【知识点详解】
1. **速度概念**:速度是用来描述物体运动快慢的物理量,分为瞬时速度和平均速度。瞬时速度是指物体在某一瞬间或某一位置的速度,而平均速度则是物体在一段时间内运动的总位移与时间的比值。
2. **瞬时速度与平均速度的区别**:瞬时速度可以精确地描述物体在某一时刻的运动状态,而平均速度则反映了整个过程的平均运动状况。瞬时速度可以为零,但平均速度不一定为零,反之亦然。例如,瞬时速度为零表示物体在某一瞬间静止,但其平均速度可能因之前或之后的运动而非零。
3. **速度计算**:在汽车行驶问题中,如果知道全程平均速度和部分路段的速度,可以通过位移与速度的关系计算出其他速度。例如,一辆汽车以速度v1行驶了1/3的路程,接着以速度v2=20km/h行驶完剩下的2/3路程,如果全程平均速度v=27km/h,可以通过平均速度公式计算出v1的值。
4. **运动图像分析**:x-t图像可以帮助我们理解物体的运动状态。AB段表示物体静止(位移为0),BC段和CD段的位移可以通过图像上的斜率来确定,而运动方向可以通过位移的方向判断。CD段的斜率大于BC段,说明CD段的速度大于BC段。
5. **位移图象比较**:甲、乙、丙三个物体的位移图象可以用来比较它们的平均速度和平均速率。平均速度是位移与时间的比值,平均速率是路程与时间的比值。在时间t0内,它们的平均速度可以通过比较位移图象的斜率来确定,而平均速率则考虑了路径的长短。
6. **雷达测速原理**:雷达通过发射和接收电磁波来测定物体的位置和速度。根据相邻两次接收到的信号的时间差,可以计算出物体相对于雷达的速度。雷达图示中的波形变化可以反映出物体的速度变化。
7. **新闻分析**:京沪高速列车的平均运行速度和速率是两个不同的概念。平均速度是指位移与时间的比值,而平均速率是路程与时间的比值。因此,73m/s可能是平均速率而非平均速度。
8. **曝光时间估算**:通过照片中子弹前后位移与子弹长度的比例,结合已知的子弹速度,可以估算出照片的曝光时间。曝光时间越短,表示拍摄到的瞬间速度信息越精确。
9. **平均速度的应用**:平均速度适用于描述一段过程中的平均运动状态,例如堵车时汽车通过隧道的速度,或物体到达终点时的速度。
10. **解答题解析**:
- **人影问题**:利用相对速度的概念,可以证明人影的运动是匀速的。影子长度的变化率可以通过人头的运动速度和光线与地面的夹角来计算。
- **质点圆周运动**:质点的位移是起点到终点的直线距离,路程则是实际走过的轨迹长度。平均速度等于位移除以时间。
- **宇宙膨胀**:哈勃常数H与星体的退行速度和距离成正比,可以推导出宇宙年龄的计算公式T=1/H。代入哈勃常数的数值,即可估算出宇宙的年龄。
以上是对题目中涉及的速度、瞬时速度、平均速度、速度图像、雷达测速、曝光时间以及宇宙膨胀等相关物理知识的详细解析。