1、初中应用物理知识竞赛辅导讲座 12 运动和力编辑人：袁几【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
2、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。6.力可以改变物体运动状态，力可以改变物体形状。力的大小方向作用点称为力的三要素。当任一要素发生改变，力的作用效果都会发生改变。画出力的示意图，形象直观的表示力的三要素。7.力的作用是相互的。力不能离开物体而单独存在。一个物体是受力物体的同时，也必然是施力物体。8.牛顿第一定律：一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。9.物体保持运动状态不变的性质叫做惯性。惯性的大小由物体自身质量决定，与外界因素无关。10.二力平衡条件：作用在一个物体上的两
3、个力大小相等、方向相反，作用在一条直线上。【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. 物体速度的变化量与时间的比值表示物体速度变化的快慢。【经典竞赛题分析】例 1.（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
4、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 。【解析】设心电图仪的坐标纸移动速度为 v，根据甲的心率为 60 次/ min 可知，甲的心动周期为 T1=1s.由甲的心电图可知，vT 1=2510-3。设乙的心动周期为T2，由乙的心电图可知，vT 2=2010-3，解得 T2=0.8s，则乙的心率为 60/ T2=600.8/min=75 次/min 。【答案】75 次/min例 2.(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
5、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? (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
6、明这句话的物理道理。速度/kmh-140 50 60 80 100反应距离/m7 9 11 15 19制动距离/m8 13 20 34 54解析：（1）刹车过程中轮胎发热是由于摩擦引起的，这个过程中机械能转化为内能。（2）司机的反应时间 t 等于反应距离 s 与汽车行驶速度 v 的比值，即t=s/v。v1=40km/h=100/9m/s，t 1=s1/v1=0.63s；v2=50km/h=125/9m/s，t 2=s2/v2=0.65s；v3=60km/h=50/3m/s，t 3=s2/v2=0.66s；v4=80km/h=200/9m/s，t 4=s4/v4=0.68s；v5=100km/h
7、=250/9m/s，t 5=s5/v5=0.68s；反应时间的平均值 t=0.65s.（3）分析上表数据可知，汽车制动距离与行驶速度的关系是：汽车行驶速度越大，制动距离越大。具体计算可知，当速度增大到原来的 2 倍时，制动距离约增大到原来的 4 倍。（4）雨雪天，道路较滑，汽车所受的刹车阻力较小。在相同的车速的情况下，汽车所受的刹车阻力越小，汽车的运动状态越不容易改变，汽车刹车后滑行的距离就越长，因此汽车就越难停下来，所以为安全起见要减速慢行。【竞赛实战训练】1( 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
8、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 （ ）A1520m/s B2025 m/s C2530 m/s D3035 m/s 1.解析：小轿车速度 100km/h=28m/s，以小轿车为参照物，小轿车长度取3.5m，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，两车相对路程为 7m，由 s=vt 可知，相对速度为 7m/s。该轿车的车速范围为 2025m/s，选项 B 正确。答案：B2. (2009 上海初中物理知识竞赛复赛题)如图所示，弹性小球撞击地面前的速度方向与水平地面的夹角为 ，撞击后离开地面时
9、的速度方向与水平地面的夹角为 ，则下列说法中正确的是：( )(A)无论地面光滑与否，总有 =(B)无论地面光滑与否，总有 (C)地面的粗糙程度越大， 越小(D)地面的粗糙程度越大， 越大2.答案：D 解析：地面光滑时，总有 =；地面的粗糙程度越大，小球平行地面的分速度损失越多，导致 越大，选项 D 正确。3. (2009 上海初中物理知识竞赛复赛题)摩托车做飞跃障碍物的表演时为了减少落地时向前翻车的危险，则落地时应采取的措施是：( )来源:学*科*网(A)仅前轮制动 (B)仅后轮制动 来源:学.科.网(C)前、后两轮均制动 (D)前、后轮均不制动3.答案：B 解析：摩托车做飞跃障碍物的表演时，
10、落地时前轮着地，为了减少落地时向前翻车的危险，则落地时应采取的措施是仅后轮制动，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 6.37103 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) 604.答案：C 解析：由题述可知，飞船绕地球运动的时间
11、大约为 68.5 小时，运行一圈的路程大约为 2(6.37103 千 米+343 千米 )=4.2107m，运行一圈的时间大约为 1.5h，飞船绕地球运动的圈数为 45，选项 C 正确。5. (2009 上海初中物理知识竞赛复赛题)右图是水平公路上从车后看到的一辆行驶着的汽车的右后轮，根据图中所示现象可知：( )(A)汽车正在向左转弯，右后轮对地面作用力的方向为向下偏左(B)汽车正在向左转弯 ，右后轮对地面作用力的方向为向下偏右(C)汽车正在向右转弯，右后轮对地面作用力的方向为向下偏左(D)汽车正在向右转弯，右后轮对地面作用力的方向为向下偏右5 答案：.B 解析：由图可知，轮子下部向左凸出，说
12、明地面对右后轮的摩擦力方向向左，汽车正在向左转弯。地面对右后轮的作用力方向为向上偏左，根据牛顿第三定律，右后轮对地面作用力的方向为向下偏右，选项 B 正确。6(2009 全国初中应用物理知识竞赛题)与火车相比，汽车车厢外表面更容易堆积灰尘。对于导致这种现象的原因分析，你认为下列说法中最可能的是 ( )A火车车厢的外表面比汽车车厢的外表面光滑，更不容易堆积灰尘B火车行驶的速度比汽车的大，产生的风更大，更容易把灰尘吹掉C火车行驶的速度比汽车的大，车厢外侧空气流动的速度比汽车的大，车厢外侧气压比汽车的小，车厢的内外压强差比汽车的大，更不容易堆积灰尘D在车辆行驶过程中，车厢外表面由于和空气摩擦而带电，
13、因为汽车的轮胎是绝缘的橡胶，和铁轮的火车相比更不容易把电荷导入地下，因而更容易吸附灰尘。6. 答案：D 解析：由于在车辆行驶过程中，车厢外表面由于和空气摩擦而带电，带电体有吸引轻小物体的性质。若车厢与地面用导体相连，可将电荷导入地下，就不容易吸附灰尘。因为汽车的轮胎是绝缘的橡胶，和铁轮的火车相比更不容易把电荷导入地下，因而更容易吸附灰尘，选项 D 正确。7.(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
14、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。7.答案：C 解析：这两次的记录结果，我们会发现北斗星是运动的，北极星是静止的，选项 C 正确。8. (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
15、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8. 答案：A 解析：由于闪电传播速度远大于声音，所以记录刚刚看到闪电至刚刚听到雷声的时间，再乘以声速，可计算闪电发生位置到他们的距离，选项A 正确。9. (2009上海初中应用物理知识竞赛题)一般情况下，河水越靠近河的中央，水速越大；越靠近河岸，水速越小，如图 10所示。假设水速与离河岸的距离成正比，一艘船船头始终垂直河岸方向 (船相对水的速度不变)，从河岸A 点向对岸驶去并到达对岸下游处的B点。则在下列示意团中，能合理描述其行进路径的是（ ）9. 答案：C 解析：船的速度是船相对
16、水的速度和水速的合速度，能合理描述其行进路径的是图 C 。10. (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10. 答案：B 解析：甲乙两人的相对速度是v =3km/h+ 2km/h =5km/h，经过t=s/v=50/5h=10h两人相遇，这条狗
17、一共走了L=v 狗 t=410km=40km，选项B正确。二填空题1(2009 上海初中物理知识竞赛复赛题)如图所示，在一条长直路旁有一块草地，图中每个小方格的边长所代表距离为 6 米。小张同学沿草地边缘直路运动的最大速度是 6 米/秒，在草地上运动的最大速度为 3 米 /秒。请在下图中标出小张同学从草地边缘 A 处出发，在 6 秒时间内所能到达草地的范围；他从 A 处出发，选择恰当的路径，到达 P 点的最短时间为_秒（精确到 0.1 秒） 。1.答案：16.4 解析：小张同学从草地边缘 A 处出发，垂直边界进入草地，在 6 秒时间内能到达草地内距离为 18m；沿边界行走，则能到达距离 A 点
18、 36 吗。所以在6 秒时间内所能到达草地的范围如图所示；设他从草地边缘 A 处出发，先沿草地边缘行走 x，然后进入草地直线到达 P 点。设进入草地后运动方向与垂直边界的直线方向夹角为 r，则有 sinr=。由折射定律，sini/sinr=6/3=2，sini=1，解得 sinr=0.5,。到达236-xP 点的最短时间为 t=x/6+ /3，联立解得 t=16.4s。236x2.(2009 上海初中物理知识竞赛复赛题)(1) 在古代，以亚里士多德为代表的古希腊哲学家通过观察，已经猜想地球是球形，在我们日常生活中有些现象也可以表明地球是球形。试举一例说明。(2) 人们观察地球以外的物体，会受到
19、地球大气层的影响。假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到的日出时刻与实际存在大气层的情况相比_选填：“将提前 ”、 “将延后”或“不变” ） 。简述产生这种现象的原因是：_(3) 人们在地球上观察月亮，发现月亮朝向地球的一面始终是不变的。这是由于：_(4) 天文观测表明，几乎所有远处的星体（或星系）都在以各自的速度背离我们而运动，离我们越远的星体，背离我们运动的速度（称为退行速度）越大；也就是说，宇宙在膨胀不同星体的退行速度 v 和它们离我们的距离 r 成正比，即 v=Hr，式中 H 为一常量，称为哈勃常数。科学家由此提出了宇宙大爆炸学说：认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的，距今已有 1
20、37 亿年，大爆炸后各星体即以不同的速度向外匀速运动。上述天文观测中测得的哈勃常数H=_。最近的测量发现哈勃常数在变大，这说明宇宙在_（选填:“加速” 、 “匀速”或“减速” ）膨胀。2.答案：(1) 出海的船离开港口时，船身先消失，然后桅杆再消失在海面上：月食。(2)将延后 大气层对太阳光的折射作用(3)月球自转的周期等于月球绕地球公转的周期(4) 2.1910-5 千米（秒光年）或 2.3110-18 秒 -1 加速3. （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
21、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可能图 18相似。3. 答案：6 90/11或12 解析：甲、乙之间的距离x= =2460t，当t=6s时甲、乙之间的距离x最近；由12180202tt(602t)/60=4t/80解得t=12s时甲、乙所处位置与C点构成的三角形和三角形ABC相似。由(60 2t)/80=4t/60解得t=9/11s 时甲、乙所处位置与C点构成的三角形和三角形ABC可能相似。来源:学#科#网 Z#X#X#K三综合运用1. (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
22、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 =3.14。（3）小强利用第
23、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。1、答案：（1）还需要测量三个轮子的半径：大齿轮（主动齿轮或轮盘）半径 R1、小齿轮（被动齿轮或飞轮）半径 R2、后轮半径 R3。来源:学科网推导自行车速度的表达式：设大齿轮、小齿轮和后轮的转动周期分别为 T1、T 2 和 T3。可得：大齿轮边缘的速度：v 1= 12RT小齿轮边缘的速度：v 2= 2后轮边缘的速度：v 3= 3RT因为：v 1=v2， T2=T3， 所以：自行车前进的速度：v= v 3= 132RT（2）设摩
24、擦小轮的速度为 n0，可得：n 0= = r/s =66.3r/s302vR15.623.4即当自行车的车速达到 15km/h 时，摩擦小轮的转速：n 0=66.3r/s （3）因为自行车脚踏板的周期 T1=2s，且R1=8.0cm、R 2=3.4cm、R 3=33cm所以：自行车前进的速度：v= m/s=2.44m/s=8.8km/h 132.408.32RT可能原因：自行车辐条不紧，导致车圈在行驶过程中为椭圆；车胎内气不足，导致车胎与地面接触部分到车轴距离小于所测车轮半径；自行车实际行驶路径与测量长度的路径不重合；大齿轮、小齿轮 、后轮半径测量的不准；行驶过 程中脚踏板的周期很难保证为 2s。来源:学|科| 网
