2019-2020学年新教材高中物理 1.3 位置变化快慢的描述——速度课件 新人教版必修第一册

3．位置变化快慢的描述——速度知识纲要导引核心素养目标物理观念理解速度的概念和矢量性，理解速率、平均速度和瞬时速度科学思维掌握比值定义法，会用速度公式解决实际问题，理解位移—时间图像描述直线运动的方法科学探究(1)探究平均速度与瞬时速度的区别与联系．(2)会正确使用打点计时器．(3)会根据纸带上的点迹计算平均速度和瞬时速度科学态度与责任(1)从生活情景中认识速度与速率．(2)体会速度的矢量性，体会图像在物理中的应用．(3)注意培养学生养成良好的实验习惯和实验态度基础导学一、速度(自学教材第23页“速度”部分)1．定义物理学中用与发生这段位移所用之比表示物体运动的，这就是速度(velocity)．用字母v表示．2．公式：v＝ΔxΔt3．单位在国际单位制中，速度的单位是，符号是或m·s－1.常用的单位还有千米每时(km/h或km·h－1)、厘米每秒(cm/s或cm·s－1)等．位移时间快慢米每秒m/s4．矢标性速度是，它既有大小，又有方向．速度的方向(物体运动的方向)和位移的方向．5．物理意义速度是描述物体运动的物理量．矢量相同快慢二、平均速度和瞬时速度(自学教材第23、24页“平均速度和瞬时速度”部分)1．平均速度(1)概念：由ΔxΔt求得的速度v，表示的只是物体在时间Δt内运动的快慢程度，叫作平均速度(averagevelocity)．(2)公式v＝ΔxΔt.(3)矢标性：是矢量，方向与Δt时间内发生的的方向相同．平均位移2．瞬时速度(1)概念：用由时刻t到t＋Δt一小段时间内的平均速度来时刻t物体的速度，当Δt非常非常小时，运动快慢的可以忽略不计，此时，我们就把ΔxΔt叫作物体在时刻t的瞬时速度(instantaneousvelocity)．(2)匀速直线运动是保持不变的运动．在匀速直线运动中，平均速度与瞬时速度相等．3．速率瞬时速度的通常叫作速率(speed)．速率是标量．代替差异瞬时速度大小三、速度—时间图像(自学教材第26页“速度—时间图像”部分)1．概念以时间t为横轴，速度v为纵轴，坐标中的即为速度—时间图像或v­t图像．2．v­t图像的建立(1)用横轴表示时间t，纵轴表示速度v，建立．(2)根据测量的速度v、时间t数据在坐标系中．图像直角坐标系描点(3)用平滑的把这些点连接起来，即得到如图所示的v­t图像．曲线3.物理意义v­t图像非常直观地反映了物体运动的速度随时间变化的规律，它并不表示物体运动的轨迹．【思考】(1)通过相同的路程，所用时间少的物体速度大．()(2)速度大的物体通过的位移一定大，速度小的物体通过的位移一定小．()(3)两物体的速度分别是v1＝2m/s，v2＝－3m/s，则它们的大小关系为v1v2.()(4)物体的瞬时速度总为零，则平均速度一定为零．()(5)物体的平均速度为零，则物体一定处于静止状态．()(6)物体运动的速率越大，一定时间内位移一定越大．()×××√××【教材解疑】(第24页)[思考与讨论]平均速度描述物体在一段时间内运动的平均快慢程度及方向．那么，怎样描述物体在某一时刻运动的快慢和方向呢？问题解答：为了使描述精确些，可以把Δt取得小一些，物体在从t到t＋Δt这样一个较小的时间间隔内，运动快慢的差异也就小一些．Δt越小，运动的描述就越精确．当Δt非常非常小时，运动快慢的差异可以忽略不计，此时，我们就把ΔxΔt叫作物体在时刻t的瞬时速度，速度方向就是该时刻的运动方向．课堂探究主题一速度【问题探究】探究点速度(1)甲图中30min内自行车行驶了8km、汽车行驶了50km，应该如何比较它们运动的快慢呢？(2)乙图中百米赛跑，优秀运动员跑10s，而某同学跑13.5s，应该如何比较他们运动的快慢呢？提示：(1)甲图中汽车运动得快，相同时间内位移大．(2)乙图中优秀运动员运动的快，相同位移内时间短．比较物体运动快慢的方法：①相同的时间比较位移．②相同位移比较所用的时间．(1)v不仅表示运动的快慢，同时也表示运动的方向；(2)单位换算关系：1m/s＝3.6km/h【探究总结】1．速度是矢量，既有大小又有方向，速度的大小在数值上等于单位时间内物体位移的大小，方向即物体的运动方向．2．速度是描述物体运动快慢的物理量，也叫物体位置的变化率，速度越大，表示物体运动得越快，其位置变化得也就越快．3．定义式v＝ΔxΔt的理解：公式v＝ΔxΔt中的Δx是物体运动的位移，不是路程．v＝ΔxΔt是速度的定义式，不是决定式，不能认为v与位移成正比、与时间成反比．【典例示范】例1通过测量可得到摩托车、动车、小轿车的位置变化情况如表所示.初位置/m经过时间/s末位置/mA．摩托车沿平直道路行驶05100B．动车沿平直道路行驶08240C．小轿车沿平直道路行驶500301250比较摩托车、动车、小轿车，谁的位移最大？谁的位置变化最快？谁的速度最大？解析：摩托车、动车、小轿车的位移分别为：100m、240m、750m.摩托车、动车、小轿车的速度分别为：20m/s、30m/s、25m/s.答案：小轿车的位移最大，动车的位置变化最快，即动车的速度最大．训练1一物体沿直线从A匀速运动到B，用时2.5s，则：(1)求物体从A运动到B的位移．(2)求物体匀速运动的速度．解析：(1)物体从A运动到B时，x＝(－2)m－3m＝－5m，位移方向沿x轴负方向．(2)由速度定义式：v＝xt＝－52.5m/s＝－2m/s，方向沿x轴负方向．答案：(1)5m，沿x轴负方向(2)2m/s，沿x轴负方向主题二平均速度和瞬时速度【问题探究】探究点1平均速度某同学百米比赛用时12s，前2s内的位移为12m，第2个2s内位移为14m，第3个2s内位移为16m，第4个2s内位移为19m，第5个2s内位移为20m，第6个2s内位移为19m.(1)请计算上述6个时间间隔内的平均速度，并说明哪段时间运动得最快．(2)我们能用平均速度精确描述物体的运动情况吗？为什么？(3)通过以上数据，你能知道这个同学的“起跑速度”“冲刺速度”以及“任意时刻的速度”吗？提示：(1)第1个2s内v1＝12m2s＝6m/s，第2个2s内v2＝14m2s＝7m/s，第3个2s内v3＝16m2s＝8m/s，第4个2s内v4＝19m2s＝9.5m/s，第5个2s内v5＝20m2s＝10m/s，第6个2s内v6＝19m2s＝9.5m/s.第5个2s内运动得最快．(2)不能，平均速度仅能反映一段时间或一段位移内的大体运动情况，不能描述每个时刻如何运动．(3)不能．探究点2瞬时速度在国外，一位女士由于驾车超速而被警察拦住，警察走过来对她说：“太太，您刚才的车速是100km/h，超过限速80km/h的规定！”这位女士反驳说：“不可能！我才开了7分钟，还不到一个小时，怎么可能走了100km呢？”“太太，我的意思是，如果您继续像刚才那样开车，在下一个小时内，您将驶过100km.”女士笑了，“这不会，因为再走20km，我就到家了，根本不需要开100km.”(1)从物理学角度看，这位女士没有认清哪个物理概念？(2)平均速度和瞬时速度有什么不同？提示：(1)由题意可知，超速应是任意时刻超过100km/h，故该女士没有认清瞬时速度的概念．(2)平均速度是物体在单位时间内通过的路程．而瞬时速度是指物体在某一时刻或某一位置上的速度．【探究总结】1．平均速度与瞬时速度的区别和联系平均速度瞬时速度定义运动物体的位移与所用时间的比值运动物体在某一时刻或某一位置的速度物理意义粗略描述物体运动的快慢精确描述物体运动的快慢区别方向与Δx方向一致与某时刻或某位置运动方向一致联系(1)瞬时速度可看做当Δt很小很小时，Δt内的平均速度；(2)在匀速直线运动中，瞬时速度和平均速度始终相同2.平均速度与平均速率的比较(1)定义：平均速度＝位移时间；平均速率＝路程时间.(2)标矢性：平均速度是矢量，有方向；平均速率是标量，无方向．(3)联系：平均速度的大小一般小于平均速率，只有在单方向直线运动中，平均速度的大小才等于平均速率．(1)平常我们所说的速度既可能是平均速度，也可能是瞬时速度，要根据上、下文来判断．(2)瞬时速度大的物体，其平均速度不一定大．【典例示范】例2下面几个速度中属于平均速度的是()A．子弹射出枪口的速度是800m/sB．子弹以790m/s的速度击中目标C．汽车通过站牌时的速度是72km/hD．小球第3秒内的速度是5m/s解析：子弹射出枪口的速度和击中目标的速度对应的都是某一位置，是时刻，A、B错误；汽车通过站牌时的速度对应的是站牌所在位置，为瞬时速度，C错误；小球第3秒内的速度对应的是一段时间间隔，为平均速度，D正确．答案：D判断瞬时速度和平均速度的方法(1)从时间上看，与时刻对应的是瞬时速度，与时间对应的是平均速度．(2)从空间上看，与位置对应的是瞬时速度，与位移对应的是平均速度．例3在伦敦奥运会上，“世界飞人”博尔特分别以9秒63和19秒32的成绩夺得男子100m和200m的冠军，继北京奥运会后再次蝉联双冠王，下列说法不正确的是()A．博尔特在百米比赛中的平均速度是10.38m/sB．博尔特在百米比赛中的平均速率是10.38m/sC．博尔特在200米比赛中的平均速度是10.35m/sD．博尔特在200米比赛中的平均速率是10.35m/s解题指导：第一步：抓关键点关键点获取信息100m比赛跑道是直线，位移大小＝路程＝100m200m比赛跑道一部分为弯道，位移大小路程＝200m第二步：找突破口平均速度＝位移时间，平均速率＝路程时间解析：100m比赛中，位移大小和路程都等于100m，平均速度的大小和平均速率相等，即v1＝1009.63m/s＝10.38m/s，故A、B对；在200m比赛中，路程是200m，位移小于200m，故平均速率v2＝20019.32m/s＝10.35m/s且大于平均速度的大小，故C错、D对．答案：C方法技巧平均速度的计算方法平均速度对应一段时间或一段位移，对于一般的变速运动，根据定义式v－＝ΔxΔt求解是基本方法．训练22018年3月16日～18日，以“绿色出行安全交通”为主题的第12届山东国际电动车新能源汽车展览会在济南国际会展中心隆重举行．某新能源汽车在平直的公路上启动后在第10s末速度表的指针指在如图所示的位置，前10s内汽车运动的距离为150m．下列说法中正确的是()A．第10s末汽车的瞬时速度大小是70m/sB．第10s末汽车的瞬时速度大小是70km/hC．第10s内汽车的平均速度大小是70m/sD．前10s内汽车的平均速度大小是35m/s解析：汽车的速度表每时每刻都在变化，故速度表显示的是瞬时速度；汽车在10s内通过的位移与所用时间10s的比值，就是汽车在10s内的平均速度．汽车速度表指示的是瞬时速度，故图中所示为10s末的瞬时速度；故第10s末汽车的瞬时速度大小是70km/h；故A错误，B正确；由于不知道第10s内的运动位移，故无法确定第10s内的平均速度；故C错误；前10s的平均速度v＝xt＝15m/s；故D错误；故选B.答案：B主题三实验：测量纸带的平均速度和瞬时速度1.测量平均速度(1)在如图中选取纸带上一点为起始点0，后面每5个点取一个计数点，分别用数字1、2、3、…标出这些计数点．(2)测量各计数点到起始点0的距离x，记录在表1中；(3)计算两相邻计数点间的位移Δx，同时记录对应的时间Δt；(4)根据Δx和Δt(v＝ΔxΔt)计算纸带在相邻计数点间的平均速度v.表1手拉纸带的位移和平均速度位置01234…x/mΔx/mΔt/sv/(m·s－1)打点计时器测速度的原理．打点计时器在通过它的纸带上，每隔一段相等的时间，打点记录相应的位移，用刻度尺测出两点间的距离Δx，则速度v＝ΔxΔt.2.测量瞬时速度(1)从纸带起始点0算起，后面每3个点取一个计数点；(2)测量各计数点到起始点0的距离x，记录在表2中；(3)计算两相邻计数点间的位移Δx，同时记录对应的时间Δt；(4)根据Δx和Δt算出的速度值就可以代表在Δx这一区间内任意一点的瞬时速度．将算出的各计数点的速