第三节-运动快慢的描述——速度

第一章运动的描述第三节运动快慢的描述——速度巴东县第三高级中学作者谭洋速度速度生活中我们常常用速度一词来描述物体的运动快慢。而在物理研究中我们常常关注的是物体的位置变化情况，所以我们在物理学中所提及的物体的速度指的是物体位置变化的快慢。由此速度的含义有两个：1.描述物体运动的快慢2.描述物体位置变化的快慢物体位置变化快慢的描述对于描述物体的位置变化的快慢，我们在物理学中有两种方法：1.粗略描述2.精确描述粗略描述物体位置的变化快慢例：若一个人要从A点沿直线到达B点，已知A、B两点的距离为10m，要求他在5s内到达，请问他应该怎么做？同学们很容易想到，此人应该保持以2m/s的速度运动，从A向B运动即可。其实同学们运用的方法就是我们物理学中的平均速度的计算方法。粗略描述物体位置的变化快慢对于刚刚我们解决的问题，仔细分析可以得到：1.我们计算的速度实际是反映此人应该在这次运动过程中的位置的平均变化快慢。2.他在运动的时候还必须有方向性。3.我们为他想出的解决问题的方案不一定是他实际的运动情况，也就是我们用这样的方式来描述此人的运动是不够精确的。粗略描述物体位置的变化快慢平均速度：描述运动物体的位置的平均变化快慢的物理量。它只能粗略地描述物体的运动。表达式：标矢性：平均速度是矢量，其方向：1.与物体的运动方向相同2.与物体的位移方向相同精确描述物体位置的变化快慢前面我们知道了利用平均速度可以粗略描述物体的运动，那么怎样才能精确地描述物体的运动呢？如果能知道物体每时每刻的运动情况，那么你是不是能够精确地描述物体的运动了呢？精确描述物体位置的变化快慢由前面的分析，我们知道要精确地描述物体的运动，至少我们要能够知道物体每时每刻的运动速度。那么怎样才能求出物体每时每刻的速度呢？为了解决这个问题，我们得先回忆一下初中所学的一种特别的运动——匀速直线运动。精确描述物体位置的变化快慢匀速直线运动：物体运动速度保持不变的运动。由其概念结合前面我们所学的平均速度的概念，我们能够得出什么结论呢？提示：匀速直线运动的物体在某个过程的平均速度与其在这个运动过程中的任何一个时刻的速度有怎样的关系呢？结论：匀速直线运动中物体的平均速度与其任意时刻的速度相同。（大小和方向都相同）精确描述物体位置的变化快慢接着我们还要感知一个规律：生活中很多事实情况表明：时间间隔越短，速度变化就越不明显。例：汽车启动和刹车，也就是我们生活中所说的来不及变，其中的本质原因就是物体具有惯性。精确描述物体位置的变化快慢有了前面两条规律：1.匀速直线运动中物体的平均速度与其运动中任意时刻的速度相同。2.在时间间隔极短的情况下物体的速度来不及变，即认为在这个过程中物体的速度不变。作为基础我们就可以继续往下研究了：精确描述物体位置的变化快慢例：见板书分析：在过程中：如果极小，那么此过程就符合前面所提到的规律。精确描述物体位置的变化快慢即在极小的情况下，物体的速度来不及变，即可以视为其在这个过程中做匀直，因此在这个过程中计算出的平均速度就可以表示在这个过程中任意时刻的速度，也就是可以表示、以及它们之间任意时刻的速度。我们将这样的平均速度称为瞬时速度。精确描述物体位置的变化快慢瞬时速度：运动物体在某一时刻（或某一位置）时的速度。可以精确的描述物体的运动。标矢性：瞬时速度是矢量，其方向与物体在这一瞬间的运动方向相同。补充概念平均速率：1.运动物体的运动路程与所花时间的比值。2.其可以用于生活中粗略地描述物体的运动快慢。3.是标量，只有大小没有方向。速率：1.物体瞬时速度的大小。2.是标量，没有方向。例题例题B例题D例题AC例题AC例题C位置-时间图像前面我们学习了利用坐标系、质点模型、时间轴、速度来描述物体的运动，今天我们要介绍另一种即简洁又直观的方法来描述物体的运动。——位置-时间图像。首先我们前面所建立的运动图所呈现的数据做一下处理。位置-时间由前面的位置-时间图像我们可以得到其函数表达式：有了这个函数表达式，我们就可以在物体保持运动状态的情况下预测到他在任意时刻的位置，同时还可以以此得到在任意时间内的运动位移。位移-时间图像位置-时间图像在我们研究直线运动的物体中是十分方便的，但是当我们用其研究更为复杂的运动的时候其缺陷也就表现出来了，之后我们便引入了位移-时间图像。例：（平抛运动为例）位移-时间图像由前面的分析我们可以看出，其实位移-时间图像就是以相对于同一初始位置的位移和对应的时间做出的图像，和位置-时间图像是十分相似的（请同学们自己下去后好好体会）。位移-时间图像能够描述的信息：1.描述物体空间位置、运动位移、时刻、时间之间的对应关系2.描述物体运动的快慢程度位移-时间图像利用位移-时间图像分析物体的运动情况位移-时间图像位移-时间图像CD