要注意速度、时间、路程的对应性。知识点四：各种形式的能量能的形式能的作用光能照明、取暖。太阳能就是以光和热的形式到达地球的，为地球上的主要能源之一。机械能风可以驱动风车；水可以通过水轮机发电。内能蒸汽机、内燃机利用气体内能工作。电能电能可以用来照明、发动机器。化学能石油、煤炭、木柴燃烧释放化学能。核能原子核发生裂变和聚变时释放出能量。知识点五：各种形式能量之间的转化1. 能的转化：各种形式的能在一定条件下都可以发生转化。2. 能的转移：在热传递过程中，能量从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，能的总量保持不变。3. 判断能量转化与转移的方法：主要是看能量转化和转移前后的形式是否发生变化，若能的形式发生变化，则是能量的转化。若能的形式没有改变，则是能量的转移。知识点一：运动快慢的比较例1. 如图所示是森林动物“运动会”龟兔赛跑的情景。比赛开始后，“观众”通过比较_认为跑在前面的兔子运动得快；由于兔子掉以轻心，中途睡了一觉，“裁判员”通过比较_判定最先到达终点的乌龟运动得快。物理学中用_表示物体运动快慢的程度。思路分析：1）题意分析：本题考查对比较物体运动快慢的方法的理解掌握。2）解题思路：判断物体运动快慢可以采用比较相同时间内物体通过的路程的方法；也可以采用比较物体通过相同的路程所用时间的方法。解答过程：相同的时间内通过的路程 通过相同路程所用时间的多少 速度解题后的思考：比较物体运动的快慢有三种方法：一是比较在相同的时间内通过的路程，通过的路程长的物体运动得快；二是比较通过相同的路程所用的时间，所用时间少的物体运动得快；三是比较通过的路程和所用时间的比值，即比较在单位时间内通过的路程，单位时间内通过的路程长的物体运动得快。例2. 水中游得最快的是旗鱼，速度可达108km/h，；陆地上跑得最快的是猎豹，每秒可跑40m，；空中飞行最快的是褐海燕，每分钟能飞行5km，比较它们速度的快慢 （ ）A. 猎豹最快 B. 旗鱼最快 C. 褐海燕最快 D. 三者一样快思路分析：1）题意分析：这道题是比较三种动物的运动速度。题目中三者的路程、时间、速度的单位都不统一，无法直接比较。2）解题思路：比较物体快慢时，必须统一它们的单位，否则很难比较。可以把单位统一用km/h表示：v鱼108km/h；v豹40m/s144km/h；v燕5km/min300km/h；解答过程：C解题后的思考：在速度运算中要统一到哪个速度单位，视换算方便而定，不一定都要统一到国际单位。小结：比较物体运动快慢，可以通过“观众法”或“裁判法”进行比较。一般而言，为了方便比较，我们选择在单位时间内比较通过的路程的方法，路程长物体运动得快，就是说速度越快。这个速度的引入是通过“裁判法”得到的。单位时间一般可认定为1s、1min、1h等。知识点二：匀速直线运动例1. 某物体做匀速直线运动，由速度公式可知物体的（ ）A. 速度与路程成正比 B. 速度与时间成反比C. 速度与路程成正比，与时间成反比 D. 速度大小恒定不变思路分析：1）题意分析：这道题考查的是对匀速直线运动的速度公式的理解和对匀速直线运动概念的掌握。2）解题思路：选项ABC都是错误的。没有真正理解匀速直线运动的定义，只站在纯数学的角度理解公式，而没有考虑它的物理意义，选项D正确，匀速直线运动的速度是不变的，与物体通过的路程s和运动时间t都无关，速度大小仅由决定。实际上对于匀速直线运动而言，时间t是原来的几倍，则路程s也是原来的几倍，其比值是一定的。解答过程：D解题后的思考：抓住匀速直线运动的本质，即运动的速度始终不变，与时间、路程都无关，这就是匀速直线运动。例2. 下列图象中，能正确表示物体做匀速直线运动的是（ ）思路分析：1）题意分析：此题考查的是对匀速直线运动的图象的描述和概念的理解。 2）解题思路：匀速直线运动物体的速度是不变的，走的路线是直线，其速度大小与时间无关。解答过程：C解题后的思考：解图象题时，一定要注意题目中的横坐标和纵坐标分别代表什么物理量，再去分析它们之间的关系。这道题可以变形为理解匀速直线运动物体的路程和时间的图象应该是怎样的？例3. 郑州快速公交（BRT）已经开通运行。某时刻有一辆快速公交车甲和一辆普通公交车乙，从同一路口同时向东匀速行驶它们的路程随时间变化的图象如图所示，则运行2min后，甲车相对于乙车向 方向行驶，两车相距 m。思路分析：1）题意分析：本题综合考查了对图象的分析能力，运动和静止的相对性的判断能力和运用公式进行计算的能力。2）解题思路：甲、乙两车都匀速行驶，从图象中可找出对应的一组路程和时间分别求出它们的速度：；。由于甲车的速度大于乙车速度，所以甲车在整个行驶过程中相对于乙车都是向东行驶的。运行2min后，两车相距的路程：。解答过程：东 600解题后的思考：解答本题的突破点是根据图象计算出甲、乙两车的运动速度。由图象可以看出两车运动的路程与所用的时间成正比，所以甲、乙两车都做匀速直线运动。小结：做匀速直线运动的物体在任何时间它的速度大小均不变，而且在任何相等的时间内通过的路程都相等。当然，在自然界中，绝对的匀速直线运动是不存在的，但这对于我们研究这方面问题没有任何影响。知识点三：平均速度例1. 用皮尺和秒表测一个人跑步的平均速度时，四位计时员记录了这个人跑步通过10m、20m、30m、40m处的时间，并记录在下表中：路程/m10203040时间/s3.25.36.89.2根据上面的数据，计算出在各段路程上，这个人跑步的平均速度。（1）从起跑点到10m处是_m/s。（2）从10m处到30m处是_m/s。（3）从30m处到40m处是_m/s、（4）全程的平均速度是_m/s。思路分析：1）题意分析：这道题考查的是对平均速度概念的理解和平均速度公式的计算。 2）解题思路：根据，可以由路程s、时间t、求出相应的平均速度。解答过程：（1）路程s110m，时间t13.2s，速度；（2）路程s220m，时间t23.6s，速度；（3）路程s310m，时间t22.4s，速度；（4）路程s40m，时间t9.2s，速度解题后的思考：平均速度是用来粗略描述做变速运动的物体在某一段路程或某一时间段中运动的快慢程度，知道一个做变速运动的物体的平均速度，就大体上知道它运动的快慢，但不能精确知道它的运动情况，即不知道它何时加速，何时减速，何时中途停顿；要求一个物体的平均速度，必须指出它是在哪段时间内，或在哪段路程中的平均速度，否则平均速度的含义就不确切了。在公式中，s和t之间有严格的一一对应的关系，s一定是t时间内通过的路程；t一定是通过路程s所用的时间。平均速度不是速度的算术平均值，全程的平均速度也不是各段平均速度的算术平均值。在求平均速度时，必须指出物体是在哪段路程或哪段时间中，因为在不同的时间或路程中，平均速度是不同的。例2. 汽车以6m/s的速度开上长为60m的斜坡，经10s到达坡顶，接着又以10m/s的速度从坡顶沿原路返回，经过6s到达坡底。该汽车在上下坡全程中的平均速度是（ ）A. 7.5m/s B. 8m/s C. 6.25m/s D. 3.75m/s思路分析：1）题意分析：此题求的是全程的平均速度，应该是用全部的路程除以对应全程的时间。2）解题思路：求全程的平均速度只能选取汽车通过全路程和通过全路程所用的时间的比值来计算，即。解答过程：A解题后的思考：此题容易误解为：，而错误地选择B。产生错误的原因是不能正确理解平均速度的概念和计算方法，把求汽车全程的平均速度和求速度平均值相混淆而造成的。例3. 小星利用节假日到上海看望奶奶，他来到镇江火车站看到列车运行时刻表的一部分如图所示，他比较了特快T131和动车组“和谐号”D413的运行时间后，决定乘坐动车组“和谐号”D413前往上海若两列车均正常运行，试问：往上海方向（里程：237km）车次到达时间（镇江）开车时间（镇江）终点站（上海）T13109：4309：4512：31D41310：0410：0611：53（1）动车组“和谐号”D413比特快T131少运行多少时间？（2）动车组“和谐号”D413从镇江到上海的运行过程中的平均速度为多少米秒？合多少千米时？思路分析：1）题意分析： 要从列车时刻表中，分析计算出从镇江到上海所用的时间，应从列车从镇江开车时刻算起。2）解题思路：由此可计算出T131列车运行时间t112h31min9h45min2h46min，D413列车从镇江到上海所用的时间t211h53min10h6min1h47min，少运行时间为tt1t259min；平均速度为列车从镇江到上海的路程与所用时间的比值即。解答过程：（1）59min （2）36.9m/s 132.9km/h解题后的思考：这道题考查了对列车时刻表的分析和对平均速度的理解。注意相对应的路程一定要对应此段路程所用的时间。小结：平均速度不是速度的平均值，全程的平均速度也不是各段速度的算术平均值，平均速度等于物体在一段时间或一段路程内，路程和通过这段路程的时间的比值。知识点四：能量例1. 如图所示的四种家用电器中利用电能转化为内能进行工作的是（ ）思路分析：1）题意分析：这道题考查的是能量之间的转化。 2）解题思路：电风扇主要将电能转化为机械能，电饭锅是将电能转化为内能并利用它进行工作，抽油烟机是利用电能转化为机械能工作，电视机是将电能转化为光能。解答过程：B解题后的思考：分析清楚能量的产生和转化是解答此题的关键。例2. 台州的能源结构日趋多样化，其中利用化学能转化为电能的是（ ）A. 临海括苍风力发电厂 B. 温岭江夏潮汐电站C. 华能玉环火力发电厂 D. 仙居下岸水力电站思路分析： 1）题意分析：这道题考查的是各种不同发电厂所利用和转化的能源的过程。2）解题思路：风力发电厂是将（风能）机械能转化为电能，潮汐发电站是将（潮汐能）机械能转化为电能，火力发电厂是将燃料的化学能转化为电能，水力发电站也是将机械能转化为电能。解答过程：C解题后的思考：注意分析不同发电厂能源的利用和转化。小结：在能的转化和转移过程中，能量是不会自动消失的。往往一种能量的减少会伴随着另一种能量的增加；另一种能量的增加又伴随着另一种能量的减少。注意分析各种能的存在和转化、转移的过程。 1. 要正确理解匀速直线运动，需抓住两个要点：一是匀速，即快慢不变；二是直线，即运动路线是直的，可理解成运动方向不变。在解决比较复杂的问题时，要画出表示物体运动过程的示意图，以便更快地标出已知量和未知量之间的关系。2. 正确理解匀速直线运动的公式含义，正确进行速度单位的换算。3. 易错点是将平均速度误认为是速度的平均值。平均速度是指物体在整个运动过程中的平均快慢情况，而速度的平均值是指物体在各段路程中速度值的平均。我们在研究物体运动情况时，常常要求出物体在全程的平均速度，因此在计算时不要误求为速度的平均值。4. 能量之间可以发生转化和转移，可采用整体分析法进行简捷的判断。比如：落地的篮球越弹越低，篮球的机械能哪里去了？在这个过程中，我们知道篮球整体的机械能减小了，而地面、篮球的温度会稍有升高，其整体内能增加了，因此篮球的机械能转化为了内能。【模拟试题】（答题时间：60分钟）一、填空题1. 五一假期，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。2. 甲、乙两物体从同一地点出发沿同一方向运动其路程s跟时间t的关系图象如图所示。仔细观察图象，你能获得什么信息？ （写出一条即可）3. 至2007年16日22时36分，我国共进行了六次全国铁路大提速。在第五次大提速中总共增开了19对“一站式直达城际特快列车”，车次前都冠以字母“Z”，其中Z85次和Z86次列车的运行时刻表如下：车次运行区段北京苏州苏州北京运行距离Z85/86次北京苏州Z85次19:35开，次日6：55到Z86次19:28开，次日6:51到1379km根据上述列车运行时刻表所提供的信息可知：Z85次列车从北京到苏州的平均速度约等于_km/h。 4. 善于观察的小明，坐在匀速行驶在平直公路上的汽车中，看到汽车上有一个显示速度和路程的表盘，示数如图甲所示，汽车以此速度匀速行驶了一段时间后，表盘示数变为如图乙所示，汽车匀速行驶的这段时间为 h。5. 下列各种能的转化情况是：（1）水电站里水轮机带动发电机发电：_；（2）电动机带动水泵把水抽到高处：_；（3）摩擦生热的现象：_；（4）陨石坠入大气层，形成流星：_；二、选择题6. 甲、乙两人同时从同一起跑线出发，同向做匀速直线运动，某时刻他们的位置如图甲所示，图乙中能正确反映两人运动距离与时间关系的是 7. 在如图所示的各图象中，用来表示同一种运动规律的图象是A. B. C. D. 8. 探究物体运动快慢，可以将物体要通过的路程分成若干段，再分别测量物体通过每段路程所需的时间。如图将运动员跑步的路程分成长度相同的三段，由图中秒表可知运动员通过每段路程所需时间，从图中可见运动员在此运动过程中的速度是A. 不变 B. 变大 C. 变小 D. 先减小后增大9. 一船往返于甲、乙两码头之间，顺水行驶时速度为v1，逆水行驶时速度为v2，船一次往返过程中的平均速度为：A. B. C. D. 三、实验探究题10. 为了探究小球自由下落时的运动，某物理实验小组的同学用照相机每隔相等的时间自动拍照一次，拍下小球下落时的运动状态，如图所示。（1）可以看出小球在做 直线运动（选填“匀速”或“变速”），其理由是 。（2）图中四个速度随时间变化的关系图象，能反映出该小球下落运动情况的是 。（选填图中的选项字母）11. 日常生活中我们可以用不同的方法来比较物体运动的快慢，下图中a、b、c三人同时从同一起跑线开始运动，则甲图中运动最快的是 ，其比较运动快慢的方法是 ；乙图中运动最快的是 ，其比较运动快慢的方法是 。12. 在做研究“充水玻璃管中气泡的运动规律”实验时，小明取长50cm的细玻璃管注满水，管中留5mm高的小气泡，将玻璃管反转后，观察气泡的运动情况，如图所示。（1）小明将实验所测得的数据记录在表一中，请你在下图的坐标中画出st图象。表一：从0点开始的距离s/cm0102030405mm高的气泡从0点开始的时间t/s04.79.714.819.6表二：从0点开始的距离s/cm0204060801cm高的气泡从0点开始的时间t/s03.67.110.814.42cm高的气泡从0点开始的时间t/s03.46.810.213.6（2）从实验数据和所画的图象，你认为：小气泡所做的是：_运动，你判断的依据是：_。（3）小明换用粗玻璃管又做了2组实验，数据记录如表二所示。观察数据可知：_气泡运动较快。由于气泡上升较快，会造成时间的测量难度较大，为了解决这一困难，根据小明的实验数据，请你提出一点建议：_。（4）本次实验中，小明还发现，玻璃管与水平成方向60角放置，管中气泡的上升要比竖直放置快一些；而当玻璃管水平放置时，气泡几乎不动。根据此现象你能推测出：随倾斜角度的增大，气泡上升速度的大小将：_。四、计算题13. 地震波是一种由地震震源发出，在地球内部传播的波。地震波分为主波、次波和表面波，纵向震动的地震波称为主波，横向震动的地震波称为次波。主波比其他地震波运动得更快，主波的传播速度是6kms，次波传播的速度是4kms。5月12日四川汶川大地震发生时，我市也有震感。已知汶川到我市的直线距离约为1440km，则该地震波主波比次波早多长时间传到我市？ 14. 新长铁路线东西横穿我市，是苏北的黄金通道，给我市带来了巨大的发展机遇.建成的火车站和客运中心（汽车南站）相距11km。（1）1路公交车从客运中心到火车站行驶路程约18km，需50min左右，求公交车的平均速度。（2）若乘坐地铁，列车在火车站和客运中心之间直线行驶，设计速度为55km/h，问由客运中心到火车站，乘坐地铁比公交车可节约时间多少分钟？15. 森林“动物运动会”中，龟兔准备进行1千米赛跑。比赛开始后，乌龟和兔子同时从起点出发，兔子以8m/s的速度飞速奔跑，而乌龟只以0.36km/h的速度缓慢爬行，1min后兔子发现远远超过了乌龟，便骄傲地睡起了觉，而乌龟却坚持以不变的速度爬行。2h后兔子醒来发现乌龟已快