专题2.1 借助速度公式解决计算题的方案
1.灵活运用速度公式及其变形公式
2.学会物理量常用单位及其换算
(1)时间单位换算
1h=60min=3600s 1min=60s
(2)长度、路程单位换算
1m=10dm=102cm=103mm=106μm=109nm
(3)速度单位换算
1km/h=5/18m/s 1m/s=3.6km/h
3.借助速度公式解决计算题时思维办法
(1)读题、审题后确认物体是做匀速直线运动还是做变速直线运动;
(2)若做匀速直线运动,其速度的大小和方向均不变。可由公式
分别求解解速度,路程,时间。在从题干中或图表中找到已知量后,要立即把已知量的单位化为国际单位,v用米/秒(m/s)、S用米(m)、时间用秒。将已知量连同单位代入相应公式求出相应物理量;
(3)若做变速直线运动,可用v=s/t求某段时间内的平均速度,求某段路程的平均速度。在计算时也应该注意单位的统一。
(4)在解决较复杂的问题时,或者说题中涉及两个物体的运动时,各物理量要做到一一对应,也就是v1,s1,t1是物体1的速度、路程、时间,满足v1=s1/t1;v2,s2,t2是物体2的速度、路程、时间,满足v2=s2/t2。决不可以相互混淆。然后找与两物体对应方程相连接的物理量之间的关系,如S1+S2=a,或者S1-S2=b,有了如此的联系,两方程即可变为一个方程,所求物理量就在该方程之中。
种类1.借助速度公式求解
【例题1】(2018•青岛)小明步行的平均速度是1.2m/s,从家到学校要走15min,那样他上学要走的路程是()
A.1080m B.108m C.18km D.0.3km
【答案】A
【分析】依据速度公式解决问题,重点看公式中两个物理量能了解,或者间接了解就能求出第三个物理量。依据v=求出小明上学要走的路程。
速度v=1.2m/s,时间t=15min=900s,他上学要走的路程s=?
由v=得他上学要走的路程:
s=vt=1.2m/s×900s=1080m。
种类2. 依据图像反映的信息结合速度公式求解
【例题2】(2018•潍坊)水平相同的甲、乙两物体,分别在竖直向上的拉力用途下,从同一地方同时向上运动,两物体运动的s﹣t图象如图所示,下列判断正确的是()
A.第4s时两者相距16m B.甲遭到的拉力比乙大
C.甲做速度为4m/s的匀速运动 D.以甲为参照物乙竖直向下运动
【答案】D
【分析】(1)第一会依据图象判断甲乙的运动状况;然后从图象中得出第4s时两者相距的路程;(2)依据二力平衡得出甲乙所遭到的拉力大小;(3)依据图象求出甲乙的速度,然后依据运动和静止的相对性剖析判断以甲为参照物乙的运动状况。
A.依据图象可知,甲乙两物体均做匀速直线运动,第4s时甲运动了12m,乙运动了4m,甲乙两物体从同一地方同时向上运动,所以第4s时两者相距12m﹣4m=8m。故A错误;
B.甲乙两物体均做匀速直线运动,遭到平衡力有哪些用途,遭到的重力与拉力大小相等,甲乙两物体水平相同,则重力相等,所以甲遭到的拉力等于乙遭到的拉力。故B错误;
CD.依据图象可知,甲的速度为v甲==
=3m/s,乙的速度v乙=
=
=1m/s;
v甲>v乙,所以甲做速度为3m/s的匀速运动,以甲为参照物乙竖直向下运动。故C错误、D正确。
种类3. 依据表格信息结合速度公式进行的求解
【例题3】(2018•济宁)下表是简化的2018年北京南至上海虹桥G101次列车时刻表。G101次列车从济南西至曲阜东的行车里程为__________km;G101次列车从北京南至曲阜东的平均速度为__________km/h。
站名 | 到站时间 | 出发时间 | 里程/km |
北京南 | 06:43 | 06:43 | 0 |
济南西 | 08:37 | 08:41 | 406 |
曲阜东 | 09:13 | 09:15 | 535 |
【答案】129;214。
【分析】依据列车时刻表获得从济南西至曲阜东的行车里程s1;从北京南至曲阜东的路程s2,时间t2,由速度公式求平均速度v2。
由题知:济南西至曲阜东的行车里程为s1=535km﹣406km=129km;
从北京南至曲阜东的路程为s2=535km,t2=09:13﹣06:43=2h30min=2.5h;
由v=得:v2=
=
=214km/h。
种类4.借助等量关系列方程,结合速度公式求解
【例题4】(2018湖南岳阳)小明家离学校2km,他以5km/h的速度步行上学,出发5分钟后小明爸爸发现小明的教科书忘记带上,立即以10km/h的速度沿小明上学的方向骑车去追小明;求:
(1)小明爸爸经多少分钟能追上小明?
(2)假如小明爸爸发现小明忘记带教科书的同时,小明也发现我们的教科书忘记带上并立即掉头返回,问小明与爸爸在途中相遇时离学校多少千米(小数点后保留2位有效数字)?
【答案】(1)小明爸爸经5min能追上小明;(2)小明与爸爸在途中相遇时离学校1.72km.
【分析】涉及速度的综合计算类问题,对研究对象用速度公式一一对应的剖析,然后通过等量关系打造方程,这种解决问题的办法需要学生认真考虑剖析。小明爸爸追上小明所走的路程等于小明走的路程,由速度公式v=s/t可得;出发5min,借助速度公式求出小明 经过的路程,再借助相对速度求出时间,用总路程减去小明爸爸的路程就是相遇时离学校的路程.
(1)由v=s/t可得,小明行驶的路程,s1=v1(t0+t)......①
小明爸爸行驶的路程等于小明行驶的路程,s2=s1=v2t.....②
由①②可得,v1(t0+t)=v2t,5×(5×1/60+t)=10t,
解得:t=1/12h=5min
(2)由v=s/t可得,小明和他爸爸相向而行时相遇的时间设为t′ ,则
v2t′+ v1t′=v1t0
10 t′+ 5t′=5×5/60 t′=1/36h
小明爸爸通过的路程:
s2′=v2t′=10km/h×1/36h=5/18km≈0.28km
小明与爸爸在途中相遇时离学校距离:
s″=s总﹣s2′=2km﹣0.28km=1.72km.
1、填空题
1.(2019湖南怀化)雪峰山隧道总长约7000m,小汽车在隧道内限速80 km/h.某辆小汽车经过雪峰山隧道用时350s,则小汽车的平均速度是____________________m/s,该小汽车是不是超速?答:__________(选填“是”或“否”)。
【答案】20;否。
【分析】小汽车通过隧道所用时间:t=350s,汽车通过隧道的平均速度:
由v=得:v=
=
=214km/h。由v=
=
=20m/s=20×3.6km/h=72km/h<80km/h,所以该汽车没有超速。
2.(2018•威海)2018年5月21日,国内成功发射“鹊桥”号中继卫星。若某时刻如图所示,地面测控中心与“鹊桥”相距约46万公里,“鹊桥”与月球背面相距约6.5万公里,它们之间是借助__________通讯的,测控中心发出的指令通过“鹊桥”到达月球背面,大约需要__________s。
【答案】电磁波;1.75。
【分析】“鹊桥”与月球背通信是借助卫星做微波通信的中继站来进行通信的;测控中心发出的指令通过“鹊桥”到达月球背面,已知地面制控中心与“鹊桥”相距约46万公里,“鹊桥”与月球背面相距约6.5万公里,指令是通过电磁波传播的,传播速度为3×105km/s,依据公式t=求出时间。
(1)“鹊桥”与月球背面是通过电磁波传送的,即光波,由于太空是真空,声波在真空中不可以传播;
(2)地面制控中心与“鹊桥”相距约46万公里,“鹊桥”与月球背面相距约6.5万公里,指令是通过电磁波传播,传播速度为3×105km/s,
由v=可得传播时间:
t==
=1.75s。
3.(2018•烟台)甲、乙两小车同时同地向东做匀速直线运动,它们的s﹣t图象如图所示,甲车的速度为__________,5s时两车相距__________,以甲车为参照物,乙车向__________运动。
【答案】0.2m/s;0.5m;西。
【分析】匀速直线运动的路程s与运动时间t成正比,s﹣t图象是一条倾斜的直线,由图象找出甲乙的路程s与所对应的时间t,由速度公式可求出甲乙的速度,然后比较它们的大小关系;依据甲、乙速度和运动时间,得到运动的路程,进一步得到两车距离。
第一依据甲乙的速度关系判断两物体的地方关系,然后以甲为参照物,判断乙的运动状况。
(1)读图可知,经过6s,甲运动了1.2m,乙运动了0.6m,
则甲的速度:v甲==
=0.2m/s;
乙的速度:v乙==
=0.1m/s,
所以,v甲>v乙;
经过5s,两车通过的路程分别为:
s甲′=v甲t′=0.2m/s×5s=1m,s乙′=v乙t′=0.1m/s×5s=0.5m,
此时两车相距:△s=1m﹣0.5m=0.5m。
(2)因为甲、乙两车同时同地向东做匀速直线运动,所以,同一时刻甲在乙的前面向东运动,假如以甲为参照物,则乙向西运动。
4.(2019安徽)如图,水面上两船相距15km,实验员在一条船上敲响水里的一口钟,同时点燃船上的火药使其发光;另一条船上的实验员在看到火药发光后10s,通过水里的听音器听到了水下的钟声。依据这类数据计算声音在水中传播的速度为________m/s。
【答案】 1500
【分析】由题意可知,看到火药发光,经过10s听到钟声,可近似觉得声音在水中传播15km用的时间为t=10s,
声音在水中传播的速度为:
=1500m/s。
5.(2017四川成都)小军用刻度尺和数字钟(时:分:秒)测木块在水平面上滑行的速度,木块滑动的地方与时间如图所示,则木块在A、B间滑行的距离为______cm,滑行的平均速度为_____cm/s.
【答案】4.30;2.15.
【分析】依据题意找到时间和对应时间内运动的路程,依据公式v=s/t直接求解速度。在解答时,注意单位的统一。
读出木块左侧缘在A处和B处时的刻度值,二者之差即为总路程,再读出两处秒表的示数,二者之差即为总时间,最后用总路程除以总时间即为平均速度.
木块左侧缘在A点的刻度为:1.00cm,在B点的刻度为5.30cm,AB段总路程为:
s=5.30cm﹣1.00cm=4.30cm,
木块在A点时的时刻为:5min18s,在B点时的时刻为:5min20s,AB段总时间为:
t=5min20s﹣5min18s=2s,
AB段的平均速度为:v==
=2.15cm/s.
依据题意找出物体运动的速度与运动时间,注意物理量单位的统一,依据公式v=s/t变形s=vt求解路程。
2、选择题
6.(2019广东深圳)甲、乙两物体,同时从同一地址沿直线向同一方向运动,它们的 s - t 图象如图所示。下列说法正确的是( )
A. 2 ~ 4 s 内乙做匀速直线运动 B. 4s 时甲、乙两物体的速度相等
C. 0 ~ 4 s 内乙的平均速度为2m / s D. 3s 时甲在乙的前方
【答案】 C
【分析】A.2~4s内乙的路程维持8m不变,说明他处于静止状况,故A错误;
B.4s时乙的速度是0m/s,甲的速度为:, 故B错误;
C.0~4s内乙的路程为8m,平均速度为:, 故C正确;
D.3s时甲的路程小于乙的路程,所以甲在乙的后面,故D错误。
7.(2018河南模拟题)如图是相向而行的甲、乙两物体的s﹣t图象,下列说法正确的是()
A.相遇时两物体通过的路程均为100m B.0﹣30s内甲、乙均做匀速直线运动
C.甲的运动速度为10m/s D.甲、乙是同时出发的
【答案】C.
【分析】解决这种问题要看清坐标系横轴和纵轴上的点各表示什么意思,单位是什么。图像上每一个点表示在时间t内通过的路程s。可以通过图线判断物体是匀速直线运动还是变速直线运动,然后应用相应的规律来研究问题。
依据图象中图线的形状,判断物体的运动状况;再结合选项中的说法,运用速度的公式,可得出正确的选项.
A.由图象可知,相遇时(即两图线相交),甲通过的路程为400m﹣100m=300m,乙通过的路程为100m;故A错误;
B.由图象可知,在0﹣10s内,乙处于静止状况;在10s后乙物体才做匀速直线运动,故B错误;
C.由图象可知,甲物体做匀速直线运动,在30s内通过的路程为300m,
甲的运动速度为v=s/t=300m/30s=10m/s;故C正确;
D.由图象可知,在0﹣10s内,甲做匀速直线运动,而乙处于静止状况;10s﹣30s,甲乙均做匀速直线运动;所以乙比甲要晚10s出发,故D错误。
涉及速度的综合计算类问题,对研究对象用速度公式一一对应的剖析,然后通过等量关系打造方程,这种解决问题的办法需要学生认真考虑剖析。
8.(2017湖北黄石)湖北第十四届初中生运动会于5月17至27日在秀美山水宜居名城﹣﹣湖北•黄石成功举行.在百米赛跑比赛中,黄石籍男运动员小磊同学赛出了个人最好成绩.经过计算,他的百米赛跑平均速度约等于()
A.2.5 m/s B.3.3 m/s C.7.0 m/s D.11.1m/s
【答案】C
【分析】男子百米世界纪录中百米纪录略小于10s,即运动速度略大于10m/s;初中生百米所用时间要超越10s,即运动速度要小于10m/s,不可能达到11.1m/s;而2.5m/s和3.3m/s太慢,7m/s符合题意,故选C。
3、计算题
9.(2018江西)便捷的交通与网络给大家出行带来了很大的便捷,王爷爷带小孙子开车到萍乡北站,然后乘高铁去南昌参观滕王阁,8:20开车出发,并看到路边如图所示的交通标志牌,此刻吩咐小孙子通过铁路12306网站查看列车时刻表,如表.
车次 | 萍乡北开 | 南昌西到 | 运行距离 |
G1346 | 08:38 | 09:40 | 240km |
G1692 | 08:49 | 10:05 | 240km |
G1482 | 09:11 | 10:31 | 240km |
(1)在交通正常的状况下,依据以上信息并通过计算,爷孙两个最快能赶上哪一车次?
(2)该趟高铁运行的平均速度为多少km/h?
【答案】(1)在交通正常的状况下,爷孙两个最快能赶上G1482车次;(2)180km/h.
【分析】(1)由图知,s=30km,限速v=60km/h,由v=s/t可得,开车到萍乡北站所用的最少时间: t=s/v=30km/60km/h=0.5h=30min,
他们8:20开车出发,到达萍乡北站的时间为8:50,
因为到站时火车G1692已出发,依据表中信息可知,爷孙两个只能赶上G1482车次;
(2)依据列车时刻表可得,乘坐G1482到达南昌所用时间
t′=10:31﹣9:11=1h20min=80min,
总路程s′=240km,高铁运行的平均速度:
v′=s′/t′=240km/=180km/h.
10.(经典题)甲、乙两人从相距100km的A、B两地同时相向而行,甲每小时行12km,乙每小时行8km,甲带了一只狗,狗每小时走15km,当狗遇见乙时,立即返回甲处,遇见甲时又立即返回乙处,直到两人相遇,问狗共走了多少路程?
【答案】75km
【分析】因为从开始到两人相遇,狗一直在走,只须从整体去考虑,把狗行走的总路程当作一个整体,这个时候大家只须求出狗行走的总时间就好了,而这个时间恰好等于甲、乙二人的“相遇时间”。剖析到此代入数据即可求出狗行走的总路程为75km。
狗行走的总时间等于甲乙二人相遇时间。因为狗的速度v0=15km/h
相遇时甲乙行走的路程分别为S1、S2 则有
S1+ S2=100 S1= v1t S2= v2t
v1t + v2t=100 12t + 8t=100 t=5
因为狗的速度v0=15km/h
所以狗共走的路程为
S=v0t=15km/h×5h=75km