第5讲 物体的运动 速度 新版初中物理竞赛补充基础版讲练

第5讲  物体的运动 速度

5.1 学习提要

5.1.1 机械运动和参照物

1. 机械运动

一个物体相对于另一个物体的位置变化，叫做机械运动，简称运动。机械运动是宇宙最普遍的现象。

2. 参照物

在研究机械运动时，说物体是运动还是静止，要看是以另外的哪个物体作标准。这个被选作标准的物体就是参照物。参照物的选取是任意的，选取的参照物不同，对运动的描述往往不同。在具体问题中如何选取参照物，要以描述和研究问题简单、方便为原则。在研究地面上物体的运动时，通常以地面或固定在地面上的物体为参照物。

3. 运动的相对性

对同一物体的运动情况，若选取不同的参照物，对其运动情况的描述可能是不同的。例如：列车在铁道上行驶，地上的人看到列车上的某乘客在与列车一起运动，而列车上邻座的乘客以列车为参照物，则认为该乘客并没有动，这就是运动描述的相对性。

5.1.2 匀速直线运动、匀速直线运动的速度及路程

1. 匀速直线运动

物体在一条直线上运动，如果在任何相等的时间内，通过的路程都相等，这种运动就叫做匀速直线运动。匀速直线运动是机械运动中最简单的运动形式。

实际物体的运动情况比较复杂，很难找到真正做匀速直线运动的物体，但很多实际运动在一定条件下可以近似看成是匀速直线运动。例如：汽车沿平直公路从A地驶向B地，在途中一段时间内，汽车的运动可以看成是匀速直线运动。在商场或大型超市，人随自动扶梯一起运动也可看作是匀速直线运动。

2. 速度

速度是用来描述物体运动快慢的物理量。

在匀速直线运动中，物体运动速度的大小等于运动物体通过的路程与所用时间的比值。用公式可以表示为。式中v表示物体运动的速度，s表示物体运动的路程，t表示物体运动的时间。物体运动速度的大小在数值上等于单位时间内通过的路程。

在国际单位制中，路程的单位是米（符号是m），时间的单位是秒（符号是s），则速度的单位就是米/秒（符号是m/s）。常用的速度单位还有千米/小时（符号是km/h），它们之间的换算关系是：1m/s = 3.6km/h。

3. 路程

路程就是运动物体经过的轨迹的长度。由于匀速直线运动的方向不变，速度大小也不变，因此物体运动的路程与时间成正比，即。

5.1.3 变速直线运动、变速直线运动的平均速度

1. 变速直线运动

物体沿一条直线运动，如果在相等的时间内通过的路程并不相等，这种运动叫做变速直线运动。

做变速直线运动的物体，在相等的时间内通过的路程一般不相同，所以它的运动速度是变化的。

2. 平均速度

在描述做变速直线运动物体的快慢时，我们通常用平均速度粗略地对物体运动的快慢情况进行描述。一个做变速直线运动的物体，在某段路程（或某段时间）内通过的路程与对应的时间之比，叫做它在这段路程（或这段时间）内的平均速度。用公式可以表示为。式中 表示物体运动的平均速度，s表示物体运动的路程，t表示物体通过对应路程所用的时间。由于物体做变速直线运动，它的速度是变化的，平均速度大小与所选取的路程（或时间）有关，所以对变速直线运动来说，平均速度必须指明是哪一段路程（或时间）内的平均速度。

5.2难点释疑

5.2.1 怎样理解运动的相对性

世界上一切物体都在运动，绝对不动的物体是没有的。这是自然界中普遍存在的规律，因此我们说物体的运动是绝对的。这就是所谓运动的绝对性。

虽然物体处于运动是绝对的，但是在物理学中，对物体的运动状态的描述是相对的，都是相对于参照物而言的。当物体相对于参照物的位置发生改变时，我们认为这个物体在运动；当物体相对于参照物的位置不发生改变，我们用静止状态来描述这个物体。这就是所谓运动的相对性。

5.2.2 如何理解求平均速度必须指明某段路程（或某段时间）

由于运动物体的速度是变化的，平均速度大小与所选取的路程（或时间）有关。表5-1是某物体从A处出发开始计时，分别经过B、C、D、E处所测得的各段时间和对应的路程的数据。

表5-1

如果我们要计算从A点出发，2min时间内（或A点到C点路程内）的平均速度，由表5-1中的数据可以求得平均速度为0.75m/s。如果我们要计算从A点出发，4.5min时间内（或A点到E点路程内）的平均速度，由表5-1中的数据可以求得平均速度为0.67m/s。可见，对变速直线运动来说，平均速度必须指明是哪一段路程（或时间）内的平均速度。

5.3 例题解析 

5.3.1 运动的相对性

例1 一位跳伞运动员在下落过程中，看到身旁的直升机在向上运动，直升机相对地面的运动是（   ）

A、一定上升        B、一定下降          C、一定静止          D、无法判定

5.3.2 速度的估算与比例

例2 以60km/h的速度运动的物体，可能是（    ）

A、匆匆行走的人                           B、内环线高架上行驶的汽车

C、正在飞行的客机                         D、绕地球飞行的“神七”

     例3 甲、乙、丙三个物体做匀速直线运动，运动路程之比为3：2：1，运动所用时间之比为1：2：3，则甲、乙、丙三个物体的运动速度之比（    ）

A、1：1：1          B、1：2：3           C、1：3：9         D、9：3：1

5.3.3 过桥、穿洞问题

例4 某特快列车长240m，经过一个小站时不停。一位站台上的旅客测得列车经过他面前的时间为8s。如果列车保持这个速度，经过长度为1500m的某铁路大桥需要多少时间？

5.3.4 不同匀速运动的平均速度

例5 一个人骑自行车前进，开始以2m/s的速度匀速前进40m，然后又以5m/s的速度匀速前进50m，则他在整个路程中的平均速度为                                      （    ）

A、3m/s            B、7m/s          C、3.5m/s           D、2.5m/s

例6 某同学的家与学校之间隔了一座山。每天上学的过程中，前五分之二的路是上坡路，其余都是下坡路，他从家到学校要走36min。如果该同学上坡行走速度不变，下坡行走速度也不变，而且上坡行走速度是下坡行走速度的三分之二，那么他回家要走            min。

5.4 强化训练

A卷

1、图5-l（a）是小王同学在不同的时刻对公路上的卡车和轿车拍摄的两幅照片。由此照片    (选填“能”或“不能”)确定卡车的运动状态，原因是                  ，若拍摄的照片为图5-1(b)，则卡车是         的，轿车是         的〔选填“静止”或“运动”)，因为                。

                                    图5- 1

2、速度是用来表示              的物理量。在匀速直线运动中，速度在数值上等于运动物体

在                      。速度的国际单位是         ，读作             。

3、汽车做匀速直线运动的速度是15 m/s，它表示的物理意义是：                         。

    4、请完成下列換算：

（1）54 km/h=           m/s：     （2）36 km/min=            m/s；

（3）20 m/s=            km/h；     （4）60 cm/min           m/s。

5、双休日，小明一家去杭州度假，在公路上看到悬挂有如图5-2所示的交通标志牌，它表示在此公路上的车速不允许超过           。在遵守交通规则的情况下，从看到这个标志牌的地方到达杭州，汽车至少需要开            h。

图5- 2

6、在匀速直线行驶的火车车厢里，某位乘客以火车为参照物，测得路旁的A电线杆正以10 m/s的速度向正西北方向运动，说明火车在地面上向           方向行驶，过了10 min，A电线杆距火车中的这位乘客            km。

7、相向而行的甲、乙两车，甲车上的乘客感到乙车开得特别快，他所选的参照物是 （   ）

A、甲车        B、乙车       C、地面      D、以上都不是

8、若有甲、乙、丙三辆汽车同时在一条东西方向的直道上行驶。甲车上的人看丙车相对于甲车向西运动，乙车上的人看到甲、丙两辆车都相对乙车向东运动，而丙车上的人则看到路边树木向西运动。那么，关于三辆车的行驶方向，下列说法中正确的是              (      )

A、甲车必足向东行驶                 B、乙车必定向西行驶

C、丙车可能向西行驶                 D、三辆车行驶的方向一定是相同的

9、世界上奔跑得最快的动物是猎豹，速度可达30 m/s；飞得最快的鸟是褐海燕，速度可达300 km/h。两者比较，下列判断中正确的是              （    ）

A、褐海燕运动的路程一定较长         B、猎豹运动的时间一定较长

C、褐海燕的运动一定较快             D、猎豹的运动可能较快

10、两个做匀速直线运动的物体，速度较大的那个物体比速度较小的那个物体通过的路程（ ）

 A、长       B、短         C、一样长      D、不能确定

11、下列各项表示不同物体的运动情况，其中运动最快的是 （   ）

 A、4 h 内通过160 km         B、 10 s 内迪过 了100 m

 C、1 h 内通过 1.2×106 cm     D、 1 min 内通过 1 000 m

12、—个做匀速直线运动的物体,8s内通过的路程为20 m,那么它在0.5 s内的速度为（   ）

 A、40 m/s       B、2.5 m/s     C、0.4 m/s   D、1.25 m/s

13、从匀速直线运动的速度公式可知： （    ）

 A、速度与路程成正比      

 B、速度与时间成反比 

 C、做匀速直线运动的物体的速度与时间或路程无关

 D、速度随时间或路程而改变 

14、甲、乙、丙三人都做匀速直线运动，甲速度为5.4 km/h，乙的速度为1.2 m/s，丙在0.5 min 内前进60 m,若让这三人分别以上述速度行走相同路程，所用时间关系为              （    ）

A、t乙〉t甲〉t丙     B、t甲〉t乙〉t丙   C、t丙〉t乙〉t甲      D、t丙〉t甲〉t乙

15、—个人从甲地开始出发，10 min后到达距甲地800 m的乙地，又走了 10 min才到达距乙地700 m的丙地，这个人从甲地到丙地的平均速度是              （                ）

 A、90m/min        B、75 m/min       C、60m/min      D、50 m/min

    16、某人上山速度为0.5 m/s，到达山顶按原路返回，下山的速度为1.5 m/s，则他上山和下山全过程的平均速度为                            (     )

 A、1 m/s         B、0. 75 m/s       C、0. 87 m/s      D、2 m/s

17、甲、乙两城相距108 km，汽车以15 m/s的速度从甲城开往乙城，需要多少小时才能到达？

18、某人乘出租车在平直公路上匀速行驶，他乘车到达目的地时的车费发票如图5 - 3所示。 求： 

      （1）出租车行驶的平均速度；（2）若出租车以该速度行驶lh通过的路程。

                                                                               图5 - 3

19、为了探测海底某处的深度，科学工作者向海底垂直发射超声波，经4s收到回波信号，则海 洋中该处的深度为多少？（超声波在海水中传播的速度是1 500 m/s)。

20、—列长为360 m的火车匀速穿过一条长1 800m的隧道，如图5 - 4所示，测得火车完全通过隧道需108 s。求：（1）火车的运行速度；（2）火车全部在隧道内运行的时间。

图5-4

B卷

1、“日出日落”这句话是以          为参照物的。地球同步卫星总是静止在地球某处上空，这是以          为参照物；若以月球为参照物，这个地球同步卫星是           的；若以太阳为参照物，卫星是           。

2、甲、乙、丙三位同学骑自行车，匀速向东行驶，甲、乙两辆自行车的速度相同，丙车速度较快。若以          为参照物，三辆车都向东运动；若以          为参照物，三辆车都向西运动；若以丙车为参照物，则甲、乙两车的运动方向是          。

3、为了维护高架道路的交通安全，内环线高架快车道上车辆限速为80 km/h，约合     m/s。道路交通部门通过安装在道路旁的自动监控设备巡视路况，在某一路段恰有两台相同的自动照相机在间隔2 s的时间内从不同角度拍摄了如图5-5所示的(a)、（b)两张照片。已知相邻两盏路灯的间距为10 m，从照片中分析，          车在超速行驶（选填“A”、“B”或“C”）。

图5-5

4、火车钢轨毎根长12.5 m，车轮滚到钢轨接头处会听到一次撞击声，若车内乘客听到第一声时开始计吋，到第51声时用25 s时间，则列车在这段时间内通过的路程是          m，列车速度是        m/s。

5、如图5-6所示，在一辆小车上，装有一个不断滴水的墨水瓶子，瓶子滴水的时间间隔是相同的，小车从略有倾斜的木板上向下做直线运动，木板的边沿放一张白纸条，观察图5-6(b)中的白纸条上留下的墨点，可知小车在做          运动，判断的理由是                     。

图5-6

    6、下列各运动物体中速度比较接近30 m/s的是     （    ）

A、正在跑步的运动员             B、炮弹的飞行速度

C、正在耕地的拖拉机             D、国道上行使的小汽车

7、某学生在运动会上掷铅球,成绩是12 m,则铅球通过的路程  （    ）

A、等于12 m                 B、大于12 m

C、小于12 m                   D、以上三种情况都有可能

8、某车站并排停着两列待发的列车甲和乙。当甲列车内的人看见窗外的树木向东移动，而乙列车内的人看见甲列车未动。如果以地面为参照物，下列说法中正确的是（     ）

    A、甲列车向西运动，乙列车不动     B、甲列车不动，乙列车向西运动

C、甲列车向西运动，乙列车向东运动 D、甲、乙两列车以相同的速度向西运动

9、甲、乙两个物体做匀速直线运动，运动路程之比为3 : 1，运动所用时间之比为1 : 4,则甲、乙的运动速度之比              （     ）

A、12 : 1       B、1 : 12       C、3 : 4       D、4 : 3

10、下列速度中最大的是（    ）

 A、750 m/min   B、15 m/s       C、36 km/h      D、1250 cm/s

11、一列长为L的队伍在匀速前进，一通讯员从队尾将一封信送给队首的军官并立即返回队尾，通讯员速度大小不变，在整个过程中队伍前进0.75L,则通讯员与队伍的速度比为（    ）

 A、1 : 1          B、1 : 1         C、3 : 1       D、3 : 2

12、小红和兰兰多次进行百米赛跑，两人同时出发，每次小红到达终点时，兰兰离终点还有10m的路程。如果两人都以原来的速度赛跑，让小红的起跑线后移l0m，兰兰仍在原起跑线出发，结果是              （     ）

 A、两人同时到达终点          B、小红先到达终点

 C、兰兰先到达终点              D、无法确定谁先到达终点

13、—个人从甲地开始出发，10 min后到达距甲地800 m的乙地，休息5 min后继续前进，又走了 10 min才到达距乙地 700 m的丙地，这个人从甲地到丙地的平均速度是              （   ）

 A、80 m/min   B、70 m/min   C、60m/min      D、 50 m/min

14、一皮带传动装置如图5-7所示，比较大轮上a点的速度与小轮上b点的速度的大小，有(    )

 A、       B、       C、        D、无法确定

15、—物体做直线运动，先以速度v1=10 m/s通过全程的1/3，接着以v2=5 m/s通过全程的2/3。则该物体全程的平均速度为多大？

I6、甲、乙两地相距90 km，A车以30 km/h的速度从甲地开出，向乙地匀速前进，同时B车以 60 km/h的速度从乙地开出，向甲地匀速前进。在两车匀速开出的同时，一只小鸟从甲地出发，以60 km/h的速度向乙地匀速飞行，当它遇到B车后立即以同样大小的速度反向飞行，遇到A车后再次反向飞行，如此反复，直至两车相遇时，小鸟一共飞行了多少路程？

    17、某人坐在一辆以15 m/s的速度沿平直公路匀速行驶的汽车里，从第1根电线杆从他眼前经过时算起，在1 min时间内共有31根电杆从眼前经过，则每两根电线杆间的距离是多少？

18、我国铁路交通高速发展，已经数次提速。当你外出时可上网查询最新铁路旅客列车时刻表。表5 -2是某同学暑假旅游前在中国铁路网（http://train.tielu.org)上查询的T721次空调特快的运行时刻表。                                   表5-2

车次：T721(南京西一上海)

问：列车全程的运行时间是多少？在哪两个城市间行驶最快？

19、火车在进入隧道前必须鸣笛。若火车速度为72 km/h，声音在空气中的速度是340 m/s， 司机在鸣笛2 s后听到自隧道口处山崖反射的回声，则鸣笛时火车到隧道口的距离是多少？当听到自隨道口处山崖反射的回声时，火车到隧道口的距离又是多少？

20、在一静水湖的南北两岸，有两只船同时相向开出，各以其速度垂直于湖岸匀速驶向对岸。 两船在离北岸800m处迎面相会,相会后继续驶向对岸。靠岸后立即返航,两船又在离南岸600 m处迎面相会。若不计两船靠岸时间，求湖宽。