专题01 机械运动-初中应用物理知识竞赛专题讲义

初中应用物理知识竞赛专题讲座一

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】

1. 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。
2. 齿轮转动，转速与齿数成反比。相同时间内转动圈数与齿数成反比。
3. 位置与时间的关系图象（路程图象）：图象斜率表示速度。
4. 速度与时间的关系图象（速度图象）：速度图象与横轴所围面积表示路程。

【经典竞赛题分析】

例1.（2016湖南株洲竞赛）甲同学骑自行车去看望乙同学，得知消息后，乙同学步行迎接甲，接到后同车返回。整个过程他们的位置与时间的关系如图所示，据图可知

A. 相遇前甲的速度是乙的4倍

B. 相遇前甲的速度是乙的3倍

C. 相遇后乙的速度是原来的2倍

D. 整个过程甲的平均速度是乙的1.5倍

【参考答案】BC      学科网

例2（2012·全国竞赛题）早在1800年前的汉代，科学家张衡就发明了用来测量车辆行驶里程的“记里鼓车”，又名“记里车”、“司里车”、“大章车”等。科技史学家王振铎先生根据史书上的文字描述，复原了这种神奇的车，如图9甲所示。图9乙所示为记里鼓车的原理图，马匹拉着该车向前行走，带动左、右足轮转动。立轮与左、右足轮装在同一水平轴上，齿数为18，并与下平轮啮合，带动下平轮水平转动，下平轮齿数为54；齿数为3的旋风轮与下平轮装在同一竖轴上，并与中平轮啮合。中平轮齿数为100，转动一圈，轮上的拨子便拨动上层木人右臂击鼓一次，显示车行一里。

汉代曾以六尺为一步，三百步为一里，假设那时人们认为的圆周率约为3。试通过计算说明，这架“记里鼓车”的足轮直径应该是多少尺?

例3（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            。

【答案】75次/min      

例4.(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? [来源:学+科+网Z+X+X+K]

(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。

【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

【参考答案】：B

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（　　）

【参考答案】：B

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

【参考答案】：B

车速范围为20~25m/s，选项B正确。

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

【参考答案】：C

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。

【参考答案】：C

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

【参考答案】：A

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

【参考答案】：B

二、填空题

1．2011年11月3日凌晨，我国自主设计的“神舟八号”飞船与“天宫一号”成功实现安全对接，携手遨游太空，如图1所示，对接后，“神舟八号”相对于“天宫一号”是____________的，相对于地球是____________。（选填“运动”或“静止”）

【参考答案】：静止  运动         

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。

【参考答案】：7    1260

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。

【参考答案】：45   汽车[来源:Z。xx。k.Com]

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。　

【参考答案】：自行车　　　　１８

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.　　

【参考答案】：15　　西

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______________________。

【参考答案】：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＿＿＿＿。

【参考答案】：9︰2

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。

【参考答案】：6   90/11或12 

[来源:学科网ZXXK]

9．（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”）；

 【参考答案】：400米   运动                   学科网

[来源:学。科。网Z。X。X。K]

10.（2012年“志英杯”物理竞赛）小汽车在短时间内的速度可以变化很快。有些车几秒钟内车速就可以从0km/h急升到110km/h。如图是一辆车在10s内的车速变化情况，由图像可知第4s时车速为______km/h，从第2s到第4s过程中，车速__________。（选填“增大”、“减小”或“不变”） 从第6s到第8s速度的变化比从第8s到第10s速度的变化          （选填“大”或“小”）

【参考答案】：30km/h   增大  大

11．（2012全国初中物理竞赛预赛）“蜻蜓点水”是常见的自然现象，某同学在研究蜻蜓运动的过程中，获得一张图4所示的蜻蜓点水的俯视图片。该图片记录了在相等时间内蜻蜓连续三次点水过程中激起的波纹，已知水的传播和蜻蜓的飞行都是匀速运动。根据图中弦的形状和分布可知蜻蜓当时是向____________（填“左”或“右”）飞行的，且飞行速度比水波传播的速度____________（填“快”或“慢”）

【参考答案】：左    快

三．综合运用

1.（2012年“志英杯”物理竞赛）民间有个美丽的传说，牛郎织女的故事，据天文测量，牛郎星和织女星相距为160万亿千米，估算一下，牛郎眨眨眼，织女要隔多少年才能看到？

2.(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。