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物理教材关于平均速度和瞬时速度有四种不同的说法:
1、“当Δt0时,平均速度
V平均= Δr/Δt
的极限值叫做瞬时速度。”
2、“平均速度只能粗略地描述运动的快慢。为了使描述精确些,可以把Δt取得小一些。Δt越小,运动的描述就越精确。如果t非常非常小,就可以认为表示的是物体在t时刻的速度,这个速度叫做瞬时速度。”
3、“对于质点在任何相等时间内通过的位移不相等的运动(变速直线运动或曲线运动),怎样描写质点运动的快慢和方向呢?我们的处理方法是:粗略地描写是把它与效果相同的匀速直线运动进行对比,即用某一相同时间通过相同位移的匀速直线运动“代替”真实的变速运动,这样,速度仍可表示为位移与时间的比值,这时的速度叫做在这段时间(或这段位移)内的平均速度。
精确地描写是,把变速运动的整个过程分成许多无限小的小段,在每个小段里,可以近似地认为是匀速直线运动,这样,通过分小段的办法把“变”的看成许许多多“不变的”所组成。小段分得越小(当然,所用的时间Δt也越小),求出的速度就越接近这段时间内的实际情况。这样,取在时刻附近的时间间隔Δt为无限小,当Δt0时, 的极限值,就能描写质点在该时刻t运动的快慢和方向,叫做瞬时速度……”。
4、“……在足够小的线段上,速度的变化是小得可以忽略不计,这就是说,可以认为速度是不变的。……为了阐明即时速度的意义,我们使用的方法是:我们想象地逐渐减小轨迹的线段和所进行的时间,直到已经不能区别线段和点,以及变速运动和匀速运动为止。”[19]
比较一下这四种说法,相同的是它们都认为瞬时速度是平均速度当Δt0时的极限。不同的是,说法2和说法3认为,小段运动的平均速度比大段的精确,最精确的是瞬时速度,而说法1并不这样认为。说法3和说法4还认为越是小段的变速运动越近似匀速。
其实,说法1是正确的,其他说法中不同于说法1的部分都是错误的。大家知道,同一物理量的一个测量值与真值或多次测量的平均值的差叫误差。误差越大的测量值越粗略,越小的越精确。同一物理量的多个测量值的功能和用途相同,可以互相取代,即精确的取代粗略的。功能不同的各种物理量之间没有谁更精确的问题。瞬时速度描述t时刻的运动,平均速度描述Δt时间段的运动,在不同的辖区各司其职,井水不犯河水,在各自的辖区内都是唯一的、无比的精确。它们各有各的功能和用途,比不同物理量的测量精度没有意义,比物理量本身就是开国际玩笑。我们的物理教材在这方面有严重失误。
阎老师说的粗略与精确的原意可能是指研究范围的大与小。把研究范围的大与小说成研究的粗略与精确,是偷换概念。如果把阎老师说的粗略改为总体,精确改为局部,就不会在中学物理里延伸出那么多的错误。
顺便指出,阎老师这段话里的“把变速运动的整个过程分成许多无限小的小段,在每个小段里,可以近似地认为是匀速直线运动,这样,通过分小段的办法把“变”的看成许许多多“不变的”所组成。”是错误的,我认为小段的变速不能近似匀速。因为,判别匀速还是变速的的标准是加速度a=或合外力是否为零,为零时匀速,不为零时变速,近似为零时近似匀速。运动段取得小,则分子Δv和分母Δt同步变小,其比值可以变或不变,取决于外力变或不变,而与运动段的大小无关。例如物体作自由落体运动时,在无论多么小的小段里,重力加速度和重力都不变,物体仍然变速。使变速运动近似匀速的唯一办法是使外力近似为零。
再看一例误人子弟的高中物理选择题及答案:
“下列关于平均速度和瞬时速度的说法正确的是 ()
A.平均速度 ,当 充分小时,该式可表示t时刻的瞬时速度
B.匀速直线运动的平均速度等于瞬时速度
C.瞬时速度和平均速度都可以精确描述变速运动
D.只有瞬时速度可以精确描述变速运动
答案(ABD)”
点评:答案ABC正确,答案D错误,分析如下:
一、对平均速度、瞬时速度、平均速率的理解
l.平均速度。
(1)定义:运动物体通过的位移与产生这段位移所用时间的比值,叫做这段时间(或这段位移)的平均速度。
(2)公式:v=x/t。(x表示位移,t表示发生该段位移所用时间)
(3)单位:国际单位制中,平均速度的单位是m/s,常刚的单位还有km/h,其中lm/s=3.6km/h。
(4)平均速度有大小和方向,是矢量,它的方向与位移方向相同。
(5)理解平均速度的概念要明确下面几点:
①平均速度的提出,体现了用匀速直线运动描述变速直线运动的等效研究方法,即通过变速直线运动的平均速度,把变速直线运动等效为匀速直线运动处理,从而渗透物理学的重要研究方法
等效的方法。它体现了物理学是以实验为基础的科学.体现了用已知运动研究未知运动,用简单的运动研究复杂运动的重要研究方法。
②平均速度粗略反映了物体运动的快慢程度和方向。例如牙买加“飞人”博尔特以9.58s这个不可思议的成绩获得柏林世锦赛百米冠军,他的平均速度是10.44m/s,这个数值反映的是他在整个100 m运动过程中的运动快慢程度,并不代表每1 s内通过的位移都是10.44m。
③平均速度的大小是位移与时间的比值,由于一般情况下位移的大小不等于路程,所以平均速度的大小不等于路程与时间的比值。
④物体做变速运动时.在不同阶段的平均速度一般不同,所以求平均速度时,首先要搞清求哪段时间或位移的平均速度。在博尔特百米比赛的实例中,运动员在100m内的平均速度是10.44 m/s,然而他在前50 m和后50 m的平均速度却不是l0.44 m/s。由于运动员从静止开始起跑,他在前50m的平均速度一般小于后50 m的平均速度。同样道理,运动员在每个10 m或20 m内的平均速度也各不相同。
⑤要根据平均速度的定义汁算平均速度,勿望文生义,用物体先后几个速度的算术平均值作为物体的平均速度。
⑥由于匀速直线运动在任意相等的时问内位移相等,所以匀速直线运动中各段时间内的平均速度相同。
2.瞬时速度。
(1)定义:运动物体在某一时刻或(通过某一位置)的速度。
(2)公式:v=x/t(t0)。(x表示位移,t表示发生该段位移所用时间)
(3)单位:国际单位制中,瞬时速度的单位是m/s,常用的单位还有km/h,其中1m/s=3.6km/h。
(4)瞬时速度有大小和方向,是矢量。瞬时速度的大小叫瞬时速率,反映了物体此刻的运动快慢而瞬时速度的方向就是运动物体当前的运动方向。如果用画图的方式来表示,就是物体在运动轨迹上过某一点的切线方向。
(5)理解瞬时速度的概念要明确下面几点:
①通常把瞬时速度简称为速度,瞬时速度是精确描述物体做变速直线运动快慢和方向的物理量。
②从理论上讲,瞬时速度是当时间趋近于零时,平均速度的极限值。因此,瞬时速度是理想状态的物理量。
③速度具有瞬时性,一般提到的速度郁足指瞬时速度,它反映物体在某时刻(或某位置)运动的快慢和方向,所谓匀速运动,实际上是各个时刻的瞬时速度都相同。
④变换参考系时,同一物体的速度对不同参考系而言是不同的。
⑤在x-t图像中,某时刻的速度等于此时刻所对应的图线的斜率。
⑥真正的瞬时速度无法测量,在实际操作中,瞬时速度的测量都是用在非常短的时间内的平均速度代替,时间越短,平均速度越接近于瞬时速度。
3.平均速率。
(1)定义:运动物体通过的路程与产生这段路程所用时间的比值,称为这段路程的平均速率。
(2)单位:国际单位制中,平均速率的单位是m/s,常用的单位还有km/h,其中1 m/s=3.6 km/h。
(3)平均速率只有大小,是标量。
4.平均速度与瞬时速度的联系和区别:
二、对平均速度、瞬时速度、平均速率的应用
例1 图1所示的为A、B、C三个物体相对同一位置的位移一时间图像,它们向同一方向开始运动,则在时间t1内,下列说法正确的()。
A.它们的平均速度相同
B.A的平均速度最大
C.它们的平均速率相等
D.B和C的平均速率相等
解析 由图像可知,B物体做匀速直线运动,C做方向不变的变速直线运动,A先做与B、C同向的匀速直线运动,接着做与B.C方向相同的变速直线运动,最后做与B、C方向相反的变速直线运动。由于A、B、C三个物体在t1内发生的位移相同,由平均速度的定义知三者的平均速度相等,故选项A正确;由于B、C在时间t1内运动的路程相等,则这两个物体的平均速率相等,故选项D正确。答案为A、D。
说明:错选B或C的原因有二:①将位移 时间图像当作是物体运动的轨迹,得出A的路程比C的长,C的比B的长,认为平均速率即为平均速度的大小,错选B;②把平均速度与平均速率混淆,错选C。事实上s-t图像中图像的斜率表示速度,图中C的斜率一直在变,说明C的速度在变化,但其速度方向没有变化,即C一直在做直线运动。
跟踪练习:
1.下列所说的速度指平均速度的是()。
A.百米赛跑的运动员以9.44 m/s的速度冲过终点线
B.经提速后,动车组的速度达到300 km/h
C.上班高峰期,由于堵车,小明的车速仅为1.3 m/s
D.返回地面的太空舱以8 m/s的速度落入太平洋中
1.知道国际单位制中长度和时间的主单位.在国际单位制中,长度的主单位是米,除了米以外,还有一些辅助单位,如分米、厘米等,要知道它们的换算关系;时间的主单位是秒,除了秒以外,还有小时和分钟等辅助单位.
2.能根据日常经验估测一些长度和时间.如普通人的身高约1.7m,一层楼的高度约3m.
3.会使用长度和时间的测量工具.测量长度的基本工具是刻度尺,正确使用刻度尺的方法是:(1)观察零刻度线、量程、和分度值;(2)正确放置刻度尺:尺要沿着被测物体的边,不能斜放,要使刻度尺有刻度的部分紧贴被测物体;(3)正确读数:读数时视线要与尺垂直,要有估读;(4)正确记录测量结果:测量结果要由数字和单位构成.测量时间的工具是秒表,读数时先读小圈,在读大圈,遵循大圈走一圈,小圈走一格的原则.
4.知道运动和静止的相对性,会选择参照物,并根据参照物来判断物体的运动情况.
5.能用速度来描述物体的运动,能用速度公式进行简单的计算,知道匀速直线运动的概念.匀速直线运动时,用速度来表示运动的快慢,而对于变速直线运动,则用平均速度来表示物体运动的快慢.
6.能根据图形分析出物体的运动状态.
二、热点聚焦
1.对运动和静止的相对性一直是中考的热点,在这类试题上一定要注意参照物的选择.
2.运用图像来解题是最近中考的一个方向,在这类试题上,一定要注意观察图像,从中找到有用的信息.
3.对于平均速度的试题,要注意具体是在哪一段时间和哪一段路程内的速度.
三、名题点击
例1海洋中游得最快的动物是旗鱼,从天津到上海1300多千米的海路,旗鱼只要花10个多小时的时间就能游完全程,陆地上跑得最快的动物是猎豹,速度每秒可跑40米,在空中飞行最快的动物是褐海燕,每分钟能飞行5千米,它们的速度由大到小的顺序是().
A.褐海燕旗鱼猎豹
B.旗鱼褐海燕猎豹
C.猎豹褐海燕旗鱼 D.褐海燕猎豹旗鱼
解析本题考查同学们对速度及速度单位的换算.速度的单位是复合单位,其换算是本单元的一个重点,掌握速度单位的换算能够为后面的学习打下良好的基础.
答D
例2一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().
A.一定上升 B.一定下降
C.一定静止 D.无法判定
解析对于这类相对运动的问题,首先要确定参照物,针对不同的参照物来描述物体的运动状态,而对于所选的参照物,要正确理解(1)它是一个被假定不动的物体;(2)它必须是与研究对象相关的物体.此题中以地面为参照物,直升机的状态可以分为三种:静止、向上运动、或向下运动(向下的速度小于运动员降落的速度).
本题应选D.
例3某课外小组进行自制玩具赛车20m跑比赛.甲、乙、丙、丁四辆赛车同时从起点出发,假设它们均做匀速直线运动,结果最先到达终点的是丙车,最后到达终点的是丁车.若甲、乙两车的路程和时间的s―t图像如图所示,则关于丙、丁两车的s―t图像所在的区域,下列说法中正确的是().
A.丙在Ⅲ区域,丁在I区域
B.丙在I区域,丁在Ⅲ区域
C.丙在Ⅱ区域,丁在Ⅲ区域
D.丙在Ⅱ区域,丁在I区域
解析近年来各地中考物理试卷都有一个非常耀眼的亮点――信息题.提供信息的载体可以是文字、公式、图片和表格等.本题是以图像为载体,将有关信息都呈现在图像中.解这类题目,首先要从图像中寻找出与题目相关的物理数据或信息,运用相关知识对信息进行处理.此题先要根据图像分析出甲的速度大于乙的速度,然后分析图像,可以得出越往上速度越大,再根据题目信息知道,丙的速度最大,因此在最上面,即Ⅲ区域,而丁的速度最慢,因此在最下面,即I区域.
本题应选A.
例4如下图所示,
1)“上桥18km”的意思是: .
2)“40”的意思是: .
3)此处到“上桥”至少要h.
解析此题就要求同学们要认识一些交通标志,将物理知识与现实生活中的常识结合起来,拉近了试题与同学们实际生活的距离,使同学们感受到科学的真实性.
第一空的答案是:此处距上桥这个地方还有18km;第二空的答案是限速40km/h;第三空的答案是0.45.
例5你一定听说过《龟兔赛跑》的寓言故事吧?乌龟和兔子同时从起点跑出,兔子在远远超过乌龟后,便骄傲地睡大觉.当它睡醒后才发现:乌龟已经爬到了终点.关于这个赛跑过程,下列说法正确的是().
A.兔子始终比乌龟跑得快
B.只有选地面为参照物后,才能说乌龟是运动的
C.兔子在睡觉时肯定是静止的
D.乌龟的平均速度比兔子的平均速度大
一、选择题(每题3分,共30分)1.(2015•福建厦门中考)人们常说“铁比木头重”,这句话的实际意义是,与木块相比铁块具有更大的( )A.重力 B.质量 C.体积 D.密度2.下列关于质量的说法中正确的是()A.水结成冰后质量变大了B.物理书在北京和上海的质量是一样的 C. 的棉花比 的铁块质量小D.将铁块压成铁饼,质量减小了3.当甲车突然向前开动时,与之并排停放的乙车驾驶员感觉自己的车在 向后退,则他选择的参照物是()A.地面 B.甲车 C.乙车 D.路灯4.学了密度知识后,李明同学根据日常生活经验,对一个鸡蛋的体积进行了估算,下列估算值最接近实际的是( )A. B. C. D. 5.如图1所示,两列火车并排停在站台上,小强坐在车厢中向另一列车厢观望。突然,他觉得自己的列车开始缓缓地前进了,但是,“驶过”了旁边列车的车尾才发现,实际上他乘坐的列车还停在站台上。下列说法正确的是( ) A.小强感觉自己乘坐的列车前进了是以站台为参照物 .小强发现自己乘坐的列车还停在站台上是以坐在旁 边的小红为参照物C.小强发现自己乘坐的列车还停在站台上是以旁边列车的车尾为参照物 .小强先后不同的感觉是因为他选择的参照物不同而造成的6.下列实例中,为了加快蒸发的是( )A.将湿衣服晾在通风向阳处 B.把新鲜的蔬菜装入保鲜袋中C.给盛有酒精的瓶子加盖 .给播种后的农田覆盖地膜7.(2015•河南中考)生活中我们常看到“白气”,下列有关“白气”形成的说法中正确的是( ) A.文艺演出时舞台上经常施放“白气”,这是干冰在常温下的升华现象B.夏天从冰箱取出的冰棍周围冒“白气”,这是空气中水蒸气的凝华现象C.深秋清晨的河面上经常出现“白气”,这是河面上水蒸气的汽化现象D.冬天水烧开后壶嘴处喷出“白气”,这是壶嘴喷出的水蒸气的液化现象8.如图2是海波的熔化图像,下列从图像中获得的信息正确的是( ) A.海波是非晶体 B.海波在 段是液态 C.海波在 段吸热,温度不变 D.海波从开始熔化到完全熔化用时约8 min9.沿同一条直线向东运动的物体 ,其相对同一参考点 的距离 随时间 变化的图像如图3所示,以下说法正确的是( ) 两物体由同一位置 点开始运动,但物体 比 迟 才开始运动 时刻, 在 点, 在距离 点 处 从第 开始, , 末 相遇 5 内 的平均速度相等 .只有①④正确 .只有③④正确 .只有①③正确 .只有②③④正确10. 两个实心物体的体积与质量的关系如图4所示。下列说法正确的是 ( ) A. 物质的密度比 的大 B. 物质的密度是 C. 物质的密度是 的2倍 D. 的密度与它们的质量、体积有关二、填空题(每空1分,共20分)11.为了预防禽流感,某校要求学生每天早上用如图5所示的体温计测量体温,这种体温计是根据液体 的规律制成的,图中所示体温计的读数是 ℃。 12.如图6所示,纸带上 两点之间的长度是 。 13. (2015•杭州中考)经测定,某志愿者的刹车反应时间(即图中“反应过程”所用时间)是 。在某次试验中,该志愿者驾车以 的速度在试验场的水平路面上匀速行驶,从发现情况到汽车停止,行驶距离 ,则经过________ 后汽车才开始减速;若志愿者边打电话边驾车,以 的速度在试验场的水平路面上匀速行驶,从发现情况到汽车停止,行驶距离 ,此时志愿者的刹车反应时间是________s。由此研究可知,驾驶员驾驶时打电话,驾驶员的刹车反应会________ (选填“变快”“变慢”或“不变”)。
14.在观察水的沸腾实验中:水沸腾时气泡上升的情况如图8 (选填“甲”或“乙”)所示,若实验环境气压明显低于1标准大气压,则测得的水的沸点会 100 ℃(选填“高于”“等于”或“低于”)。
15.如图9所示是天平配套使用的砝码盒,盒内的砝码有 一个、 一个、 两个,剩下的砝码是 和 ;调节好天平后,将物体放在右盘,通过加减砝码和移动游码使天平重新恢复了平衡,读出砝码和游码示数之和为112 g,则物体的实际质量是 g。16.甲、乙两人从相距 的两地同时出发,相向而行,甲的速度为 ,乙的速度为 ,甲带一条狗,同甲一起出发,狗的速度为 ,狗碰到乙后又往甲方向跑,碰到甲后它又往乙方向跑,这样持续下去,直到甲、乙相遇时,这条狗一共跑了 17.用已调好的托盘天平测量物体的质量时,应将砝码放在天平的 盘。当放入 、 和 的砝码各一个,游码拨到如图10所示的位置时,指针恰好指在分度盘的中线处,则被测物体的质量为 g。 18.如图11所示,把少量碘放入锥形瓶中,瓶口加盖玻璃片。微微加热,瓶中充满紫色的碘蒸气,此过程碘发生的物态变化是 。停止加热,碘蒸气凝华,看到的现象是 。19. ( 2015•湖北黄冈中考) 妈妈买了一只银手镯,为了初步判断是不是纯银制成的,小明利用首饰店的电子天平、溢水杯、大小合适的烧杯、水等进行了如下实验:A.将电子天平放在桌面上,调节底板水平;B.将手镯放在电子天平的托盘上,液晶屏显示如图12所示,则手镯的质量为_________g;C.用电子天平测量空烧杯的质量为 ;D.将手镯浸没到盛满水的溢水杯中,用烧杯收集溢出来的水;E.用电子天平测量溢出来的水和烧杯的总质量为 。(1)手镯的密度为_________ (保留一位小数)。 (2)测量前,若电子天平底板没有调水平,则测得的质量偏_________ (选填“小”或“大”)。(3)由于溢水杯口残留有少量水,由此会导致测得的密度偏_________ (选填“小”或“大”)。三、简答与探究题(20、21题各3分,22题6分,23题7分,24、25、26题各8分,共43分)20.如图13所示,甲图是两位同学在一段时间内以不同速度匀速直线运动的三幅照片,请你在乙图中用图像分别描述出男女同学的大致运动情况。21.火热的夏天,从冰箱中取出的啤酒瓶放置一会儿后,发现瓶外壁“冒汗”。请你用所学的物理知识解释这种现象。 22.小杨同学在探究“冰熔化时温度的变化规律”时,画出了冰熔化时温度随时间变化的图像,如图14甲所示。 (1)由图甲可知,冰的熔点为 ℃; (2)如果某时刻温度如图乙所示,此时温度计读数为 ℃; 23.下面是小滨同学探究“水的沸腾”实验的过程: (1)安装实验器材时,小滨应按照 (选填“自上而下”或“自下而上”)的顺序进行; (2)安装好器材开始实验后,小滨的操作如图15所示,请指出小滨的错误之处: ; (3)下表是实验过程中不同时刻的温度记录,小滨由于粗心大意记错了一个实验数据,你认为错误的数据是 ,你这样判断的理论依据是 ; 时间/min … 8 9 10 11 12 13 14 …温度/℃ … 96 97 98 98 95 98 98 … (4)改正数据后,小滨根据实验数据判定该地水的沸点为 ℃,可能的原因是当地的大气压 (选填“大于”“小于”或“等于”)1标准大气压; (5)小滨撤去酒精灯后,发现水未立即停止沸腾,试分析其原因:____________(合理即可)。24.在图16所示的斜面上测量小车运动的平均速度。 让小车从斜面的 点由静止开始下滑,分别测出小车到达 点和 点的时间,即可测出不同阶段的平均速度。 (1)图中 段的路程 ,如果测得时间 。则 段的平均速度 。 (2)在测量小车从 点到达 点所用的时间时,如果小车过了 点才停止计时,测出 段的平均速度 会偏 。 (3)为了测量小车运动过程中下半程的平均速度,某同学让小车从 点由静止释放,测出小车到达 点所用的时间,从而计算出小车运动过程中下半程的平均速度。他的做法正确吗? ,理由是: 。25.小欣为了测量液体 的密度,进行了如下实验 图17 (1)将天平放在水平台面上,把游码移到标尺的零刻度线处。横梁静止时,指针指在分度盘中央刻度线的左侧,如图17甲所示。为使横梁在水平位置平衡,应将横梁右端的平衡螺母向 端移动。 (2)将液体 倒入量筒中,如图17乙所示,则量筒中液体 的体积为 (3)将量筒中的液体 全部倒入空烧杯中,把烧杯放在调节好的天平的左盘中,当右盘中砝码的质量和游码在标尺上的位置如图17丙所示时,天平横梁再次水平平衡,则烧杯和液体 的总质量为 。 (4)实验中测得所用空烧杯的质量为 ,根据上述实验数据计算液体 的密度为 kg/ 。1. D 解析:通常人们说“铁比木头重”的意思是说单位体积的铁的质量比单位体积木头的质量大,即指铁的密度比木头的密度大。故应选D。2. B 解析:物体中含有物质的多少叫做质量,质量是物体的一种属性,它不随物体的状态、位置、形状的改变而改变,故A、D选项错误,B正确。 的棉花和 的铁块所含的物质一样多,质量相等,故C选项错误。 3. B 解析:由题意看出甲乙两车开始时都处于静止状态,当甲车开动时,乙车相对于甲车位置不断变化,因此乙车的驾驶员觉得自己坐的这辆汽车在后退时,选择的参照物是甲车,B选项正确。4. 解析:一个鸡蛋的质量约有 ,密度约 1 ,由 得 ,故B选项正确。5. 解析:小强在以另一列车厢为参照物时,感觉到自己乘坐的列车前进了,而他以站台为参照物时,却发现自己乘坐的列车是静止的,故 选项错误;小强先后不同的感觉是因为他选择的参照物不同而造成的,故 选项正确。6. A 解析:液体蒸发的快慢与液体的温度、液体的表面积以及液体表面空气流动的快慢有关,液体的温度越高,液体的表面积越大,液体表面空气流动越快,液体蒸发越快。将湿衣服晾在通风向阳处,既提高了液体的温度,又加快了液体表面的空气流动速度,能够加快蒸发,故A选项符合题意;把新鲜的蔬菜装入保鲜袋中,既减小了液体的表面积,又减慢了液体表面的空气流动速度,从而减慢蒸发,故B选项不符合题意;给盛有酒精的瓶子加盖,可以减慢液体表面的空气流动速度,从而减慢蒸发,故C选项不符合题意;给播种后的农田覆盖地膜,可以减慢液体表面的空气流动速度,从而减慢蒸发,故D选项不符合题意。7. D 解析:干冰在常温下升华吸热,使周围空气温度降低,空气中水蒸气遇冷液化成小液滴浮在空中,这就是我们看到的舞台上的“白气”,A选项错误;夏天从冰箱取出的冰棍周围冒“白气”,深秋清晨的河面上经常出现“白气”,冬天水烧开后壶嘴处喷出“白气”,都是水蒸气液化形成的,B、C选项错误,D选项正确。8. C 解析:从图像可以看出,海波在熔化过程中有一段平行于时间轴的线段,即在熔化过程虽然吸收热量,但温度保持不变,因此海波是晶体, 选项错误, 选项正确;海波在 段是固态, 选项错误;海波从第 开始熔化,到第 熔化完毕,用时约 , 选项错误。 9. D解析:①由图像可知两个物体不是从同一地点同时出发的, 是从距离 点 处出发的; 时刻, 在 点, 在距离 点 处;③从第 开始,在相等的时间内, > ,故 末时, 两物体距参考点 , 相遇;④5 s内, , ,故A的平均速度 = , , ,故 的平均速度 ,A、B的平均速度相等。只有②③④正确,故选D。10. B 解析:从题图中可以看出, 物质的密度 , 物质的密度 ,故 选项均错误, 选项正确;密度是物质的一种特性,与物质的质量和体积无关, 选项错误。11.热胀冷缩 37.8 解析:液体温度计是根据液体热胀冷缩的规律制成的,体温计的分度值是0.1℃,图中体温计的读数是37.8 ℃。12. 29 解析:使用刻度尺要首先观察它的量程和分度值。起始端没从0开始,把 处当作“ ”刻度,读出末端刻度值,减去 即为物体长度,注意刻度尺要估读到分度值的下一位。由图知:刻度尺的分度值为 ,物体末端所对刻度值为 ,物体长度为 。 13. 8 0.7 变慢 解析:当汽车以 的速度匀速行驶时,汽车在反应时间内通过的路程为 ,汽车减速过程行驶的距离为 ;当志愿者边打电话边驾车时,汽车在反应过程中行驶的距离为 ,此时的刹车反应时间为 ,因为 ,所以驾驶员边打电话边驾车,此时驾驶员的刹车反应会变慢。14.甲 低于 解析:水沸腾时,随着气泡的上升,气泡越来越大,并且到液面破裂;液体的沸点受气压影响,气压越高沸点越高,气压越低沸点越低。若气压低于1标准大气压,则沸点低于100 ℃。15. 一个 一个 解析:盒内的砝码有 一个、 一个、 两个,剩下的砝码是 一个和 一个;用天平称物体质量,应该是左物右码,即左盘物体的质量等于右盘砝码的质量加游码指示的质量值,现在是左边为砝码,右边为物体,则该物体的实际质量 砝码质量 游码指示的质量值 。16.12 解析:解答本题的关键是:狗跑的时间就等于甲、乙两人从出发至他们相遇的时间。设从出发至相遇,甲、乙两人行走的时间为 ,所以狗在时间 内来回奔跑的路程 。 17.右 36.6 解析:用已调好的托盘天平测量物体的质量时,应将物体放在天平的左盘上,在右盘中加减砝码,并移动游码,使天平再次平衡;被测物体的质量等于右盘中所有砝码的总质量加上游码所对应的刻度值,本题中被测物体的质量为 。18.升华 紫色碘蒸气消失,瓶内出现固态碘解析:微微加热,瓶中固态的碘吸收热量,变成紫色的碘蒸气,这种物态变化是升华;停止加热,紫色碘蒸气放出热量,又变成固态碘,这是凝华过程。19. 25.230 (1)10.5 (2)小 (3)大 解析:从电子天平的液晶显示屏上可以看出,质量的单位是g,手镯的质量为25.230 g。(1)溢出的水的质量为 ,溢出的水的体积等于手镯的体积,故 ,手镯的密度为 。(2)电子天平底板没有调水平,放上物体后,压力传感器所受压力小于物体自身重力,经内部电路转换后,所显示质量会偏小。(3)溢水杯口残留有少量水,使得溢出水的质量偏小,求得溢出水的体积偏小,又因为溢出的水的体积等于手镯的体积,由公式 可知测得的手镯的密度偏大。20. 二人的 图像如图1所示二人的 图像如图2所示 解析:由图知,女同学追赶并超过了男同学,女同学的速度比男同学的速度大。图像上,用横坐标表示时间,纵坐标表示速度(路程),可得 图像或 图像,两同学都做匀速直线运动。21. 夏天从冰箱里取出的啤酒瓶较冷,啤酒瓶周围的空气中的水蒸气遇到冷的啤酒瓶时会发生液化现象,变成小水珠,从外面看就像是“冒汗”了。 解析:瓶外壁“冒汗”是瓶外壁出现了小水珠,小水珠的来源是空气中的水蒸气。物质由气态变为液态的过程叫液化,故利用液化的知识解答。22.(1) 0 (2) 解析:(1)冰是晶体,在熔化过程中,吸收热量,温度不变。由图甲知,冰在熔化过程中,温度保持 不变,所以冰的熔点为 。(2)由图乙知,该温度计的分度值为 ,显示的示数在0刻度下方第 个小格处,所以温度计的示数为 。23.(1)自下而上 (2)读取温度计示数时视线没与温度计中液柱上表面相平,温度计的玻璃泡没有浸没在液体中 (3)95 ℃ 水在沸腾过程中吸热但温度不变 (4)98 小于 (5)烧杯底和石棉网的温度高于水的沸点,水可以继续吸热解析:(1)酒精灯需用外焰加热,所以要先放好酒精灯,再固定铁圈的高度;而温度计的玻璃泡要浸没到液体中,但不能碰到容器壁和容器底,所以放好烧杯后,再调节温度计的高度,应该按自下而上的顺序进行。(2)从图中很明显地可以看出,视线没与液柱的上表面相平,温度计的玻璃泡没有浸没在液体中。(3)因为水在沸腾过程中虽然继续吸热,但温度保持不变,所以错误的数据是第 时的数据。(4)因为在吸热的过程中,水的温度保持 不变,此温度即为该地水的沸点,沸点小于 的原因是当地的大气压小于1标准大气压。(5)撤去酒精灯后,水没有立即停止沸腾,说明水还能从石棉网吸收热量,即石棉网和烧杯底部的温度高于水的沸点。24. (1)40.0 25.0 (2)小 (3)不正确 所测时间不是运动过程中下半程的时间(或小车从 点到 点的过程中通过 点时的速度不为 或小车通过 段的时间与 段的时间之差才是下半程 段的时间) 解析:(1)从题图中所提供的刻度尺可以读出 段的路程 ,根据平均速度公式得 段的平均速度 (2)测量小车从 点到达 点所用的时间时,如果小车过了 点才停止计时,则所测出的时间 偏大,根据平均速度公式 分析可知平均速度 会偏小。(3)在利用平均速度公式 计算平均速度时,要计算某一段路程的平均速度,必须用对应物体在这段路程所用的时间,而题中该同学在测量小车运动过程中下半程 的平均速度时,所测量的时间并不是运动过程中下半程 的时间,因为小车从 点到 点的过程中通过 点时的速度不为 ,所以此做法是不正确的。
【关键词】视频;时间;距离;速度
1 案件资料
2014年04月06日,许某驾驶白色轿车沿开创路由南向北行驶至江苏中恒宠物用品股份有限公司门口南侧叉口时,与由西向东驾驶电动自行车的周某发生碰撞,后又撞倒在路东等公交车的行人仇某,致其倒地受伤后经医院抢救无效死亡的重大交通事故,许某涉嫌交通肇事罪。
通过现场走访,侦查人员调取了现场附近江苏中恒宠物用品股份有限公司门口枪机拍摄到案发时段的视频录像。鉴于江苏中恒宠物用品股份有限公司门口监控为固定式枪机,且没有安装云台,机位没有变化。侦查人员经过后期现场实验与测量,保证了原始视频与现场实验视频检材的一致可靠性。检材:江苏中恒宠物用品股份有限公司门口监控录像两段(枪机),存储载体为U盘,文件名分别为:江苏中恒宠物用品股份有限公司门口监控1,格式为mp4,大小为67.1M,内容为2014年04月06日星期日16:06:14-16:23:07(监控画面中显示时间)的视频;江苏中恒宠物用品股份有限公司门口监控2,格式为mp4,大小为280M,内容为2014年04月23日星期三16:01:27-16:40:31(监控画面中显示时间)的视频。
2 检验
2.1 上述视频检材中出现的白色轿车由南向北行驶依次经过A1、A2、B1、B2点(附图1)。
图1
2.2 使用警视通影像分析系统对上述视频检材进行图像帧数检测,均为每秒25帧图像。
2.3 通过警视通影像分析系统对江苏中恒宠物用品股份有限公司门口监控1在16:20:39-16:20:40的视频图像进行截取、分析,白色轿车出现在视频上A1点到B1点间的图像为18帧,行驶时间为T1=18/25s(附图2)。
图2
白色轿车出现在视频上A2点到B2点间的图像为29帧,行驶时间为T2=29/25s(附图3)。
图3
2.4 经技术人员对照案发时段和实时监控图像,精确位移帧数点位,利用Leica DISTO TM A5激光测距仪,对视频中的A1点到B1点的距离进行现场实地测量L1=14.03m(附图4)。
图4
对视频中的A2点到B2点的距离进行现场实地测量L2=19.62m(附图5)。
图5
2.5 根据视频目标速度测量的基本公式:测量平均速度V=车辆行驶距离L/车辆行驶时间T。计算得出V1=L1/T1=70.15km/h、V2=L2/T2≈60.89km/h。
因此运用视频技术检验车辆速度,视频检材中在16:20:39-16:20:40 出现于A1点到B1点间的白色轿车平均行驶速度为70.15km/h,在16:20:39-16:20:40出现于A2点到B2点间的白色轿车平均行驶速度约为60.89km/h。
3 总结
视频测速主要是利用在测算时间内的原始图像与实验图像的比例关系来测算移动物体平均速度,本文主要运用了固定监控设备所提取视频中车辆的位移帧数与实际距离的关系得出车辆的平均速度。在实际检案中,应注意以下因素:
3.1 现场重建
室外现场背景的瞬变,现场重建的视点、固定参照物的选取、重建现场的固定都会对测速结果产生影响,本案中,视频监控都为固定式枪机,且没有安装云台,对照案发时段和实时监控图像,可以准确确定点位,如果为视角、焦距可调整的安装云台的枪机或球机,则不具备检验鉴定条件。
3.2 视频噪音
运动物体和自然条件(天气和风)会产生视频噪音。在提取视频中场景为室外,视频中存在多个移动物体和固定物体,这就不可避免地存在视频噪音,进而影响取点测量的精确性。
3.3 视频制式
目前主流视频为N制式,播放速度为每秒25帧,即每帧0.04秒,且播放流畅无丢帧现象。但有些产品为节约存储空间,采取跳帧记录或减帧记录,则影响测速的准确性或造成无法检验。
关键词:学讲行动;教育规律;实验教学;探索研究
中图分类号:G632.0;G633.7 文献标志码:A 文章编号:1008-3561(2016)02-0056-01
徐州市教育局推行“学讲行动”的目的是为了遵循教育规律,回归教育生态。目前,一线教师都认真学习了有关“学讲行动”的理论知识,尝试结合物理学科的特点在课堂上渗透“学讲行动”。
一、对“学讲行动”的认识
“学讲行动”教师既陌生而又熟悉。陌生的是外表――“学讲行动”这个名词;熟悉的是它的本质――与物理新课标的理念相吻合。“学讲行动”是落实新课程理念的一种可操作的教学方式。已经在物理教学中较好地落实了新课程理念,所以也能够很好地实施“学讲行动”。在“学讲行动”中,所谓“学进去”,就是用多种手段(微课、导学案、活动单、实验器材等)让学生领会、理解所学的知识,这是有效学习的基础。在学生学习时,对教师主要有三点要求:一是创设有效的学习情境,唤醒学生的学习意识,让学生自己感悟、理解新知识。二是教师应多采用平等对话式语言,让学生把对知识理解的思维过程说出来,教师由关注知识点转向关注学生的思维过程。三是要侧重学习方法的指导和学习能力的培养。在“学讲行动”中,所谓“讲出来”,就是学生自己学习过知识后,能够用自己的语言讲给全组或全班同学听,这反映了学生学习的效果。在让学生“讲出来”的过程中,教师要做到以下三点:一是教师要研读教材、确定教法,考虑让学生讲什么内容和如何讲的方法,要明确让学生讲的主题。二是教师要有耐心,留有时间引导学生“讲出来”,教师要学会恰当地提问、用心倾听和积极回应。三是教师要鼓励和尊重学生差异,允许学生在“讲出来”的过程中出现种种错误,并时刻保护学生的自尊心,对于农村中学的学生来说,尤其要注意这一点。“学进去”和“讲出来”是一个完整的信息回路,教学中要充分认识两者之间的关系,建立两者之间的反馈练习。“学”中有“讲”,“讲”中有“学”,只有“学进去”才能“讲出来”,“学”是“讲”的基础,“讲”是学的结果。“学讲”在课堂中交替进行,使学生掌握知识,形成能力、情感态度和价值观得以提升。
二、如何落实“学讲行动”
如何在初中物理教学中落实“学讲行动”呢?我们都知道,实验在物理教学中占有非常重要的地位,对引起学生的感性认知、思维激活、知识形成和记忆强化都起着重要的作用。因此,在初中物理教学中落实“学讲行动”的最好方式是加强实验教学。但目前在“学讲行动”的背景下我们做得还远远不够,应在物理实验教学中认真探索。例如,在学习“测物体平均速度”时,可以要求每6个学生为一组,通过测量物体的平均速度,写出小组的实验报告,然后在课内进行交流。在课堂汇报中,学生测物体平均速度的方式一定会多种多样,有的方法可谓是奇思妙想,如有的组用燃烧蜡烛来测量平均速度,有的组用燃烧香来测量平均速度,有的组用骑自行车的办法来测量物体的平均速度。有一组说:“我们制成了蚊香定时器……”听到这话,有的学生笑了,有的学生感到非常惊讶。笔者要求这一组的同学把他们制作定时器的方法向同学们介绍一下。这组同学说:“是从易拉罐上剪下长约1厘米,粗细和蚊香相当的小圆筒,套在蚊香上……”对于这种方法,笔者及时给予了鼓励,同学们也给予了热烈的掌声。对于这次物理实验探究活动,学生很感兴趣,无论是优等生还是学困生,无论是男生还是女生,都能够积极踊跃地参与。在活动中,体现了合作探究的精神,提高了学生的合作意识。当学生走出校门后,也许他们会很快忘掉这次活动,但他们不会轻易地忘掉在这次活动中凝结的友谊以及合作探究的精神。可以说,他们的这种兴趣、这种精神、这种意识、这种能力都是永恒的,他们将受益终身。而这也正是在初中物理教学中落实“学讲行动”所要达到的真正目的。
三、“学讲行动”需要注意的问题
在落实“学讲行动”中应注意一些问题。一是加强理论学习,深刻理解“学讲行动”的意义和内涵,并自觉运用到教学实践中。同时,不能忽视有意义的接受学习和独立思考的学习,在教学中应根据教材内容和学生实际的认知水平采用多种学习方式的整合,实现教学效果最优化。二是注意课堂适度激励,避免“动机替代”。动机是推动人行为的内驱力,教师要常常借助某些方式激发学生的学习动机。在课堂教学中适度、恰当的激励能调动学生的积极性。平庸的激励容易误导学生,将出于“兴趣学习”“责任学习”的动机,转移到为“奖励”而学习。当奖励目的达不到期望值时,学生就容易弃学。当然,在“学讲行动”的课堂上还应关注一些矛盾:大容量与消化不良的矛盾,快节奏与反应迟钝的矛盾,重探究与时间效率的矛盾,扬个性与内隐文化的矛盾,求转换与习惯定式的矛盾,抓应试与长远目标的矛盾,借经验与水土不服的矛盾,等等。只要教师们勇于探索“学讲行动”,这些矛盾都能够逐步得到解决。
参考文献:
[1]张丙开,江金浓.农村中学物理实验教学现状的调查研究[J].阜阳师范学院学报:自然科学版,2011(02).
关键词:连接体;加速度;智能手机;磁强计
中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2017)5-0048-3
1 引 言
随着科技的发展,智能手机被广泛应用于生产生活中,将智能手机巧妙运用于物理教学就是其中的应用之一。比如,在教学中把智能手机作为信号发生器和接收器来测量声速[2];利用智能手机的音频输入端口和输出端口分析声音频率[3];将智能手机的磁强计应用于分析谐波运动[4],测量物体的运动学变量[5]等。
连接体是高中物理教学中常见的模型之一,加速度是研究连接体的一个重要物理量。笔者查阅文献发现研究连接体是众多物理教育工作者所关注的热点。王德雨以加速度为“线索”对连接体模型进行了分类研究[6];边桂萍对加速度相同的连接体进行了研究[7];陈佳借助阿特伍德机对连接体的相关问题进行了研究[8]。这些研究成果为研究连接体提供了借鉴,充分体现了广大物理教育者对物理教学的热爱。但纵观这些研究,笔者发现大多是基于数学解析的角度来研究,采用实验方法来研究连接体几乎处于空白。基于此,本文提出了运用iPhone手机磁强计测量连接体的加速度。
2 实验设计
2.1 实验目的
运用iPhone手机磁强计测量连接体的加速度。
2.2 实验原理
用一根细线将质量为m的智能手机和质量为M的重物分别悬挂于定滑轮的两端便构成了一个连接体。假若定滑轮和细线质量忽略不计,细线不可伸长,在不计摩擦及空气阻力的情况下,此连接体系统的加速度理论表达式为a=g。此时,只需利用托盘天平分别测出手机质量m和重物质量M,然后带入理论表达式便能计算得出连接体系统的加速度a0。
iPhone手机的磁强计是一款能够感知手机周围磁场强度变化并能在其屏幕上显示出相应B-t曲线图的软件。如果将若干枚铷磁铁等间距固定在钉有一排铁钉的木板上,并将木板竖直放置于手机一旁,此时打开手机上的磁强计软件,自由释放悬挂于另一端的重物。重物向下运动,iPhone手机向上运动,iPhone手机的磁强计将受到铷磁铁的磁激励,在其屏幕上显示出磁场强度变化的曲线图。若t1、t2、t3…tn分别是曲线图中磁感应强度B的各个峰值所对应的时间,而铷磁铁的位置x1、x2、x3…xn是已知的,则根据=(式中d=xn-xn-1)计算出物体的平均速度,利用计算机软件将各段平均速度与其对应的时间进行直线拟合,直线斜率就是系统的加速度a。
2.3 实验器材及装置示意图
智能手机、重物(约150 g)、轻质定滑轮、细线(约1.0 m长)、铷磁铁9枚、木板1块(0.3 m×1.0 m)、钉子若干、托盘天平。实验装置图如图1所示。
2.4 实验步骤
(1)利用托盘天平称量出智能手机和重物的质量分别为m=141.2 g,M=147.3 g;
(2)将铷磁铁等间距(d=0.1 m)固定在钉有一排铁钉的木板上;
(3)按照实验装置图所示竖直固定木板,将手机和重物通过细线悬挂于定滑轮的两端,并托住重物使系统处于静止;
(4)打开iPhone手机磁强计软件,保证其在正常工作状态;
(5)自由释放重物,重物向下运动,智能手机向上运动;
(6)分析iPhone手机磁强计的B-t图像,读出各个峰值对应的时间t1、t2、t3…t9;
(7)根据数据计算出手机通过每相邻两枚铷磁铁间的平均速度;
(8)将所得的各段平均速度与其对应的时间进行直线拟合,得出系统的加速度a;
(9)将实验得出的加速度值a与理论值a0进行比较,计算出相对误差。
3 实验结果
按照上述的实验步骤进行实验,其数据记录如表1所示。
基于以上数据记录表,利用Excel进行直线拟合,其拟合的图像如图3所示。
由拟合直线表达式可知,图像的斜率k=0.2065,即该连接体的加速度a=0.2065 m/s2,查得昆明地区的重力加速度参考值为g=9.7836 m/s2,由a=g可计算得该系统的加速度理论值为a0=0.2069 m/s2,相对误差为ε=×100%=0.19%。
4 实验分析与总结
由实验结果可知,该连接体系统的加速度实验值与理论值之间的相对误差为0.19%,在误差允许的范围内,说明该实验方法是可行的。在本实验中误差主要来源于滑轮有质量且与细线间有摩擦,细线有微小伸长,空气阻力等。根据陈佳《基于阿特伍德机的连接体实验》[8]一文中的研究结论,若重物与手机的质量差再适当大一些所测得的加速度值会更加准确。
本文提出运用iPhone手机磁强计来测量连接体的加速度,这是计算机技术与中学物理教育巧妙结合的一个典型案例,同时也为实验设施匮乏的W校寻找标准实验器材替代品提供了借鉴。
参考文献:
[1]聂应才.连接体的平衡[J].物理教师,2012,33(12):19.
[2]Ahmet Yavuz and Burak Ka an Temiz.Detecting interferences with iOS applica-tions to measure speed of sound [J]. Physics Education,2016(1):1-6.
[3]Horacio Munguía Aguilar.Audio frequency analysis in mobile phones [J]. Physics Education,2016,51(1):1-4.
[4]Ahmet Yavuz and Burak Ka?an Temiz.Analysing harmonic motions with an iPhone’s magnetometer [J]. Physics Education,2016,51(3):1-6.
[5]Burak Ka?an Temiz and Ahmet Yavuz. Magnetogate: using an iPhone magneto-meter for measuring kinematic variables [J]. Physics Education,2016,51(1):1-5.
[6]王德雨,冯杰.连接体问题“再认识”及其解题思路略谈[J].物理教学,2015(8):54-56.
一、选择题:(22题×2=44分)1、诗句“两岸猿声啼不住,轻舟已过万重山”中,描写轻舟运动时所选的参照物是 ( )A、 轻舟 B 、山 C 、河中的水 D 、轻舟上的人2、下列说法错误的是( )A、某个同学的身高是180cm B、东岭到惠安县城的距离大约是20kmC、学校百米纪录是13min D、乒乓球的直径是40mm3、当喇叭里响起“我和你,心连心,共住地球村……”的男声演唱时,小明和小亮齐声说:“是刘欢在演唱!”他们作出判断的依据是:不同演员声音的( )A.音调不同 B.响度不同 C.音色不同 D.声速不同4、如下图所示的四种现象中,由于光的直线传播形成的是( )5、为了探究声音的响度与振幅的关系,小明设计了如下图所示的几个实验。你认为能够完成这个探究目的的是( ) 6、白天我们能从不同方向看到桌子等物体,这是因为( )A.这些物体都是发光的 B.眼睛发出的光射到这些物体上C.射到这些物体上的光发生了镜面反射D.射到这些物体上的光发生了漫反射7、我们通过平面镜看到物体的像是( )A.倒立等大的实像 B.倒立缩小的实像C.倒立放大的实像 D.正立等大的虚像8、小明到湖边游玩,他看到了以下现象。这些现象中,由于光的直线传播面形成的是:( )A.水中的太阳 B.阳光下的树的黑影子 C.湖中的游鱼D.人在水中的倒影9、芭蕾舞演员练习时,站在平面镜前2m处,则镜中的像与她的距离是:( )A.2m B.4m C.6m D.8m10、下列各成语所反映的情景中,能说明光反射的是()A.镜花水月 B.坐井观天 C.海市蜃楼 D.立竿见影11、下列说法中错误的是( ) A、测量时,刻度尺不能歪斜 B、读数时,视线应垂直于尺面C、误差是由于测量时不遵守操作规则而引起的D、误差是不可避免的,只能减小12、下列说法中错误的是:( )A、潜望镜利用了平面镜成像的原理 B、在光的反射现象中,光路是可逆的C、在漫反射现象中,反射角可能不等于入射角 D、平面镜所成的像是由光的反射形成的13、做匀速直线运动的甲、乙两物体,它们的速度之比为2︰3 ,通过的路程之比为3︰1 ,则它们所用的时间之比为:( )A、1∶2 B、 2∶1 C、9∶2 D、2∶9 14、电视机的遥控器能够发射出一种人眼看不见的光——红外线。把遥控器的红外线发射窗对着电视机的红外线接收窗,分别按不同的键,就能控制电视机进行选台、调节音量、改变色彩浓淡等等。但有时把遥控器的红外线发射窗对着电视机对面、侧面的墙壁和天花板等,也能控制电视机,这是利用了光的:( )A、直线传播现象 B、反射现象 C、折射现象 D、色散现象15、下列关于乐音和噪声的叙述中叙述错误的是( )A、乐音悦耳动听,给人以享受B、乐器发出的声音一定是乐音,噪声是机器发出的声音C、 噪声使人烦躁不安,有害于人的健康D、乐音的振动遵循一定的规律,噪声的振动杂乱无章,无规律可循16、下列现象不能用光的直线传播来解释的是:( )A、一叶遮目不见泰山 B、在平静的水面上形成树木的倒影C、日食、月食现象 D、我们不能看到站在墙后的人 17、在如下图所示的各图象中,用来表示匀速运动的图象是:( )A.①② B.②④ C.①④ D.②③18、在校运动会上,田径赛计时员应该:( )A、看到发令冒烟开始计时 B、听到发令枪声计时C、看到举枪时计时 D、看到运动员起跑时计时19、火车的速度为72km/h,上海地铁一号线的速度为20m/s,则( ) A、两者速度一样大 B、火车的速度大 C、地铁的速度大 D、无法确定20、为了减弱噪声,下列措施中不可行的是( )A、将噪声大的机器换成噪声小的机器 B、在公路和住宅间设立屏障或植树C、在耳孔中塞上一团棉花 D、关闭所有的电源和不用任何机器 21、关于平面镜,下列说法中不正确的是:( )A、物体在平面镜中所成的像一定是虚像 B、同一个物体离平面镜越远,所成的像越小C、利用平面镜可以改变光线的传播方向 D、物体在平面镜中所成的像一定是正立的22、下列对现象解释不正确的是( )A、雨后彩虹是色散现象 B、看到水中的鱼变浅了是折射现象C、三基色是红、绿、蓝 D、小孔成像不是光的直线传播现象二、填空题:(14×1分=14分)1、如果一物体做匀速直线运动,4s内通过20m的路程,那么它前2s内的速度是①_______m/s,2min后它通过的路程是②_________m。2、当锣被敲响时,用手按住锣面,锣声消失了,这是因为锣面停止了①___________,这说明物体的振动停止了,发声②_________(“停止”或“继续”)。3、李白诗句“不敢高声语,恐惊天上人”中的“高”是指声音的①__________。女同学说话声音“尖细”,是指女同学声音的②________高,这是因为女同学说话时声带振动比较③______(“快”或“慢”)的缘故。4、在古诗词中,也有许多描述光现象的诗句,如“潭清疑水浅”说的就是光的①_____________现象,“池水映明月”说就是光的②_________________现象。5、乘电梯上升的站着的乘客相对地面是①_________,相对电梯厢是②_________。如右图在空中加油时,加油机与受油机是相对③_________(“运动”或“静止”)。 6、一个人站在竖直放置的平面镜前5米处,他的像距离平面镜①_________m,当这人向平面镜走去时,他在镜中的像将②_________ (填“变大”、“变小”或“不变”)。三、作图题与问答题:(9分)4、闪电和雷声是同时产生的,为什么我们先看见闪电,后听到雷声?(2分)四 实验题:(共22分)1、如图所示,所用刻度尺的分度值是①________,被测物体的长度是②________cm。2、以下各图是我们学习过的有关声现象的小实验,其中:(1)如图1所示,拿一张硬纸片,让它在木梳齿上划过,一次快些,一次慢些。划得快时,发出声音的音调①______(高、低),这说明音调跟振动的②_________有关;(2) 观察图2,你能得出的结论是:③_____________________________________;(3) 观察图 3,你能得出的结论是:④_____________________________________;(4) 观察图4,你能得出的结论是:⑤_____________________________________。3、两位同学做测平均速度的实验,某次实验过程如下图所示:(1)实验中需要使用的测量工具是①___________、②______________;(2)实验中为了方便计时,应使斜面的坡度较③_______(选填“大”或“小”);(3)该次实验中,小车通过上半段路程的平均速度④v1=_______m/s,小车通过全程的平均速度⑤v =_______m/s。(钟表每格为1s,结果保留两位小数)4、如图A所示为研究光的反射规律的实验装置,其中O点为入射点,ON为法线面板上每一格对应的角度均为10°。实验时,当入射光为AO时,反射光为OB;当入射光为CO时,反射光为OD;当入射光为EO时,反射光为OF。请仔细分析下面表格中数据可得出的初步结论是:反射角与①_______角是②_______(“相等”或“不相等”)。 如图B光屏转一角度看不到反射光线则说明了③______线、④________线、⑤________线在同一平面内。实验序号 入射光线 入射角 反射角1 AO 50° 50°2 CO 40° 40°3 EO 20° 20°5、在研究“平面镜成像的特点”实验中,在玻璃板的一侧放一支点燃的蜡烛A,在玻璃板的另一侧放一支没有点燃的蜡烛B,当寻找像的位置时,眼睛应该在①________蜡烛这一侧观察(选填“A”或“B”).在得到像的位置后,应该用刻度尺分别测量物和像到镜面的距离,然后归纳得出结论:平面镜所成的是②______(“实”或“虚”)像,像与物体的大小③________,像到平面镜和物体到平面镜的距离④________,像与物体相对平面镜⑤________(“对称”或“不对称”)。五 计算题:(共11分做在答题卡) 1、小明同学在跑100m时,他用了20S。求他的平均速度?(3分)2、声音在海水中传播的平均速度为1500m/s,为了开辟新的航道,探测船的船底装有回声探测仪器,探测水下有无暗礁。探测船发出的声音信号经0.6S被探测仪接收,求障碍物与探测船间的距离?(4分)3、一列火车长150m,以20m/s的速度过一座长为250m的大桥,它从车头进入大桥到车尾离开大桥得需要多少时间。(4分) 一、选择题:(22题×2=44分)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11B C C C D D D B B A C12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22C C B B B B A A D B D二、填空题:(14×1分=14分)1、①5m/s, ②600m。2、①振动, ②停止。3、①响度。②音调, ③快。4、①折射, ②反射。5、①运动, ②静止。③静止。6、①5m, ②不变。 三、作图题与问答题:(9分) 3、闪电和雷声是同时产生的,为什么我们先看见闪电,后听到雷声?(2分)答:在空气中光的传播速度远远大于声音的传播速度,所以先看见闪电后听到雷声。
四 实验题:(共23分)1、①1mm, ②2.05cm。2、①高, ②快慢/频率; ③一切发声物体在振动;④液体可以传播声音;⑤真空不能传播声音。3、(1)①卷尺、②停表/秒表/钟表;(2)③小;(3)④v1≈0.13m/s, ⑤v =0.16m/s。4、①入射角 ②相等。③入射光线、④法线、⑤反射光线。5、①A ②虚。③相等、④相等、⑤对称。五 计算题:(共11分)1、小明同学在跑100m时,他用了20S。求他的平均速度?(3分)解: 答:略 2、声音在海水中传播的平均速度为1500m/s,为了开辟新的航道,探测船的船底装有回声探测仪器,探测水下有无暗礁。探测船发出的声音信号经0.6S被探测仪接收,求障碍物与探测船间的距离?(4分)解: 答:略3、一列火车长150m,以20m/s的速度过一座长为250m的大桥,它从车头进入大桥到车尾离开大桥得需要多少时间。(4分)解:s=150m+250m=200m
答:略附加题:1、在军事演习中,一门反坦克炮直接瞄准所要射击的静止的坦克模型,射击后经过0.6s,射手看到炮弹在坦克模型上爆炸,又经过1.5s才听到爆炸的声音,则坦克模型到射手的距离是多少?炮弹运动的速度是多少?(设炮弹做匀速直线运动,声音在空气中的传播速度取为340m/s)略
关键词:连拱隧道;施工;措施
中图分类号:TU文献标识码:A文章编号:1672-3198(2008)08-0363-02
1 工程简况
九龙隧道位于赣(州)――定(南)高速公路信丰县境内,穿越九龙林场的一座高山,里程桩号为K75+742~K76+070,全长328m,双孔连拱式隧道,翼墙式洞口,洞内纵坡为+1.0%-1.4%的人字坡,最大埋深76m。隧道进出口端有近120m施工隧道穿行在全、强风化岩层内,风化裂隙发育(破碎),岩质软化,岩石结构松散的强风化层,增加了本隧道的施工、支护难度。
截止2003年6月1日,左洞进口端开挖还剩138m(K75+750~K75+888),为兑现对业主工期的庄严承诺,通过对中导坑及右洞开挖后的实际地质情况监控测量资料的分析研究,决定取消左洞侧壁导坑。
2 取消左洞侧壁导坑的可行性探析
为掌握围岩在开挖过程中的动态和支护结构的稳定性,对右洞净空收敛、拱顶下沉现场监控量测数据进行了分析和判断(图1、表1)。拱顶下沉的最大值为3~5cm,净空收敛、拱顶下沉在第1~5日速度较大,6~15日逐渐变小,16~30日基本趋于稳定。中导洞及右洞开挖揭示的地质情况表明,K75+750~K75+800段属Ⅰ类围岩,K75+800~K75+870段属Ⅱ类围岩,与设计相符。
图1 右洞监控量测断面布置图
3 左洞施工
中导坑开挖支护中隔墙衬砌全部完成,左洞进口段2m套拱及16m大管棚施工完成并达到一定强度后,进行左洞施工,其施工顺序为:上弧洞超前支护(超前小导管+注浆)
表1 九龙隧道右洞监控量测数据统计表
里程桩号收敛值(mm)拱顶沉降(mm)
1~5天平均速度6~15天平均速度16~30天平均速度1~5天平均速度6~15天平均速度16~30天平均速度最大值
K75+7503.531.310.233.321.130.1330.8
K75+7603.861.410.263.681.350.1536.2
K75+7703.511.210.203.361.120.1231.8
K75+7803.951.450.273.671.310.1736.0
K75+7904.131.610.304.021.390.2142.3
K75+8003.631.260.213.411.100.1632.9
K75+8103.951.350.243.681.260.2035.8
K75+8203.931.230.223.591.120.1732.2
K75+8303.911.390.253.681.260.2136.5
注:开挖后1~5天每天测两次,6~15天每天测一次,16~30天每3天测一次
上弧洞开挖和初期支护中部右侧开挖(开挖到中隔墙基础标高)中部左侧开挖与支护左侧落底开挖与支护右侧落底开挖仰拱衬砌二次衬砌(图2)。右洞二衬完成50m以上,且混凝土强度达到设计强度85%以上时开挖左洞,同一洞内上弧洞开挖与落底拉开15~20m,落底后及时施作仰拱及填料,形成闭合承载环,防止侧墙因受力过大产生滑移变形,发生掉拱、塌方。
图2 左右洞施工方案对照图
3.1 洞口套拱和大管棚施工
隧洞进口强风化以上松软岩层较厚,防止山体偏压,先施工厚60cm长2m的套拱,预埋φ127*4mm导向管,并用全站仪对导向管进行准确定位,然后施工大管棚。
(1)用潜孔钻钻孔并顶进钢管,倾(仰)角为1°,随时用测斜仪进行跟踪测量。
(2)采用热轧无缝钢管φ108mm*6mm,节长4m、6m,环向间距50cm,同一横断面内的接头数不大于50%,相邻钢管的接头至少错开1m,有孔钢管与无孔钢管相间布置。
(3)先打有孔钢花管,并注浆,按固接管棚周围有限范围内土体设计,浆液扩散半径应大于0.5m,水泥浆水灰比1∶1(水泥浆与水玻璃体积比1∶0.5),水玻璃浓度35波美度,水玻璃模数2.4,注浆初压为0.5~1.0MPa,终压2MPa,持续15~20mim时结束注浆,及时清除管内浆液,用C30水泥砂浆紧密充填,增强管棚的刚度和强度。
(4)无孔钢管作为检查管,当发现注浆质量未达到设计要求时,可将无孔管改为有孔管进行补注浆。
3.2 上弧洞超前支护
采用注浆小导管φ4.2×3.5mm的热轧无缝钢管,钢管前端呈锥状,尾部焊上φ6加劲箍,管壁四周钻8mm压浆孔,尾部1m不设压浆孔,钢管与衬砌中线以14°仰角打入拱部围岩,环向间距40cm,保持1m以上的搭接。
3.3 洞身开挖与支护加固措施
(1)采用人工、机械、钻爆相结合的开挖方式,遵循“短进尺、少爆破、弱爆破,快支护”的原则。拱部采用光面爆破,边墙采用预爆破,尽量减少减弱施工过程对围岩的扰动。
(2)一旦开挖后不出碴,先初喷5cm厚混凝土封闭围岩,防止风化。
(3)施工定位锚杆,安装I16工字钢拱架,I类围岩拱架间距0.5m,φ22锚杆长4m,梅花型布置,间排距0.6m*0.6m;II类围岩,拱架间距0.8m,φ22锚杆长3.5m,梅花型布置,间排距0.8m*0.8m。钢拱架纵向用φ22钢筋焊接固定,环向间距1m。最后喷射20cm厚C25混凝土。
(4)将原设计的4根拱架锁脚砂浆锚杆(长3m,φ22钢筋)改为4根φ42mm×6mm长4m的锁脚注浆小导管,在钢拱架两侧错位(间距0.5m)布置,卡住钢拱架并焊牢,注浆压力为0.5~1.5MPa.
(5)开展QC小组活动,确保初期支护质量万无一失。
3.4 二次衬砌质量控制措施
(1)当水平收敛位移速度为0.1~0.2mm/天、拱顶位移速度为0.1mm/天以下时一般可认为围岩已基本稳定,此时可施作二次初砌。防止衬砌后因收敛、拱顶下沉过大将混凝土挤裂。
(2)洞口浅埋段尽快施作二次衬砌,以保证初期支护安全,发挥二次衬砌的承载能力。
(3)初期支护与二次衬砌之间铺设防水板前应截去出露的锚杆端头,修整喷射砼表面过大的凹凸不平之处,以防刺破防水板,防水板要松。
(4)在初期支护与二次模筑砼之间的拱顶部,设置纵向的φ5cm的有孔PVC管,孔眼沿圆周向按120°均设3孔,纵向压浆间距3m,注浆填塞模筑砼因泌水、收缩产生的月牙形空隙。