运动和能量
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第二单元 运动和能量 【单元概述】 机械运动是同学们最熟悉的一种运动，在小学数学中我们又学过计算速度和路程的问题，因此我们就从机械运动开始学起。当你进入本单元的学习时，你会感到物理非常有趣，的确有用，而且物理就在我们身边，物理知识就是生活的一部分。 本单元学习的主要内容有：认识运动、运动的描述、测量物体运动的速度、能量四个专题。这些知识是物理学中最基本的知识，是学习后续知识的基础。 专题 认识运动 运动的描述 学习侧重点 知道自然界一切物体都在运动，物质世界是个运动的世界。 知道什么是机械运动；知道物体的运动和静止是相对的；会选择适当的参照物描述物体的运动；能用速度及其公式描述物体的运动。 知道什么是匀速直线运动；会用直尺和秒表测物体的速度。 体会物体运动过程中伴随着能量的转化和转移。 学时 1 2 测量物体运动的速度 能量 1 1 专题一、认识运动 【问题情境】 图2—1—1 中国辽宁号航空母舰是中国人民解放军海军的第一艘航空母舰。2012年9月25日，该舰正式加入中国海军序列。 航母可以有效地统合中国海军水面舰艇力量,可提高中国海军的海上远程作战能力,将提高中国海基核力量的生存能力。 那么，怎么判断航母编队的运动情况呢？这就是我们本专题要学习的内容。 【图式优化】 根据运动路线的形状,可把机械运动分为那两种运动?. 什么是机械运动 什么是位置 宏观物体会发生机械运动吗？怎么判断？ 微观物体会发生机械运动吗？怎么判断？ 物质所处的不同状态与分子的运动情况有什么关系？ 【过程支架】 生活中怎么确定物体的位置？如：家电商场里的货物如何摆放？其中小手电在哪儿？再比如：你的座位在教室里的什么地方，怎么能说清呢？等等。 实际上我们无意中使用了数学上的 来表示物体的位置。 位置 机械运动 什么叫机械运动？怎么判断物体的位置是否发生了变化？是直线运动还是曲线运动? 生活中如何判断？ 数学上如何判断？ 有什么共同之处？ 物质所处的不同状态与分子的运动情况有关 【素材提供】 阅读课本22页图2-1-6，总结物质处于不同状态时，物质内部分子的排列情况有何不同？ 运动是宇宙中的普遍现象，物质的运动形式也是多种多样的。机械运动区别于其他运动的关键是：物体的位置发生了变化。 自然界中的一切物体都在运动，物质世界是个运动的世界。大到天体，小到组成物质的分子都在不停地做机械运动。 微观分子运动实例：槐花飘香；炒菜时，加入盐才使菜有了咸味；糖溶解在了水里感觉到甜味；堆煤的墙角时间长了会变黑；等等。 【归纳迁移】 事物都在不停地运动着 要用发展的眼光看待人和事；要用发展的思想对待生活 同学们要对自己充满信心，只要你努力，明天肯定更美好。 『归纳梳理』 直线运动 机械运动 判断物体是否在运动的方法 根据经过的路线可分为 宏观物体在运动 曲线运动 物质所处的不同状态与分子的运动情况有关 微观世界的分子运动 『要点探究』 位置变化的判断：一个物体相对于另一个物体的位置是否变化，要从两个角度来看：一是看两者之间的距离是否变化，二是看方位是否变化。二者中只要有一着发生变化，就说明位置发生了变化。 什么是机械运动？ 图2—1—2展现了小明乘自动扶梯由一楼上二楼的画面，请根据图片回答下列问题： （1）小明是运动的吗？你判断依据是什么？ （2）根据上述现象归纳什么是机械运动？ （3）“另一个物体”的意思是什么？ （4）判断物体是静止还是运动的方法是什么？ 图2—1—2 自动扶梯 『难点突破』 1.宏观物体的运动：肉眼能见到的物体均为宏观物体，不涉及分子、原子、电子等内部结构或机制。宏观物体的运动即肉眼可见的物体的运动。 2.微观世界的运动：微观与“宏观”相对。粒子自然科学中一般指空间线度小于10-7～10-6厘米的物质系统。包括分子、原子、原子核、基本粒子及与之相应的场。 微观世界是涉及分子、原子、电子等内部结构或机制。微观世界的运动指分子、原子、电子等微粒的运动。 【题组训练】 『典型例题』 例1:阅读短文回答问题 2013年春节期间，小明和父母去逛公园。在公园里他们看到了孩子们坐过山车、坐摩天轮，头顶的模型飞机在动力下沿直线向前飞去:眼前的绿茵草地、树木被围上了栅栏，时有老虎在走动，狮子、鹿、兔子在互相追逐:背后的湖面上有游船在行驶。这时爸爸感叹世界上的物体均在运动，就连我们看不见的小灰尘、分子、原子也不能偷懒的........ 1.老虎走动、兔子飞奔是机械运动吗?回答_________ 【是、不是】 2.坐过山车、坐摩天轮是_________运动。【直线、曲线】 3.找出文中属于微观运动的句子。 析与解:我们把物体位置的变化叫做机械运动。物体运动时的路线不同，分为直线运动和曲线运动。微观运动指肉眼看不见的运动。 答:1.是 2.曲线 3.小灰尘、分子、原子也不能偷懒的 『自主训练』 1.关于下列物质世界常见的运动方式，各举两个典型例子 （1）物体的机械运动 ， （2）微观世界的分子运动 ， （3)原子内部运动 2. 对于物体的运动，我们可以这样分类:从运动快慢的角度，可以分为_________和_________两类，从运动轨迹的角度，可以分为_________和_________两类。 3.常见物质以固态、液态、气态存在，物质以不同状态存在主要与_________的情况有关。 4..下列不属于机械运动的是( ) A. 麦浪滚滚 B. 洪水奔流 C．灯光闪闪 D. 万里雪飘 5.小田学习物理后，对抽烟的爸爸说:"吸烟有害健康，我和妈妈都在被动抽烟。"小田这样说的科学依据是( ) A.分子很少运动 B.分子在不断运动 c.分子之间有间隙 D. 分子之间有作用力 6.某老师在引导学生理解固体、液体和气体的微观结构时，带领学生做游戏，用人群的状态类比物体的状态。如图2—1—3所示①、②、③三种情景分别对应的是( ) | ! 图2—1—3 A. 固体、气体、液体 B. 气体、固体、液体 C.. 固体、液体、气体 D. 液体、气体、固体 专题二、运动的描述 【问题情境】 图2—2—1 我国神舟八号无人飞船，于2011年11月1日顺利发射升空。升空后2天，“神八”与此前发射的“天宫一号”目标飞行器进行了空间交会对接。组合体运行12天后，神舟八号飞船脱离天宫一号并再次与之进行交会对接试验，这标志着我国已经成功突破了空间交会对接及组合体运行等一系列关键技术。 神舟八号飞船与天宫一号目标飞行器对接成功后，神舟八号飞船是静止的还是运动的？ 图2—2—2 改革开放以来，随着人们的生活水平不断提高，外出旅游成为一种时尚。交通工具的选择是其中重要的一个方面，如普通火车、动车组、高铁。那么它们之间最重要的区别是什么？ 这些就是本专题我们要探究和解决的问题。 【图式优化】 怎样描述物体的运动情况 物体是运动的还是静止的，判断的依据是什么 怎么判断物体运动的快慢 生活中怎么判断物体运动的快慢 物理学中怎么判断物体运动的快慢 【过程支架】 1．运动和静止的相对性 阅读课本，知道什么是机械运动？如何判断一个物体是否在做机械运动？ 结合课本23页图回答：为什么两种判断结果不同？什么是参照物？做课本23页活动，体验参照物在描述物体运动过程中的重要性。 利用参照物如何判断物体是运动还是静止？如何理解物体的运动和静止是相对的？ 请你举出生活中物体做机械运动的例子： ___________________“游云西行而谓月之东驰”中“月之东驰”的参照物是： _________________机械运动 参照物 运动和静止的相对性 “地球同步卫星”是指相对地球静止的卫星，那么，以太阳为参照物，地球同步卫星是运动的，还是静止的？ __________________________ 活动：什么是运动和静止的相对性？ 图2—2—3 实验一：将铅笔盒和课本放在桌面上，只推动铅笔盒运动. 实验二：将铅笔盒放在课本上，推着课本和铅笔盒一起运动. （1）在“实验一”中，我们说课本是静止的，铅笔盒是运动的，判断的依据是什么？ （2）在“实验二”中，以 为参照物，铅笔盒是运动的；以 为参照物，铅笔盒是静止的.如果不确定参照物，能判断一个物体运动或静止吗？ （3）对于乘电梯上升的乘客，可以说他是运动的，这是以 为参照物，也可以他是静止的这是以 为参照物。对于电梯上的乘客，为什么一会说他是运动的，一会又说他是静止的？前后提法矛盾吗?为什么？ 图2—2—4 （4）你能用所学知识解释：神舟八号和天宫一号的运动情况吗？ （5）谈谈你对运动与静止的相对性的认识。你认为自然界中有绝对静止的物体吗？说出你的理由. 2．怎样比较物体运动的快慢 运动 回忆前一专题，思考：什么叫机械运动？物体怎么样就算运动了？ 举例说明，相对地面而言，哪些物体在运动？比一比，看谁说的多。 生活中比较快慢的方法 和同学们讨论交流课本25页：如何比较物体运动的快慢？看台上的观众如何比较？裁判员如何比较？ 什么是速度？它的物理意义是什么？你能由速度的定义写出它的公式和单位吗？ 请你举出物体运动快慢的事例： _________________________ 速度 数学课上已经学过有关速度的计算，你想知道物理课上对此类问题怎么解答吗？试试看。 3．怎样理解物理学中的速度？ ①速度是采用哪一种“比较快慢的方法”来定义的？ ②速度公式中各字母表示的物理量及国际单位分别是什么？ ③试着说说1.2m/s的物理意义. ④请试着推导出它们的换算关系1m/s= Km/h. 换算过程： 1 m( ）km1m/s( ）km/h 1s( ）h 4．怎样解答物理学中的计算题？ 阅读课本30页把你认为在解题过程中需要注意的地方标出来.思考： （1）题目中给出的已知量是什么？待求的未知量是什么？可分别用什么字母符号表示？ （2）题目可用什么公式来解答？公式中的字母分别表示什么意思？ （3）物理计算题和数学计算题格式上有什么不同之处？ 5．试着填写下表中常见物体的速度值： 乌龟爬行 速度(m/s) 【素材提供】 物体 正常行走 人骑自行车 小汽车 飞机飞行 人造卫 星发射 卫星绕地球 光真空在中传播 参照物 参照物是研究物体运动时所选定的标准，用来确定物体的位置和描述它的机械运动的物体．从理论上讲，参照物的选择是任意的．但是，人们选择参照物的目的是为了方便研究物体的运动状态．同一物体选择不同的参照物，其运动状态就可能不同，描述的繁简程度也会有所不同．因此，选择参照物，应根据研究目的的需要科学地选取，而不要随心所欲． 运动的绝对性 平时我们看上去不动的物体，它们也在时刻运动着．例如，由于大陆板块的运动与挤压，形成了雄伟壮丽的喜马拉雅山脉．日月星辰每时每刻的运动着，所以宇宙是运动的宇宙．生命也是运动，人们在电子显微镜下可以观察到生物机体的细胞无规则运动．人也要不断的运动，因为生命在于运动． 从宏观世界到微观世界，从生命世界到无机世界，都处在永不停息的运动之中，所以说，整个世界是运动的世界，宇宙是运动的宇宙．我们找不到绝对不动的物体，所有的物体都在运动，所以运动是绝对的 静止的相对性 文学家、诗人用优美的词汇、语言的韵律和意境来描述和赞美运动，如：明代一诗人写到“空手把锄头，步行骑水牛．人在桥上走，桥流水不流．” 作曲家和音乐家用流动的音符来表现运动，如音乐“高山流水．” 画家用线条来描绘运动，如：梵高的《星夜》． „„ 然而，在物理学看来，所有这些描述之中包含相对性．这就是“静止”的相对性．运动民永恒的，但静止是相对的．“桥流水不流”水之不流是相对桥而言的；“高山流水”之“流水”是相对高山的；“星夜”之“星”的静是相对“天空”的．凡此 控制变量法 在研究多个（3个及其以上）物理量间关系时，为了准确、方便地搞清楚物理的确切关系往往会控制一些物理量不变，来研究其中两个物理量的关系．例如，人们发现运动快慢可能与运动路程、运动时间有关，于是在研究时可以控制路程相同来研究运动快慢与时间关系，或控制运动时间相同来研究运动与路程关系，从而比较出物体运动的快慢．控制变量物理学研究的一个十分重要的研究方法．希望同学们在学习过程中，不断体会其思想精髓． 比值定义法 比值定义物理量的方法是指在定义某一个物理量时采用一个物理量作为分子，另一个物理量作为分母（有时分子、分母不只有一个物理，可能是多个物理量），用比值的形式定义出一个新物理量来．例如，小学科学课程学过的密度（ρ）就是用物体的质量（m）与物体的体积（V）比值来定义的，即ρ = m． V比值定义物理量通常适用于物质物理属性，物体的某种特征等的定义．它的主要特点是，被定义的物理量与定义它的物理量无关，而是由其他物理量来决定．例如，物体的密度与物体的质量与体积无关，它由物质的种类所决定，有时也与物质的状态、大气压有关． 建立概念的重要性是什么？ 无论是描述机械运动现象，还是描述其他现象，都必须要建立概念.因为没有概念就无法描述任何事物，更谈不上去研究事物的运动和变化规律了.只有我们对所研究的事物在某些特征上建立了“概念”，才能用所建立的概念去描述它们，区分它们，进而研究它们.科学家伽利略在研究机械运动之前，就是在假设的参考系中，首先建立起“速度、加速度”等概念，然后才着手研究落体运动现象的. 建立概念的方法，通常都是通过科学抽象.但是，在这个方法的下又有许许多多的具体方法作辅助和铺垫. 例如，我们采用分类的方法，按照物体作机械运动的路线或轨迹进行分类，把“运动轨迹相同的”这一特征抽取出来，于是就引出了“直线运动”和“曲线运动”两个概念.它们分别是用来描述和区别不同轨迹的两类运动.又例如，我们按照物体运动的快慢变化来分类，把“物体运动快慢变化的和不变化的”的特征分别抽取出来，又有“变速运动”和“匀速运动”两个概念出现。它们是用来描述和区分不同运动状态的两类运动. 再例如，我们采用“比值的方法”定量地描述物体运动快慢的特征，就有“速度”和“平均速度”等概念.它们都是将“物体运动的距离”和“通过这段距离所需要的时间”抽取出来，再采用比值的方法建立起来的.“速度”是用来描述物体运动快慢这一总的特征的概念.在这个概念下，又有 “平均速度”，平均速度是用来粗略地描述物体在某段时间内，或某段路程上运动快慢的概念.这就好象在“人”这个概念下，有男人、女人、大人和小人等概念一样. 怎样定量描述机械运动现象？ 物理学中除了用概念来描述物体作机械运动外，还有用“物理公式”和“物理图象”两种方法来定量地描述机械运动. “物理公式”就是用来定量描述机械运动的一种方法.例如，物理学中把“路程跟时间之比叫做速度”，作为一把“尺子”来量度物体运动的快慢.这样，就出现了速度公式“v=s/t”，这就是物理公式的由来.由测量单位方面的知识可以知道，速度的单位在国际单位制中是“米/秒”，它是长度和时间两个单位复合而成的. “物理图象”是用来直观定量描述机械运动的又一种方法.例如，我们将数学中的直角坐标知识，迁移到物理学中来描述物体作机械运动的情况时，将直角坐标中的纵轴代表路程s，横轴代表时间t.这样，我们就可以把物体在作机械运动的过程中，各时间段和各时间段所对应的路程，一一标注在两个坐标轴上，然后在坐标平面内分别找出它们的对应点，再通过描点的方法得出直线、折线或曲线.这就是物理图象，如图所示. 【归纳迁移】 运动 参照物的假设，是产生机械运动的前应用类比迁移方法认识事物 在学习中还有假设吗？ 参照物 提.假设的价值很大. 静止 图2—2—5 建立概念 没有概念就无法描述任何现象.这如同一个婴儿在他的头脑里还没有建立描述日常生活中各种事物的名称（概念），就不会说话一样. 速度、平均速度、直线运动、曲线运动、匀速运动、变速运动等 在学习中你还学过哪些概念？ 运动规律 图2—2—6 『归纳梳理』 物体运动的描述 物体是运动的还是静止的，取决于所选的参照物 判断物体运动的快慢的方法 路程相同时，时间短的快 时间相同时，路程长的快--------速度 速度表示物体运动的快慢 速度的单位是 和 速度的公式是： ； 变形公式是： 『要点探究』 1．怎样选择参照物？ 参照物可以任意选择，但在实际选取时，通常从观测的方便以及描述运动尽可能简单的角度，选择研究对象周围的物体做参照物。对于参照物的选择，还应注意以下几点： （1）参照物一旦被选定，我们就假定该物体是静止的。 （2）参照物的选取可以是任意的，但不能将研究的物体本身作参照物，因为以自己为参照物，任何物体的位置是永远不变的，也就是这一物体永远处于静止状态。 （3）为了研究机械运动的方便，物理学中一般选取地面或相对于地面静止的物体作为参照物，且可以不加以说明；若选取其他合适的物体作参照物研究机械运动时，则要加以说明。 2.．运动的相对性的应用 运动的的相对性在生活、工业、农业与科技技术中有大量应用，图2—2—7是中国航天与航空事业中应用运动的相对性实例。试回答下列问题： （a）空中加油机 （b）亚洲一号同步卫星 卫星 图2—2—7 中国航天航空事业 卫星 （c）中国空军歼十编队 卫星 问题1：图2—2—7（a）中受油机和加油机必须保持相对_________状态；相对地面而言，受油机和加油机都处于________状态。 问题2：图2—2—7（b）中，“亚洲一号”地球同步卫星相对地点处于 ________ 状态；以月球为参照物时，“亚洲一号”地球同步卫星处于 _______状态。 问题3：图2—2—7（c）中，中国空军“歼十”战机编队在空中飞行表演时，如果以四架战机中的一架飞机为参照物，那么其他三架飞机处于________状态；如果以地面上的观众为参照物，这四架飞机又处于 _________状态。 上述问题中均选填“静止”或“运动”。 问题4：在北京奥运圣火传递活动中，现场某记者同时拍下了固定在地面上随风飘动的旗帜和附近的甲、乙两火炬照片，如图2—2—8所示。根据它们的飘动方向，四位同学作了下列判断。小明认为甲火炬一定是静止的；小华认为甲火炬一定是向右运动的；小红认为乙火炬一定是静止的；小亮认为乙火炬一定是向左运动的。你认为他们四位同学一定判断正确的是 _______。 红旗 甲 乙 图2—2—8记者照片 心得体会：通过对上述问题的分析与判断，你觉得判断物体处于静止还是运动状态的核心是 _________________________________________________。 『难点突破』 1．速度概念的理解 “速度”是为了比较物体运动快慢而引入的一个物理量。在物体运动快慢比较过程中遇到三个物理量：物体运动快慢、运动路程、运动时间。人们为了研究运动快慢问题采取控制变量的方法来研究。 方法1：控制“运动时间”相同，研究运动快慢与运动路程的关系。通过研究发现，在相同时间内，当物体运动路程越长时，物体运动就越快，反之，越慢。 方法2：控制“运动路程”相同，研究运动快慢与运动时间的关系。通过研究发现，，在相同路程中，当物体运动所花时间越短，物体运动就越快，反之，越慢。 为了研究更一般的运动快问题，人们通过将运动路程s与运动时间的比值来定义“运动快慢”，并把它命名为“速度”，用符号v表示。即v = s。 t在速度速度概念时需要注意以下几点： ⑴ 如果用时间与t路程s的比值来表示“运动快慢”，发现得出的结论与前面控制变量得出发结果恰好相反，为了两种研究结果的一致性，并与人们生活实际经验相符合，物理学中选择了运用路程与时间的比值来定义速度。 ⑵ 在学习过程中，同学们还需要注意速度与路程不成正比，与时间不成反比，也就是说速度与路程和时间无关。速度反映了物体运动性质，是物体运动状态的表现之一。 ⑶ 速度有不同的单位，它由路程和时间单位来确定。例如，路程用“千米”，时间用“分钟”，代入计算结果，就是“千米/分钟”。在国际单位制中用“米/秒（m/s）”作为主单位。其他单位可以通过路程与时间单位的换算而得到。 2．怎样用图象表示匀速直线运动？ 匀速直线运动的速度虽然可以用公式v=s计算，但在公式中，不能认为速度υ与路程st是正比关系，速度υ与时间t也不是反比关系，匀速直线运动任何时刻的速度是一样的，因此无论路程s和时间t如何变化，速度v都是一个确定值，与路程s（或时间t）之间并不存在什么关系。 所以，匀速直线运动的路程-时间(s-t)图像是一条过坐标原点的倾斜直线，如图2—2—9甲所示。而速度-时间(v-t)图像是一条平行于时间t轴的直线，如图2—2—9乙所示。 图2—2—9 【题组训练】 『典型例题』 例1 “红色摇篮，绿色家园“，是井冈山展现出来的独特魅力。“五一”期间，苹苹乘坐的汽车刚刚进入井冈山景区，便有一种“车行绿色中，风景扑面来”的感觉，实在是令人心旷神怡。“车行绿色中，风景扑面来”所选的参照物分别是___________与___________。 析与解：本题解题思路如下： 车行绿色中 汽车 风景扑面来 风景 确定研 究对象 相对于哪个物体位置变化，确定参照物 本题中“车行绿色中”，是汽车在运动，汽车相对于“山”或“景物”或“地面”发生了位置变化，所以所选参照物是山（景物或地面）；“风景扑面来”是风景在运动，风景相对于汽车发生了位置的变化，所以选汽车为参照物。 例2 人坐在橡皮筏上随湍急的河水漂流（如图1-19所示），人相对河岸是 的，相对 是静止的。 图1-19 析与解：本题考查运动与静止的相对性。 判断物体运动、静止的方法步骤： 除被研究的物体本身以外，运动和静止的物体都可以被选作参照物。参照物一旦被选定，就假定它是静止的。本题的关键是明确研究对象是“人”，分析人相对于参照物的位置是否发生了变化。人和橡皮筏相对河岸位置的在改变，相对河岸是运动的，人和橡皮筏之间没有位置的改变，以橡皮筏为参照物是静止的。 例3 某市肯德基商店门前有这样的景象: 2个售货员带领员工、路过的客人在跳舞，两位 售货员的舞姿优美、整齐划一。他们之间及他们与商店门前运动的汽车的相对运动状态分别是( ) A.运动 静止 B.静止 运动 C. 运动 运动 D.静止 静止 析与解:两个售货员之间的相对位置没有改变，所以他们之间是静止的。两位售货员与商店门前运动的汽车位置发生相对变化，故他们相对汽车是运动的。 答:选B 例4.:我的哥哥是一名特种兵，他说"训练时要背负15kg的物品跑完5km的路程而且 所用的时间不能超过20min"。哥哥的速度至少是_________km/h。 析与解: 此题已知路程s=5㎞，时间t=20min=1／3h，把数字带入速度公式即可求出。 答: 15 『自主训练』 1.神州九号飞船在升空过程中，以固定在飞船外的摄像头为参照物，飞船的运动状态是_________的。 2.关于速度，下列说法正确的是( ) A.速度是表示物体运动路程多少的物理量 B.速度是表示物体运动快慢的物理量 c.速度大的物体，运动的路程一定长 D.速度大的物体，运动的时间一定短 3.下面的成语与物理学描述运动快慢的方法最相近的是( ) A.风驰电掣 B.一日千里 c.姗姗来迟 D.离弦之箭 4.小汽车在高速路上正常行驶，它的速度最接近( A.3m/s B.30mls ) C.300m/s D.3000mls 5.如右图所示是公路路边的一个标志，它的含义是_________ 。 40 第一次世界大战期间，一位法国飞行员正在2000米高空飞行的时候，发现脸旁边有一个什么小玩艺儿正游动着。飞行员以为这是一只什么小昆虫，顺手把它抓了起来。飞行员一看惊呆了，原来是一颗热乎乎的德国子弹！幸亏他戴着皮手套。"手抓子弹"成为现实的前提是:飞机跟子弹的运动方向和速度大小都_________，这时飞行员和子弹保持_________。 7.一辆汽车沿平直的公路向西快速行驶，一个行人沿该公路的便道向西散步。以行人为参照物汽车( ) A.向东运动 B.向西运动 c.静止不动 D.无法确定 8.如图所示，是班上几个同学送小明乘火车回家时的情景示意图。当火车徐徐开动时，小明坐在窗边，却看到几个同学渐渐向后退去，那么，小明不可能选择的参照物是( ) A.火车 B.同学 C.小明 D.火车内其他乘客 9.在学校运动会中，小明参加50m短跑的竞赛成绩是8. Os，则他1S行驶的距离是________m。 10甲、乙两辆汽车在水平路面上同时向东行驶，路程---时间图像如图所示，则甲车的速度是____ mls，两车行驶过程中，若以甲车为参照物，乙车向_______动。 专题三、测量物体的运动速度 物体的运动各式各样，有快有慢，运动的路线有曲有直。那么怎样描述物体运动的这些性质呢？就是我们本专题要解决的问题。 【问题情境】 甲：车水马龙的闹市 乙：和谐的天体运动 如上甲乙俩图所示： 川流不息的街市上车水马龙，不同物体的运动各具特色；在浩瀚的宇宙中有无数大小不一、形态各异的天体，如月亮、地球、太阳、夜空中的星星„„，由这些天体组成的广袤无垠宇宙的运动即有着相似的规律形成和谐的统一体．自然界的各种不同运动，有相似的、有区别的，它们所满足的规律各不相同，又有着相互的联系，这始终是我们渴望了解、不断探索的领域．学完今天的专题，你能说说它们之中有什么规律，请你 和同伴交流结果。 【图示优化】 快慢不同的机械运动 什么是匀速运动 什么是变速运动 与直线运动有何联系 【过程之架】 1. 请同学们把下面的空白处补充完整 请同学们回忆：物体运动的快慢叫 ,用 公式表示。 路程 时间 速度 10m 20m 30m 40m 1S 3S 4S 请你把上表中的速度栏补充完整并思考：1.此物体运动时的速度大小变了吗？2.你能从表格知道物体在相等的时间内走了多少路程？ 不变而且在相等的时间内通过的 也是不变的运动叫匀速运动。 你还能想到什么？ 观察在笔直的公路上行驶的车辆， 和 都不变的运动叫匀速直线运动。 2. 请阅读课本第29页内容回答问题 你能说说百米赛跑时运动员的运动快慢情况吗？ 问题1.不同时间段的速度一样吗？ 问题2.相同时间段所走的路程一样吗？ 变速运动的特点是什么? 能用前面的V=S/t公式计算运动员的速度大小吗？计算得出的速度表示物体通过某一路程的平均快慢程度，叫 。 【素材提供】 研究物体运动的方法比较多，由于运动的复杂性，人们往往会从简单的运动开始研究，人们先研究匀速直线运动、变速直线运动，再研究曲线运动，由简单到复杂，直至利用所探究的运动规律来进行应用，如汽车、高速铁路、飞机、火箭、人造卫星等都人们在研究与运动相关的基础研制出来的。因此，初中物理学习必须从简单运动开始学起。在这个探究过程中，还需要了解下列相关知识。 模拟实验 在物理研究过程中，有些时候很难单凭观察得出结论．这时就需要通过实验来研究．实验通常是在控制研究对象条件下进行的一种现象观察、数据记录．如果难以直接对研究对象进行实验、或实验条件难以满足时，人们会一种模型来做实验，即模仿实验对象制作模型、仿照实验条件进行实验，这种实验就是模拟实验．模拟实验是一种基本的实验研究方法．例如，教学过程中，一般很难用实体汽车来做实验，实验室中常用模拟小车、木块等物体模拟汽车的运动，从而通过模拟实验来寻找汽车运动规律．同学在物理学习过程中，要通过一些情境的模拟来创设实验条件，通过模拟实验学习探索物理规律． 规律的表述方法 人们通过实验研究来探索物体运动规律是一种基本手段与方法．在实验探索过程中，往往会运动用多用方式来表述其探究结果． 方法1：表格法．人们将实验获得的数据通过表格表示出来．同学们在前面的学习过程中，已经多次使用这种方法．希望同学们在学习过程中，根据不同实验的要求 【归纳迁移】 下图是一个骑车者与一个跑步者的路程与时间的变化图象，从中获得的信息有：骑车者的速度大于跑步者的速度。这个信息我们可以从图像上获取数据进行计算，也可以找别的渠道，例如：骑车者所在的直线图像与横轴成一个角度，跑步者所在的直线图像也与横轴成一个角度，我们可以比较角度的大小来判断对应速度的大小。 问题：在S—t图像中，图像与横轴的夹角越大，其对应的速度 。 析与解： 由数学上所学的一次函数性质可知，图像与横轴的夹角越大，路程与时间的比值就越大，也就是对应的速度就越大。 答：越大 『归纳梳理』 『要点探究』 实验：将玻璃管竖直放置后，观察气泡的运动情况。 气泡的运动特点：____________________________________ 问题1：气泡在管中运动路径是直的，用眼睛可以直接观察到．但是很难判 断其快慢程度是否变化。你设计一个实验来证明观察的初步结果。 ________________________________________________________ ________________________________________________________ 问题2：实验中需要测量什么量？你如何测量？ 玻璃管 __________________________________________________________ __________________________________________________________ 问题3：请你设计出实验数据记录表格。 气泡 探究气泡运动规律 问题4：能否从气泡开始运动时计时？为什么？ _____________________________________________________________________ 问题5：你从实验记录的数据来看，气泡在玻璃 管“中间段”运动有什么规律？ _______________________________ 问题6：如果用一个图像来描述气泡的运动， 你准备如何来设计坐标系？ _______________________________ 问题7：请在虚线框内作出气泡运动的s – t图像（数据有实验获得）；图像有什么特点？ _______________________________ 问题8：图像的特点说明了气泡什么的运动规律？ _________________________________________________________________________ 问题9：什么叫做匀速直线运动？ _________________________________________________________________________ 问题10：匀速直线运动有什么特点？ _____________________________________________________________ 2.认识变速直线运动规律 如图苹果下落过程中，每隔0.2s的曝光照片． 任务1：观察照片，判断苹果下落做什么运动； _______________________________________________ 任务2：分析照片现象，说出苹果速度是如何变化的，为什么？ ______________________________________________ 任务3：请你将苹果竖直向上抛出，观察苹果运动情况，并把它 描述出来． 图： 苹果自由落体 任务4：什么叫做变速直线运动？ ______________________________________________________________________ 任务5：变速直线运动有什么特点？ ______________________________________________________________________ 任务6：如何比较变速直线运动的快慢？ ______________________________________________________________________ 任务7：如何计算平均速度？ ____________________________________________________________ 『难点突破』 1．路程、速度和时间的计算 问题1：匀变直线运动有什么规律？变速直线运动有什么规律？ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 问题2：根据匀速直线运动规律可以将速度公式v = s，变换成s = _______；其实这t 也是上述模拟实验探索出来的规律（s – t 图像中得出匀速直线运动的路程与时间成 ______ 比）。 问题3：一列长360m的火车匀速驶过长1800m的隧道，测得火车完全通过隧道需要时间为72s。求：⑴ 火车运行的速度；⑵ 火车全部在隧道内运动的时间1。 2．s- t图像的描绘 问题1：作s – t 图像的准备工作时什么？ ________________________________________________________________ 问题2：作s – t 图像的步骤是什么？ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 任务1：某物体沿水平面运动的路程与时间的数据如下表所示，请你作出其s – t图． s/cm 40 路程0 10 20 30 40 30 s/cm 20 时间0 0.1 0.2 0.3 0.4 t/s 10 t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 任务2：苹果在地面附近下落时路程和时间关系如表所示，作出苹果下落过程中的s–t图像。 s/m 80 路程70 0 5 20 45 80 60 s/m 50 时间40 0 1 2 3 4 30 t/s 20 物体运动速度 v = _______ m/s 10 苹果s–t特征：___________________ t/s 1 2 3 4 0 3．平均速度与速度平均 问题1：平均速度指的是：________________________________________________。 问题2：速度的平均指的是 _______________________________________________。 问题3：在上述作图中，苹果4s内平均速度 v平均 = _______ m/s， 实验测得苹果在 t1 =1s时，速度为v1 = 10m/s，t2 = 4s时，v2 = 40m/s，那么这两个时刻速度的平均值为v = v1v2= __________m/s；因此平均速度与速度平均值是不同。 2问题4：平均速度的意义是什么：____________________________________________。 【题组训练】 『典型例题』 例1:如图所示，是用频闪照相机拍摄的小熊沿刻度尺运动的照片。从图中可以分析出:小熊作的是_________运动，判断的理由是________。如果照相机的频率(即在1秒钟内等间隔 自动拍摄的次数)是20赫兹，那么小熊的速度为_________m/s。 析与解:做匀速直线运动的物体，在任何一段相等的时间内，通过的路程是相等的，在任何时刻、任何-段路程内，速度都是相等的。一秒内拍20张照片， 5张照片用0.25秒的时间， 5张照片的路程是10厘米，就是O. 1米。速度等于0.1米除以O. 25秒等于0.4米每秒。 答:匀速直线 相等的时间内，通过的路程是相等的 O.4m/s 例2:请设计一个测定圆形蚊香燃烧速度的实验: (I)需要测量的物理量是_________和_________ (2)需要的器材有_________、_________、_________ (3)蚊香燃烧速度的表达式是_________ (4)请你设计实验数据并制作记录表. 析与解:速度由路程和时间决定的。此题中蚊香的长度相当于路程，只是蚊香是弯曲的，所以借助把曲的变直才能量取，需要细绳和尺子。时间由秒表确定。 细绳 尺子 秒表； v = 答:蚊香的长度 时间； s t『自主训练』 1.完成下列速度单位换算: (l)54km I h=__________m/s. (3)100cm I s=_________km I h. (2)5m I s=_________km I h. 2．甲、乙、丙三辆小车同时、同地向同一方向运动，它们运动的图像如图4所示，由图像可 知:运动速度相同的小车是_________和_________经过5s，跑在最前面的小车是_________ 3. 汽车在长110千米的公路上行驶，前50千米的时间为2500秒，后60千米的速度为3000秒，汽车在这110千米公路上的平均速度为_________米/秒。 4.甲、乙两物体做匀速直线运动，它们通过的路程之比为3 : 2，所用时间之比为2:3，则速 度之比为_________ 5..根据公式V=S/t可知( ) A.运动的路程越长，速度就越大 B．速度与时间成反比 C．.运动的时间越长，速度就越大 D.单位时间内运动的路越长，速度就大 6..有三位同学，甲在2h内走了lO.8km，乙在lOs内走了15m，丙在3min内走了270m，则他们运动的快慢大致情况是( ) A.甲最快 B.乙最快 c.丙最快 D.一样快 7.小彤在学校百米跑道上测量自己正常步行的速度，他从起点开始记时为O3: 05: 10，到终点记时结果为03: 06: 40，则小彤正常步行的速度是 ( ) A. O. 6m / s B. O. 9m / s C. 1. 1m / s D. 5m / s 8..如图是测小车的平均速度的图片，其中刻度尺的分度值为1mm，图中是小车到达A、B、C三点电子表显 示。 (1)该实验根据的公式是_________。 (2)为了方便计时，应使斜面的坡度较_________ (填"大"或"小")。 （3）据图中信息AB长_________，从B点开始到C点结束共用时间_________，AC两点间的速度是_________，AB两点间的速度是_________，小车做_________运动。 (4)如果让小车过了A点才开始计时则会使测到的AC段速度偏_________ ("大"或"小")。 9.南台温铁路于2009年10月1日起正式运营。南台温铁路从宁波经台州至温州全长275千米 动车组预设运行速度可达20Okm/h至250km / h，宁波到温州原来需3小时，现在仅需l小时40分。请根据上述资料回答:计算宁波站到温州站动车组行进的平均速度。 专题四、能量 【问题情境】 同学们，在许多城市里，我们会看到路灯上方有风车和太阳能板，这种装置叫风光互补发电系统。它是一种将太阳能和风能转化为电能的装置。该系统无空气污染、无噪音、不产生废弃物。因此风光互补发电系统是一种自然、清洁的能源。目前在世界范围内风力发电和太阳能发电发展非常迅猛。人类为使居住环境不再受污染，风能和太阳能将是今后世界能源的必然选择。 那么，哪些物体具有能量？能量之间能发生转化吗？这就是本专题我们要学习的内容。 【图式优化】 能量与生活能量与生活 什么样的物什么是能量 体具有能量 能量形式有哪些能量形式有哪些 能量之间如何能量如何转化 转化 【过程支架】 思考：运动形态不同，能量是相同还是不同？运动的多样性能说明能量形式也具有多样性吗？ 1. 运动场上奔跑的运动员 2. 剧烈运动的空气形成龙卷风 3. 雷声滚滚 4. 电为我们描绘的灿烂景象 5. 太阳光让冰雪融化 以上几个现象说明了物体具有 。 。 1. 夜晚，家里的电灯起什么作用，是什么能变成什么能？ 2. 妈妈用加热器把水加热，又是消耗什么能，转化成什么能？两个例子说明了能量可以转化的，转移的。你同意吗？ 【素材提供】 能量概念的发展 能量是物质运动的一种量度，是人们认识客观世界的主要对象之一。19世纪中期发现的能量守恒定律深刻地揭示了各种形式能量的相互联系和自然界的统一性，被恩格斯称为伟大的运动基本定律，19世纪自然科学三大发现之一。 能量原理是从力学流传下来的。意大利物理学家伽利略(Galileo，1564—1642)揭示了重力场作用下物体的机械能守恒。随后，德国数学家、哲学家莱布尼兹(G.W.Leibniz,1646—1716)提出了“活力”概念及“活力”守恒原理。 1801年，英国物理学家托马斯·扬(ThomasYoung,1773—1829)在英国皇家学院的一次演讲中，提出用“能”这个词代替活力。 功的概念起源于早期工业革命中工程师们的需要。他们需要一个用来比较蒸汽机的效率的办法。在实践中，大家逐渐同意用机器举起的物体的重量与行程之积来量 物质运动的一般量度。物质运动有多种形式，表现各异，但可互相转换，表明这些运动有共性，也有内在的统一的量度，即能量。能量以机械能、内能、电能、化学能还有势能等各种形式，出现在不同的运动中，并通过作功、传热等方式进行转换。能量的单位为焦、尔格、千瓦时、电子伏（特）等。 能量是物质运动的量化转换，简称“能”。 世界万物是不断运动着的，在物质的一切属性中，运动是最基本的属性，其他属性都是运动属性的具体表现。例如：空间属性是物质运动的广延性体现；时间属性是物质运动的持续性体现；引力属性是物质在运动过程由于质量分布不均所引起的相互作用的体现；电磁属性是带电粒子在运动和变化过程中的外部表现；等等。物质的运动形式是多种多样的，对于每一个具体的物质运动形式存在相应的能量形式，例如：与宏观物体的机械运动对应的能量形式是动能；与分子运动对应的能量形式是热能；与原子运动对应的能量形式是化学能；与带电粒子的定向运动对 【归纳迁移】 当运动形式不相同时，两个物质的运动特性唯一可以相互描述和比较的物理量就是能量，即能量特性是一切运动着的物质的共同特性，能量尺度是衡量一切运动形式的通用尺度。 当运动形式相同时，两个物体的运动特性可以采用某些物理量或化学量来描述和比较。例如，两个作机械运动的物体可以用速度、平均速度、等物理量来描述和比较。 【归纳梳理】 能量 如果一个物体会给别的物体产生一定的作用，我们就说这个物体具有能量 物体所具有的能量形式很多：机械能、内能等 在一定条件下，不同形式的能量之间可以相互转化；相同形式的能量之间可以发生转移 『要点探究』 问题一：我们身体的能量来自哪儿？ 问题二：你知道猪、牛等动物的能量来自哪儿？ 问题三：对于植物来说营养的能量来自哪儿？ 问题四：我们日常生活中燃烧的煤，你知道它的能量来自哪儿？ (请分析煤燃烧过程中的能量转化) 问题五：请同学们结合上述例子以及课本的内容说说能量的来源。 『难点突破』 关于能量转化的问题 你知道自然界中哪些能量之间可以相互转化吗？举例说明： 如：发光的电灯，电能转化为光能。 析与解：让学生自己列举能量转化的例子，丰富学生的生活经验，为在学习中通过归纳法分析问题积累材料。学生列举的例子可多可少，教师只要应用归纳法略加指点，即可水到渠成地得出能量守恒定律。 答：摩擦生热，机械能转化为内能。 植物光合作用，光能转化为化学能。 煤燃烧，化学能转化为内能。 电动机车运动，电能转化为机械能，等等。 【题组训练】 『典型例题』 例题:说一说能量的转换 1.晚上我们看到正在工作的路灯 2.盛夏一盆水放在地面被太阳照着，水变热 3.用电磁炉烧水 4.利用风来发电 析与解:晚上路灯把街道照亮，是消耗电能转化成光能;水吸收了太阳的能量而变热是太阳能转化成热能;电磁炉把水烧开是电能转化成热能:风具有能量，可以转化成电能。 答:电能转化成光能 太阳能转化成热能 风能转化成电能 『自主训练』 1. _________是与物体运动有关的物理量。 2.不同的运动形态对应着不同的_________ 3.利用能量的过程就是能量_________和_________的过程。 【单元测试】 电能转化成热能 一、选择（36分) 1.在行驶的列车上，妈妈叫小孩"别乱跑"，这个"别乱跑"的参照物是( A.铁路旁的树木 c.车厢内流动的服务车 B.远处的房屋 D.小孩子的座位 ) ) 2．观察以下各物体的运动，最接近匀速直线运动的是( A.正在启动的汽车 c.下落的雨滴 B.刹车的汽车 D.随自动扶手梯上楼的人 3.晓燕在学校春季运动会百米赛跑中以16s的成绩获得冠军，测得她在50m处的速度是6m/s，到终点时的速度为7.5m/s.，则全程内的平均速度是( ) A. 6m/s B. 6. 25m/s C. 6. 75m/s D. 7.5m/s 4.汽车速度是36km/h. 运动员速度是lOm/s. 自行车Imin通过0.6km的路程，则 A.自行车的速度最大 c.汽车速度最大 B.短跑运动员速度最大 D.三者速度一样大 ) 5.正常的成年人步行2.5千米所需要的时间大约是( A.25分钟 B.250秒 C.15分钟 D.150秒 6.·下列哪个现象说到了光能( ) A.古代的轮船在海上利用风前进 B 在公园里散步的老人 c.石头从山上滚下来 D.闪电发出耀眼的光芒 7. 在一个密封的小房间里，放着一台开着门的电冰箱，给电冰箱通电，过一段时间后，房间的温度将（ ） A.升高 B.降低 C.不变 D.无法确定 8.从匀速直线运动的速度公式v = s/ t得出的结论，正确的是( ) A、速度与时间成反比、 B、速度不变，路程与时间成正比 B.速度与时间成反比 D.速度与路程成反比 9.课外活动时，小明和小华均在操场上沿直线进行跑步训练。在某次训练中，他们通过的路程和时间的关系如图所示，则下列说法中正确的是( ) A.两人都做匀速直线运动 B.两人都不是做匀速直线运动 C.前2s内，小明跑得较快 D.全程中，两人跑步的平均速度相同 10.甲图是某物体运动的s-t图像，则图(乙)中能与之相对应的v-t图像是( ) 11、甲乙丙物体做匀速直线运动，如果甲、乙速度之比为4: 3，通过的路程之比为5: 2，则所用时间之比为 （ ） A. 10: 3 B. 3: 10 c. 8: 15 D. 15: 8 12..一列队伍长50m，跑步速度是2. 5m/s，队伍全部通过一长为100m的涵洞，需要的时间是( ) A. 60s B. 50s C. 40s D. 20s 二、填空(24分) 13.起重机将一箱货物在5s内匀速提升了15m，货物的速度大小为_____m/s，合____km/h。 14.两艘以同样快慢飞行的宇宙飞船对接时，宇航员打开前后舱，以便互相连接起来。此时，以一个飞船为参照物，另一个飞船是_________，以________为参照物，宇宙飞船是运动的。15.某同学骑自行车下坡，第1s内通过的路程是1m，第2s内通过的路程是3m，第3s内通过的路程是5m， 则自行车在前2s内的平均速度是_________ m/s，在这3s内的平均速度_____ m/s 16.正在行驶的列车速度是18m/s，这句话的物理意义是_________ 17.下图是一个骑自行车的人与一个跑步的人运动的路程与时间变化的图线，根据该图象能够获得合理的信息是， 示例:信息一，他们同时开始运动: 信息二: 信息三： 18.如下图所示，是"森林动物运动会"中龟兔赛跑的 情景。比赛开始后，观众"通过比较_________认为跑 在前面的兔子运动快，由于兔子麻痹轻敌，中途睡了一觉，64裁判员"通过比较_________判定最先达到终点的乌龟运动得快。物理学中用_________表示物体运动快慢程度。 三、实验探究题(20分) 19.如下图所示是测量小车沿斜面下滑的平均速度的实验。 (1)该实验目的是练习用_________和_________测平均速度。 (2)该实验原理是_________ (3)实验时观察到，小车沿斜面顶端下滑到斜面底端的运动是_________直线运动。(选填"匀速"或"变速") (4)实验中测得路程S1上的平均速度为V1，路程S2上的平均速度为V2,"路程S3上的平均速度为V3 那么， V1、V2、V3的大小关系是_________ 。 20.在课外实践活动中，用闪光照相机探究纸锥坚直下落的运动情况，照相机每隔0.2s曝光1次。 (1)小芳所在的兴趣小组拍下的照片如图所示，由此可以判断纸锥下落的速度变化情况 是_________ (选填不变" "先变大后不变"或"一直变大")。若测得纸锥在A、B两位置间的实际距离为6. 40cm，则此过程中，纸锥的速度为_________ (2)小组间交流时，发现不同小组测得纸锥下落的最大速度不同。 ①请你猜想影响最大速度的因素可能是（ ） (写出一个影响因素) ②为了验证你的猜想，简要的做法是： 四.计算(20分) 21.汽车出厂前要进行测试。某次测试中，先让汽车在模拟山路上以8m/s的速度行驶500S，紧接着 在模拟公路上以20m/s的速度行驶100s。求: (1)该汽车在模拟山路上行驶的路程: (2)汽车在这次整个测试中的平均速度。 22.如下图所示，轿车从某地往南宁方向匀速行驶.当到达A地时，车内的钟表显示为10时15分: 到达B地时，钟表显示为10时45分。则: (1)轿车从A地到B地所用时间是多少小时? (2)轿车从A地到B地的速度为多少千米/小时? (3)若轿车仍以该速度匀速行驶，从B地到达南宁需要多长时间? 参考答案 专题一 1、(1)车在行驶 船在航行 (2)打开放有樟脑球的衣柜门时、闻到气味 酒香不怕巷子深 (3)用于人体检查的X射线是院子内由于电子运动状态改变而放射出来的 2、宏观运动 微观运动 直线运动 曲线运动 3、分子间距离 4、C 5、B 6、A 专题二 1、静止 2、B 3、B 4、B 5、限速40km/h 6、相同 相对静止 7、A 8、D 9、6.25 10、15 西 专题三 1、(1)15 (2)3.6 (3)18 2、甲 丙 乙 3、20 4、9:4 5、D 6、D 7、C 8、(1)V=s (2)小 (3)3.5cm 0.1s 2.8cm/s 1.75cm/s 加速 (4)大 t9、165km/h 专题四 1、能量 2、能量形式 3、转化 转移 单元测试 一、选择 1、D 2、D 3、B 4、D 5、A 6、D 7、待定(见注①) 8、B 9、D 10、B 11、D 12、A 二、填空 13、3 10.8 14、运动 地球 15、2 3 16、列车1s内通过的路程是18m 17、骑车者比跑步者运动速度快 骑车者和跑步者都运动了200m 18、路程 时间 速度 三、实验探究题 19、(1)刻度尺 秒表 (2)Vs (3)变速 (4)V213 t
20、(1)先变大后不变 16cm/s
(2)①质量 空气阻力 形状
②选择形状相同、质量不同的纸锥竖直下落，分别测出它们的最大速度，并分析最大速度与质量的关系
21、(1)4000m (2)10m/s
22、(1)0.5小时 (2)100km/h (3)0.7小时
注①：如果这台冰箱没有用过，并且正常工作，那么插上电源工作一段时间后，房间的温度将升高。因为电能转换成热能了，再加上热量并没有散发出去。能量守恒和能量的转换效率决定了，房间内的温度会升高。
由于房间密封，房间和外界没有热交换。 但是电冰箱工作会产生热量， 所以整个房间的温度会上升。
千万不要认为打开电冰箱的门房间就会降低， 电冰箱只是把电冰箱里面的热抽到电冰箱外边而已。 不变。
原理：能量守恒。因为制冷剂在压缩机做功时将机械能转化为内能，也就是说液态制冷剂吸热变为气态制冷剂与气态制冷放热变为液态制冷剂和压缩机放热，一个吸热过程与一个放热过程互补了
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