初中物理顺利学14:这一讲是迄今最有挑战性的一讲

百科   2024-08-21 09:51   广东  

我们在上一讲看到,如果物体在前半段时间与后半段时间的平均速度分别为v1和v2,那么,物体在全部时间段内的平均速度v等于v1与v2的平均值,即v=(v1+v2)/2。


现在来看另一种问题。


例1:电动玩具车一共走了6m,它在前3m的平均速度为0.2m/s,后3m的平均速度为0.3m/s,它全程的平均速度是多少?


分析:全程的平均速度是不是0.2m/s与0.3m/s的平均值呢?且慢!我们没有学过这样的知识,也没有根据学过的知识推断出这个结果来。所以,我们只能根据平均速度的定义来计算。平均速度v=s/t,题目中已经给出路程为6m,为了计算v,我们需要先算出玩具车走完6m所用的时间。


解:玩具车走前3m所用的时间为


t1=s1/v1=3m/(0.2m/s)=15s


走后3m所用的时间为


t2=s2/v2=3m/(0.3m/s)=10s


走完6m所用的时间为


t=t1+t2=15s+10s=25s


这期间的平均速度为


v=s/t=6m/25s=0.24m/s


注意:玩具车前半程平均速度与后半程平均速度的平均值为(v1+v2)/2=(0.2m/s+0.3m/s)/2=0.25m/s,全程的平均速度与它并不相等。


练习1:贾爷爷晚上沿河堤散步一个来回,河提长度为1200m,他从河堤南头走到北头时的平均速度为1.5m/s,返回时的平均速度为1m/s。求(1)他散步所用的时间,(2)他散步的平均速度。


练习2:电动玩具车一共走了3m,它在前半程的平均速度为0.2m/s,后半程的平均速度为0.3m/s,它全程的平均速度是多少?


练习3:电动玩具车一共走了4.8m,它在前半程的平均速度为0.2m/s,后半程的平均速度为0.3m/s,它全程的平均速度是多少?


有意思的发现:练习2和练习3中前半程与后半程的平均速度,都与例1中的相同,但是总路程与例1不相同。可是你发现(假如你完成了练习2和练习3的话),算出的全程的平均速度都与例1中的相同。


看起来,只要前半程与后半程的平均速度v1与v2固定,无论总路程s是多少,全程的平均速度v就是固定的。v只由v1与v2决定,而与s的值无关。请看例2。


例2:郭超从家到菜鸟驿站取快递,他从家到快鸟驿站时的平均速度为2m/s,沿原路回来时的平均速度为1m/s,他从家到驿站再返回的平均速度是多少?


分析:糟了!题目没有告诉我们从家到驿站的距离。这可怎么好?不要慌。我们用s表示这个距离。无论他家到驿站的距离是多少,s都可以表示它(用字母表示某个量的做法,是数学发展中一件重要的不得了的事情)


解:设郭超家到驿站的距离为s,那么,他从家到驿站所用的时间为


t1=s/v1=s/(2m/s)


因为不知道s的值,所以只能算到这里。我们说,这是用s表示出了t1。不过,既然计算无法进行下去,写成s/(2m/s)没什么用,所以,我们干脆只写成下面这样


t1=s/v1


同理,他返回时所用的时间为


t2=s/v2


往返所用的时间为


t=t1+t2=s/v1+s/v2=s(1/v1+1/v2)


(最后一步用到提取公因数)


往返的总路程为2s,所以,平均速度为



注意1:s很快就被约掉了,所以,所求的平均速度为s的值无关,而只由v1与v2决定。


注意2:为什么不停在☆,而要把它变换成★?这两种写法有什么区别?第一种写法要进行3次除法计算,后一种写法只需要进行1次除法计算。你们肯定不喜欢计算除法对吧(计算机是无所谓的)?所以我们把☆改写成★那种好用的形式。


注意3:观察★发现,如果已知前半程与后半程的平均速度v1和v2,为了求出全程的平均速度,只要算出v1和v2的乘积,再算出它们的和,用乘积除以和,再乘以2,就可以了。


注意4:如果前半程与后半程的平均速度相等,都等于v,根据★可算出,全程的平均速度也是v。这正是我们预期之中的。


比如,回到例1,为了计算全程的平均速度,我们根本不用理会题目中的6m和3m,只需要注意0.2m/s和0.3m/s,它们的乘积是0.06(略去单位),和是0.5,0.06/0.5=0.12,乘以2得到0.24。


练习4:张悦爬山,上山时的平均速度为0.8m/s,下山时(沿原路)的平均速度为1.2m/s,她全程的平均速度是多少?


练习5:妈妈从家去幼儿园接儿子,去的时候平均速度为1.5m/s,返回时的平均速度为1m/s。求她全程的平均速度。



答案

科学的故事
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