初中物理竞赛运动学专题训练培训课件
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第四讲 运动学一、相对运动问题如果有一辆平板火车正在行驶,速度为火地v (脚标“火地”表示火车相对地面,下同)。
有一个大胆的驾驶员驾驶着一辆小汽车在火车上行驶,相对火车的速度为汽火v ,那么很明显,汽车相对地面的速度为: 火地汽火汽地v v v += (注意:汽火v 和火地v 不一定在一条直线上)如果汽车中有一只小狗,以相对汽车为狗汽v 的速度在奔跑,那么小狗相对地面的速度就是火地汽火狗汽狗地v v v v ++=从以上二式中可看到,上列相对运动的式子要遵守以下几条原则:①合速度的前脚标与第一个分速度的前脚标相同。
合速度的后脚标和最后一个分速度的后脚标相同。
②前面一个分速度的后脚标和相邻的后面一个分速度的前脚标相同。
③所有分速度都用向量合成法相加。
④速度的前后脚标对调,改变符号。
相对运动有着非常广泛的应用,许多问题通过它的运用可大为简化1、一列火车在雨中自东向西行驶,车内乘客观察到雨滴以一定速度垂直下落,那么车外站在站台上的人看到雨滴是( )A 沿偏东方向落下,速度比车内乘客观察到的大。
B 沿偏东方向落下,速度比车内乘客观察到的小。
C 沿偏西方向落下,速度比车内乘客观察到的大。
D 沿偏西方向落下,速度比车内乘客观察到的小。
2、甲乙两车在同一平直路上行驶,方向相同,乙在前,早在后,在射程以内,车上两人同时发出相同的演示子弹,子弹对枪口的速度都是u 。
在两车速度分别为1v =2v ,1v >2v ,1v <2v 三种情况下,正确的判断应该是( )(A )甲车上的人选被射中 (B )乙车上的人选被射中(C )两人同时被射中 (D )无法确定3、有A 、B 两艘船在大海中航行,A 船航向正东,船速15km/h,B 船航向正北,船速20km/h. A 船正午通过某一灯塔, B 船下午二点也通过同一灯塔.问:什么时候A 、B 两船相距最近?最近距离是多少?4、如图所示,某人站在离公路距离为60m 的A 处,他发现公路上有一汽车从B 处以10m/s 的速度沿公路匀速前进。
第一讲物体的运动运动学是物理的重点内容,学习物理离不开对各种各样的运动形式的研究。
本讲将重点介绍匀速直线运动、相对运动和速度的分解等知识。
第一节匀速直线运动与图像问题一、匀速直线运动的特点匀速直线运动是指物体沿着一条直线做速度的大小和方向都不改变的运动。
匀速直线运动具有以下特点:(1)速度恒为定值,可用公式s v t=计算,也可表示为路程与时间成正比:s vt =。
(2)只要我们证明了某种直线运动,其路程与时间成正比,就可以得出该运动为匀速直线运动的结论,且可以求得运动速度的大小。
例1如图3.1所示,身高为h 的人由路灯正下方开始向右以速度0v 匀速走动,路灯高为H ,问:(1)人头部的影子做什么运动?速度是多少?(2)人影子的长度增长速度是多少?分析与解 (1)人在路灯正下方时,人头部的影子恰处于人脚底,在人逐渐远离路灯的过程中,人影子的长度也越来越大。
经时间t ,人前进的距离为0v t ,设此时人影子的长度为l ,人头部的影子移动的距离为L ,如图3.2所示。
根据相似三角形知识,可得0v t L H H h =-,即0Hv L t H h=-可见,头部影子运动的距离与时间成正比,做匀速直线运动,其速度00L H V v t H h ==-,因为1H H h >-,可知0V v >,即头部的影子运动速度大于人行走的速度。
(2)同样结合相似三角形知识,可得0v t l h H h =-,即0hv l t H h=-,即人影子的长度l 随时间均匀变长,其长度的增长速度即为单位时间内长度的变化量,0hv l l v t t H h ∆'===∆-。
二、匀速直线运动的图像(一)位置-时间图像(s t -图像)物体做匀速直线运动时,可以沿运动方向所在直线建立直线坐标系,从而利用s t -图像描述出物体的运动情况。
如图3.3所示为甲、乙、丙三个物体在同一直线上的运动的位置—时间()s t -图像,对它们的运动分析如下:甲物体:在0t =时刻,从纵坐标为2m s =-处向规定坐标系的正方向运动,s t -图像为倾斜的直线,即每经过相同的时间,运动距离相等,甲做匀速直线运动,在0t =到1s t =的时间内,甲物体从2m s =-的位置运动到2m s =的位置,故s v t∆==∆甲()22m /s 10---。
物理竞赛辅导讲义 第一部分:直线运动提高题1. 汽车甲沿着平直的公路以速度V 。
做匀速直线运动.当它路过某处的同时,该处有一辆汽车乙开始 做初速度为零的匀加速运动去追赶甲车.根据上述的己知条件:A.可求出乙车追上甲车时乙车的速度B.可求出乙车追上甲车时乙车所走的路程C. 可求出乙车从开始起动到追上甲车时所用的时间D. 不能求出上述三者中任何一个2. 火车以54kmjh 的速度沿平直轨道运行,进站刹车时的加速度是-0.3,〃//,在车站停Imin,启动后的加速度是0.5m/s 2o 求火车由于暂停而延误的时间。
3. 客车以速率七前进,司机发现同一轨道正前方有一列货车以速率七同向行驶,七〈七,货车车尾距客车距离为S 。
,司机立即刹车,使客车以加速度大小为。
作匀减速运动,而货车仍保持原速度前进,问:① 、客车加速度至少多大才能避免相撞?② 、若50 =200m, *=30m/s, v 2=10in/s,客车加速度大小a=l m/s 2,两车是否相撞?③、若50 =200m,3=30m/s, v 2=10m/s,客车加速度大小a=0.2m/s-,要求两车不相撞,则七应为多大?4. 一个人坐在车内观察雨点的运动,假设雨点相对地面以速率卩竖直匀速下落,试写出下列情况下雨 点的随时间变化而运动的运动方程和轨迹方程:①、车静止不动;②、车沿水平方向速率〃匀速运动;③、车沿水平方向作初速度为零的匀加速直线 运动,加速度大小为〃;④、车以线速度大小卩做匀速圆周运动5. 一只兔子向着相距为S 的大白菜走去。
若它每秒所走的距离,试分析兔子是否可以吃到大白菜?兔子平均速度的极限值是多6. 如图所示,一个质点沿不同的路径从A 到达B :沿弦AB, 沿圆弧ADB,且经历的时间相等,则三种情况下:,A 、平均速度相同B 、平均速率不等CC 、沿弦AB 运动平均速率最小D 、平均加速度相同7. 一辆汽车从静止开始作匀加速直线运动,在第9妙内的求第9妙初和第9妙末的速度多大?8. 一个小球从45米高处自由下落,经过一烟囱历时1妙,求烟囱的高度?(忽略空气阻力) 9. 一个小球从屋顶自由下落,在t = 0.255内通过高度为2m 的窗口,求窗台到屋顶的高度?(忽略 空气阻力)10. 如图所示,一辆长为L 的小车沿倾角为3的光滑 加速度大小为gsin 。
初中物理运动学专题训练1、甲、乙二人同时从同一地点A出发,沿直线同向到达点B,甲在前一半路程和后一半路程内的运动速度分别是V1和V2(V1>V2), 乙在前一半时间和后一半时间内的运动速度是V1和V2,则()A.甲先到达 B B、乙先到达 BC、两人同时到达B地D、条件不足,无法确定2、某科研所每天早晨都派小汽车按时接专家上班。
有一天,专家为早一点赶到科研所,比平时提早1小时出发步行去科研所。
走了一段时间后遇到了来接他的汽车,他上车后汽车立即掉头继续前进。
进入单位大门时,他发现只比平时早到10分钟。
问专家在路上步行了多长时间才遇到汽车?(设专家和汽车都作匀速运动,专家上车及汽车掉头时间不计)3、甲、乙两地相距100千米,一辆汽车以40千米/时的速度从甲地出发开往乙地。
此时恰好有一辆汽车从乙地开出向甲地出发,且以后每隔15分钟乙地均有一辆车发出,车速都是20千米/时,则从甲地发出的那辆车一路上可遇到从乙地发出汽车共 ________辆.(不包括进出车站的车辆)。
4、相距4500米的甲、乙两车站之间是一条笔直的公路。
每隔半分钟,有一辆货车从甲站出发以10米/秒的速度匀速开赴乙站,共开出50辆;于第一辆货车开出的同时有一辆客车从乙站出发匀速开往甲站。
若客车速度是货车速度的2倍,那么客车途中遇到第一辆货车与最后一次遇到货车相隔的时间为多少秒?5、从港口A到港口B的行程历时6昼夜,每天中午12时,由A、B两港口共分别开出一艘轮船驶向B港A港,则每一艘开出的轮船在途中遇到对港口开来的轮船是(不包括在港口遇到的轮船)()A、6艘B、11艘C、12艘D、13艘6、某同学骑自行车从家到县城,原计划用5小时30分,由于途中有 3.6千米的道路不平,走这段不平的路时,速度相当于后来的3/4,因此,迟到12分钟,该同学和县城相距多少千米?7、某高校每天早上都派小汽车准时接刘教授上班。
一次,刘教授为早一点赶到学校,比平时提前半小时出发步行去学校。
走了27分钟时遇到来接他的小汽车,他上车后小汽车立即调头继续前进。
设刘教授步行速度为V1,小汽车来回速度大小恒为V2,刘教授上车以及小汽车调头时间不计,则可判断()A、刘教授会提早3分钟到校且V1:V2=1:10B、刘教授会提早6分钟到校且V1:V2=1:10C、刘教授会提早3分钟到校且V1:V2=1:9D、刘教授会提早6分钟到校且V1:V2=1:98、A、B两地之间仅有一条公路且相距了300千米。
从A地早上9:00起每隔45分钟开出一辆汽车向B地。
车速为60千米/时,下午15:00A地开出最后一班车。
另外每天由B地早上8:00起每隔1小时也开出一辆汽车向A地,车速为75千米/小时,下午16:00B地开出最后一班车。
则由A地早上9:00开出的班车在行驶途中能见到________辆由B地开出的班车;由B地下午15:00开出的班车在行驶中能见到________辆由A地开出的班车。
(进出站时除外)9、甲、乙两车站相距100km,今从乙站每隔15分钟开出一卡车,均以25km/h 的速度匀速驶向甲车站,当第一辆卡车在距乙站20km 时,从甲站开出一辆面包车,以40km/h 的速度匀速驶向乙站,这辆面包车在路途中共遇到________辆卡车,遇到最后一辆车时距乙站________km 。
10、老鼠离开洞穴沿直线前进,它的速度与到洞穴的距离成反比,当它行进到离洞穴为 d 1的甲处时速度为v 1,则行进到离洞穴为d 2的乙处时,速度是________,从甲处到乙处需时________。
11、一列火车在平直的轨道上匀速行驶,一名铁路巡道工站在火车前方某处路旁,火车第一次鸣笛经过3s 被他听到,过了10s 火车再次鸣笛,经2.5s 被他听到。
若声速为340m/s,则火车的速度为________。
12、小明和小亮分别从游泳池左右两边缘同时出发来回游泳池,设两人各自的游速不变,调头时间不计。
他们第一次在离池右边20m 处相遇,第三次恰好相遇在池的右边缘,这段时间内小明比小亮多游了________。
13、AB 两汽车站相距60km ,从A 站每隔10分钟向B 站开出一辆车,行驶速度为60km/h 。
(1)如果在A 站第一辆汽车开出时,B 站也有一辆车以同样大小速度开往A 站。
问B 站汽车在行驶途中能遇到几辆从A 站开出的汽车?(2)如果B 站汽车与A 站另一辆汽车同时开出,要使B 站汽车在途中遇到从A 站开出的车最多,那么B 站汽车至少应在A 站第一辆车开出多长时间后出发(即应与A 站第几辆车同时开出)?最多在途中能遇到几辆车?(3)如果B 站汽车与A 站汽车不同时开出,那么B 站汽车在行驶途中又最多能遇到几辆车?14.火车以20m/s 的速度沿某一段直线轨道驶向道口,为厂提醒看守道口的工作人员,司机在距道口940m处开始鸣响汽笛,每次笛声持续1s ,停5s ,然后再次拉响汽笛。
当道口工怍人员听到第三次笛声结束时,火车距道口的距离为___ m .道口工作人员昕到火车司机前后两次拉响汽笛的时间间隔为____s 。
(已知声波在空气中传播的速度为340m/s)15.在高速公路上用超声测速仪测量车速的示意图,测速仪发出并接收超声波脉冲信号.根据发出和接收到的信号间的时间差,测出被测物体的速度,图B 中P 1、P 2是测速仪发出的超声波信号,n 1、n 2分别是P 1、P 2由汽车反射回来的信号,设测速仪匀速扫描,P 1、P 2之间的时间间隔△t=0.8s ,超声波在空气中传播的速度v=340m/s ,若汽车是匀速行驶的,则根据图中可知,汽车在接收到P 1、P 2两个信号之间的时间内前进的距离是_________m ,汽车的速度是________m/s .答案2 设车速为v 米/分钟,工厂到总工程师住所的距离为L 米,则平巳总工程师由家到厂所需时间t=L /v ①又设当天汽车由工厂出发走了距离L1米后遇到总工程师,总工程图6图B师步行的时间为t2分钟,则汽车行驶L1米所花时间t1=L1/v ②根据题意有t1+t2=L1/v+t2=(t-10)+60 ③汽车少行驶了2(L-L1)的路程而提前10分钟回厂,因此有总工程师在路上步行时间为55分钟。
明月心上过20:23:233 100/40=2.5小时=150分钟150/15=1010+1=11辆(最后一辆载乙地出发点)明月心上过20:25:004 货车速度为10m/s,则客车速度为20m/s,设客车与第一辆货车相遇的时间为t,根据速度公式得出v货车t+v客车t=4500m,据此求出客车途中遇到第一辆货车的时间t;客车跑完4500m用的时间为225s,货车全开出用的时间为50×30s=1500s,由此看出客车到达甲站时货车还没有全开出,只有跑出7辆车,设最后一次遇到客车的时间为t′,v 货车(t′-180s)+v客车t′=4500m,求出t′.解答:解:由题知,v货车=10m/s,v客车=20m/s,设客车与第一辆货车相遇的时间为t,v货车t+v客车t=4500m,即:10m/s×t+20m/s×t=4500m,解得:t=150s;客车跑完4500m用的时间为4500m 20m/s =225s,货车全开出用的时间为50×30s=1500s,由此看出客车到达甲站时货车还没有全开出,只能开出7辆车,设最后一次遇到客车的时间为t′,第七辆货车开出时间为t′-180s,则:v货车(t′-180s)+v客车t′=4500m,10m/s×(t′-180s)+20m/s×t′=4500m,解得:t′=210s,∴t′-t=210s-150s=60s.故答案为:605一艘轮船在中午12时从A港口开出时,遇到第一艘从B港口开出的轮船,那是B港口6天前开出的。
因为在港口遇到的不包括,所以不算。
到当天24时,在途中遇到B港口5天前开出的轮船,是符合条件的第一艘轮船。
以后在每天的12时和24时都会遇到一艘从B港口开出的轮船。
总共为每天2艘×6天=12艘,加1艘(和种树类似,即6天后在B港口遇到的),减2艘(分别是出发时在A港口遇到的,和6天后到达时在B港口遇到的).符合条件的为2×6+1-2=11艘。
6 3.6千米不平路,所用时间与平路 3.6千米用时比为1:0.75=4:3即平路用时,(12/60)÷(4-3)/3=0.6小时平路速度: 3.6÷0.6=6千米/小时家至县城距离:6*5.5=33千米7 由题知,小车是准时的,小车从遇到刘教授的地方到达刘教授平时上车的地方需要3min,刘教授走了27min,据此求出u和v的大小关系;提前的时间就是小车从遇到刘教授的地方到达刘教授平时上车的地方来回用的时间.解答:解:因为小车是准时的,刘教授提前30min走,现在已经过了27min,如果刘教授等着不走,那么小车现在从遇到刘教授的地方到达刘教授平时上车的地方需要3min,则:刘教授步行的路程为:s=27min×v,小车行驶这段路程的车速:,提前的时间就是小车少走了3min路程的往返时间,即6min.故选D.8 根据速度公式求出两车的行驶时间;然后根据两车出发和到达的具体时间,可判断途中相遇的次数.解答:解:s=300km;v A=60km/h;v B=75km/h;由A地开往B地的汽车,运行时间为t A= 由B地开往A地的汽车,运行时间为t B=由A地早上9:00开出的班车在行驶途中共用5h,则14:00到达B地;在14:00之前,由B地开出的汽车有6辆(分别是在以下时间发车:8:00、9:00、10:00、11:00、12:00、13:00);这6辆车都将在行驶途中遇到A 地开来的第一辆车;而在14:00,当A地早上9:00开出的班车到达B地时,恰好B地有车出站;这次相遇不计.由B地下午15:00开出的班车在行驶途中共用4h,则19:00到达A地;在15:00-19:00期间,由A地开出的车,且在行驶途中的有7辆(分别是在以下时间发车:10:30、11:15、12:00、12:45、13:30、14:15、15:00);这7辆车都将在行驶途中遇到B地开来的15:00的那辆车;故答案为:6;7.9 从第一辆卡车动开始到面包车到乙站止,共用时间是A小时(卡车先走20km用时)B小时(面包车跑到乙站所用的时间),即48+150=198分钟,这期间所有开出的卡车面包车都能遇到,198÷15≈13,再加上第一辆卡车(到第一个15分时是第二辆卡车了),共14辆.到低45分钟是开出的是第4辆卡车,还余3分钟,3分钟后面包车启动,面包车启动第12分钟时第5辆卡车开出,以后又隔15分钟开出一辆卡车,(150-12)÷15=9……3,也就是说后面的138分钟又有9辆卡车开出,第9辆(总共第14辆卡车)开出的时间是第135分钟,这时面包车距乙站还有3分钟的路程即C.这20km是第14辆卡车和面包车在面包车开出第135分钟后走的,用时为:D小时,这时卡车走了E也就是在这个时间、这个地点和面包车相遇.所以填14, 0.7711 第一次经3秒听到声音,此时人离火车的距离S=3*340m=1020m.第二次听到声音时离火车距离s=2.5*340m=850m.十秒内火车走过路程l=S-s=1020-850=170m, 所以火车的速度v=l/t=170/10km/h=17km/h12 设泳池长度为Y 小明游速为Vm 小亮游速为Vl 模拟此游泳过程据第一次相遇两人游泳时间相同数据可设方程Y-20/Vm=20/Vl 根据第三次在泳池右边缘相遇可推出小明游了三倍游泳池距离达到泳池右边缘的时间与小亮游了一个来回从泳池右边缘出发的时间相等可列出方程3Y/Vm=2Y/Vl 联立两个方程解出Vm=1.5Vl Y=50 则多游的一个泳池的距离就是50米13 解:如图,依题意在同一坐标系中作出分别从A、B站由不同时刻开出的汽车做匀速运动的s-t图象,如图所示.从图中可一目了然地看出:(1)当B站汽车与A站第一辆汽车同时相向开出时,B站汽车的s-t图线CD与A站汽车的s-t图线有6个交点(不包括在t轴上的交点),这表明B站汽车在途中(不包括在站上)能遇到6辆从A站开出的汽车.(2)要使B站汽车在途中遇到的车最多,它至少应在A站第一辆车开出50min后出发,即应与A站第6辆车同时开出,此时对应B站汽车的s-t图线MN与A站汽车的s-t图线共有11个交点(不包括t轴上的交点),所以B站汽车在途中(不包括在站上)最多能遇到11辆从A站开出的车.答:从B站开出的车在行驶途中会遇到6辆从A站开出的车;B站的汽车至少应在A站第一辆开50min后出发;它在途中最多能遇到11辆车.点评:此题对运动过程的分析很重要.如果B站汽车与A站汽车不同时开出,则B站汽车的s-t图线(如上图中的直线PQ)与A站汽车的s-t图线最多可有12个交点,所以B站汽车在途中最多能遇到12辆车.14(1)根据题意可知在火车鸣笛结束时,火车前进的时间和通过的路程,便可知第三次鸣笛结束时声音距离工作人员的距离,此声音传到工作人员处还需要时间,再去掉这段距离就是火车距道口的距离;(2)根据已知,可知第一次听的鸣笛所用的时间和第二次鸣笛时火车据工作人员的距离,此时可得到第二次听到鸣笛所用的时间,第一次和第二次中间相隔了6s,则间隔为第二次听到鸣笛所用时间加上中间间隔的6s减去第一次传播所用的时间.解答:解:(1)火车第3次鸣笛结束时,火车前进了的时间t总=1s+5s+1s+5s+1s=13s,则火车通过的路程为:s1=20m/s×13s=260m,第三次鸣笛末尾的声音距离工作人员:s=940m-260m=680m,声音传到工作人员处需要:t=所以火车又前进了2s,此时通过的路程为:s2=20m/s×2s=40m火车此时距离道口:s‘=680m-40m=640m(2)从第一次鸣笛开始计时第一次听到是在第一次鸣笛后:t1=,第二次鸣笛火车距工作人员的距离:s3=940m-20m×(1s+5s)=820m,第二次鸣笛时已用时t2=1s+5s=6s,第二次听到是在第二次鸣笛后:t3=从第一次鸣笛到第二次听到鸣笛声用时:t=6s+2.41s=8.41s 听到两汽笛的时间间隔,还要在8.41秒中扣掉第一次传播用的时间:故△t=t-t1=8.41s-2.76s=5.65s.故答案为:640;5.65.:解决本题的关键是:(1)第三次鸣笛末尾的声音传到工作人员处还需要一定的时间,在这个过程中,火车在前进;(2)听到两汽笛的时间间隔中应去除第一次传播所用的时间.由题意可知,P1、P2的时间间隔为0.8秒,根据图b所示P1、P2的间隔的刻度值,即可求出图中每小格表示的时间;以及P1、n1和P2、n2之间间隔的刻度值.可以求出P1、n1和P2、n2之间的时间,即超声波由发出到接收所需要的时间.从而可以求出超声波前后两次从测速仪汽车所用的时间,结合声速,进而可以求出前后两次汽车到测速仪之间的距离.解答:解:P1、P2的间隔的刻度值为30个格,时间长为0.8秒,因此图中每小格表示的时间为t=0.8s30=0.027s;因为P1、n1之间间隔的刻度值为12,所以对应的时间为0.32秒;P2、n2之间间隔的刻度值9,所以对应的这两点之间对应的时间为0.24秒.P1、n1之间的时间为超声波第一次从测速仪发出后遇到行进的汽车又回来所用的时间,所以超声波传播到汽车所用的时间t1为0.16秒.由此可以求出汽车在接收到p1的信号时汽车与测速仪之间距离:S1=vt1=340m/s×0.16s=54.4m;同理可求出汽车在接收P2信号时汽车与测速仪之间的距离:S2=vt2=340m/s×0.12s=40.8m.由此可知,汽车在接收到P1、P2两个信号之间的时间内前进的距离:S=54.4m-40.8m=13.6m.故答案为0.027,13.6.。