物理3 位置变化快慢的描述——速度课文配套课件ppt
展开关键能力·情境探究达成
知识点二 平均速度和瞬时速度
知识点三 速度—时间图像的理解及初步应用
小明、小红和小兵由家到学校选择了3条不同的路径,所用时间如图所示。三人同时出发。
问题1 小明、小红和小兵在运动过程中哪个物理量是相同的?谁更“快”到达学校?提示:位移;小红。问题2 对于问题1中的这个“快”是怎么比较的?可以用哪个物理量来表示?提示:通过相同的位移,小红所用的时间少;平均速度。
问题3 能说小红在任何时刻的速度都大于小明和小兵的速度吗?提示:不能。问题4 比较两个速度是否相同时,为什么既要比较其大小是否相等,又要比较其方向是否相同?提示:因为速度是矢量。
2.速度是矢量(1)速度既有大小,又有方向,是矢量。瞬时速度的方向就是物体此时刻的运动方向。(2)比较两个速度是否相同时,既要比较其大小是否相等,又要比较其方向是否相同。3.路程与速度的关系(1)物体在某一阶段的路程为零时,速度一定为零。(2)物体在某一阶段的路程不为零时,由于位移可能为零,也可能不为零,所以物体的速度可能为零,也可能不为零。
【典例1】 (多选)(2022·江苏徐州高一检测)甲、乙两质点在同一直线上匀速运动,取向右为正方向,甲质点的速度为2 m/s,乙质点的速度为-4 m/s,则可知( )A.乙质点的速度大于甲质点的速度B.因为(+2)>(-4),所以甲质点的速度大于乙质点的速度C.这里正负号的物理意义是表示质点的运动方向D.若甲、乙两质点同时由同一点出发,则10 s末甲、乙两质点相距60 m
ACD [速度是矢量,其正负表示质点的运动方向,速度大小的比较应比较其绝对值的大小,A、C对;甲的速度大小为2 m/s,小于乙的速度大小4 m/s,正负号表示甲、乙两质点在同一直线上沿相反方向运动,B错;10 s内甲运动了20 m,乙运动了40 m,因为甲、乙同时由同一点沿相反方向运动,故10 s末甲、乙相距60 m,D对。]
2.瞬时速度(1)物理意义:描述物体在______运动的快慢及方向。(2)速率:瞬时速度的____。(3)矢量性:瞬时速度是矢量,其方向与物体的____方向相同。3.匀速直线运动:指________保持不变的运动。
4.测量纸带的平均速度和瞬时速度(1)根据纸带计算平均速度,如图所示是打点计时器打出的一条纸带示意图。测出D、G间的位移Δx和所用时间Δt,利用v=___计算平均速度。
一辆汽车沿直线行驶,从出发地到目的地用时2.0 h,行程120 km,所以它的速度为60 km/h。某时刻,它的速度计显示为35 km/h。
问题3 能准确测量瞬时速度吗?提示:不能。问题4 平均速度和瞬时速度分别反映了什么?提示:前者反映了汽车在全程的运动快慢,后者反映了汽车在某一瞬间的运动快慢。
1.平均速度和瞬时速度的区别与联系
角度1 平均速度和瞬时速度的辨析【典例2】 (多选)下列说法正确的是( )A.小球第3 s末的速度为6 m/s,这里是指平均速度B.汽车从甲站行驶到乙站的速度是20 m/s,这里是指瞬时速度C.“复兴号”动车组列车速度计显示的速度为350 km/h,这里的速度是指瞬时速度D.为了解决偏远地区的配送问题,某快递公司采取“无人机快递”,无人机从某一投递站带着快件到达指定位置后又返回该投递站,这一过程中无人机的平均速度为零
CD [第3 s末的速度是指瞬时速度,故A错误;汽车从甲站行驶到乙站的速度为平均速度,故B错误;速度计显示的速度为瞬时速度,故C正确;无人机回到了原位置,位移为零,故平均速度为零,故D正确。]
角度2 平均速度与瞬时速度的计算【典例3】 如图所示,某质点沿边长AB=3 m、BC=4 m的矩形从A点沿逆时针方向匀速率运动,在5 s内运动了矩形周长的一半到达C点。求:(1)质点的位移和路程;(2)平均速度和平均速率各为多大。[思路点拨] (1)求质点的位移和平均速度时必须指明其方向。(2)求同一过程的平均速度和平均速率时对应时间相同,但前者对应质点的位移,后者对应质点的路程。
[跟进训练]2.某人骑自行车沿一斜坡从坡底到坡顶,再从坡顶到坡底往返一次,已知上坡时的平均速度大小为4 m/s,下坡时的平均速度大小为6 m/s,则此人往返一次的平均速度大小与平均速率分别是( )A.10 m/s,10 m/s B.5 m/s,4.8 m/sC.10 m/s,5 m/s D.0,4.8 m/s
1.图像的建立:以时间t为__轴,速度v为__轴,根据测量的数据在坐标系中描点,然后用平滑的曲线把这些点连接起来,即得到如图所示的速度—时间(v-t)图像。
2.物理意义:速度—时间(v-t)图像可直观地表示物体速度随____的变化规律。如图所示,从图中可看出物体的速度大小随时间不断变化;速度方向不变,与规定的正方向相同,做直线运动。
物体运动的速度随时间变化的情况可以用图像来直观表示,图甲、乙为两个质点运动的速度—时间图像。
问题1 甲、乙质点分别做什么运动?提示:加速;减速。问题2 甲、乙质点的初速度分别为多少?提示:1 m/s;3 m/s。问题3 甲、乙两质点运动的方向相同吗?提示:相同。问题4 运动物体的图像是不是物体运动的轨迹?提示:不是。
1.从v-t图像中可获得的信息(1)可以从图像上直接读出某一时刻速度的大小。(2)可以从图像上直接判断速度的方向。若图像位于t轴的上方,表示物体向正方向运动;若图像位于t轴的下方,表示物体向负方向运动,如图中t0后。
(3)可以从图像上直观地看出速度随时间的变化情况。如图所示,a为匀速直线运动的v-t图像,b为加速直线运动的v-t图像,c为减速直线运动的v-t图像。其中匀速直线运动的v-t图像是一条平行于t轴的直线,速度的大小和方向都不随时间变化。
2.截距的意义(1)纵轴上的截距:表示初始时刻物体的瞬时速度。(2)横轴上的截距:表示该时刻物体的速度为零,该时刻前后物体的速度方向相反。3.图线交点的意义:两条图线相交,表示该时刻两物体的瞬时速度相同。
【典例4】 某物体沿一直线运动,其v-t图像如图所示,则下列说法中正确的是( )A.第2 s内和第3 s内物体的速度方向相反B.第2 s末物体的速度方向发生变化C.物体先沿正方向运动,在t=3 s后沿负方向运动D.在3 s~4 s内物体做减速运动
C [第2 s内和第3 s内物体的速度都是正值,速度方向相同,故A错误;第3 s末物体的速度方向发生变化,由正方向变为负方向,故B错误,C正确;在3 s~4 s内物体沿负方向运动,速度的大小是增加的,故D错误。]
[跟进训练]3.(多选)甲、乙两个物体在同一条直线上运动,它们的速度—时间图像分别如图中直线a、b所示,在t1时刻( )A.它们的运动方向相同B.甲一定在乙的后面C.甲的速度比乙的速度大D.乙的速度比甲的速度大
AD [图线在横轴上方,速度均为正值,表示物体的运动方向均沿正方向,运动方向相同,A正确;由于在初始时刻甲、乙的位置关系未知,所以无法判断在t1时刻甲、乙的位置关系,B错误;在t1时刻,b图线对应的坐标值大,故乙的速度比甲的速度大,C错误,D正确。]
学习效果·随堂评估自测
1.关于速度,下列说法中正确( )A.速度是表示物体位置变化快慢的物理量,既有大小,又有方向,是矢量B.平均速度就是速度的平均值,它只有大小,没有方向,是标量C.速度大小不变的运动是匀速直线运动D.汽车上的速度计是用来测量汽车平均速度大小的仪器
A [速度是表示物体位置变化快慢的物理量,既有大小,又有方向,是矢量,故A正确;平均速度不一定就是速度的平均值,它既有大小又有方向,是矢量,故B错误;速度大小及方向不变的运动才是匀速直线运动,故C错误;汽车上的速度计是用来测量汽车瞬时速度大小的仪器,故D错误。]
2.关于瞬时速度、平均速度,以下说法中正确的是( )A.瞬时速度可以看成时间趋于无穷小时的平均速度B.做变速运动的物体在某段时间内的平均速度,一定和物体在这段时间内各个时刻的瞬时速度的平均值大小相等C.物体做变速直线运动,平均速度的大小等于这段时间内初末时刻瞬时速度的平均值的大小D.物体做变速运动时,平均速度是指物体通过的路程与所用时间的比值
A [当时间非常短时,物体的运动可以看成在这段很短时间内的匀速运动,平均速度等于瞬时速度,A正确;平均速度是位移跟发生这段位移所用时间的比值,与初末时刻及各个时刻的瞬时速度并没有必然的关系,B、C、D错误。]
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