高中物理教科版 (2019)必修 第一册3 位置变化的快慢与方向——速度精品课件ppt

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3　位置变化的快慢与方向——速度
1.理解平均速度、瞬时速度的概念，并会进行相关计算。2.知道平均速度、平均速率与速率的区别和联系。3.会用打点计时器和光电门测物体的速度。4.理解速度—时间图像，会通过图像描述物体的运动。
1.定义：物体的 与发生这段位移所用 的比叫作这段时间内的平均速度。2.表达式： ＝ 。3.单位： 和千米每时，符号是 和km/h。
1.定义：某 (或经过某位置时)的速度称为瞬时速度。2.瞬时速度的大小称为 。3.平均速率： 与 之比。
1.原理：当Δt足够小时，平均速度 ＝ 就可以认为是测量时刻的瞬时速度。2.使用打点计时器测速度(1)作用：打点计时器是一种每隔相同的较短时间通过打点记录一次做直线运动的物体 的仪器。(2)种类： 打点计时器和电火花打点计时器。(3)时间间隔：打点频率是50 Hz，即每隔 s打一个点。(4)方法：测量出某两个点迹间的 ，除以相应的 ，即得到这段时间内的平均速度，如果这段时间很短，所得的结果也可认为是瞬时速度。
3.用光电门测速度(1)如图所示，当小车遮光板阻挡了射到B管上的光线，与光电门相连的计时器启动开始计时；而当遮光板离开，光线重新照射到B管时，计时器停止。
(2)遮光板很窄，遮挡光线的时间Δt足够短，遮光板的___ 与相应的时间间隔Δt的比可以认为是小车经过光电门时的 速度。
1.速度—时间图像(v－t图像)在直角坐标系中，用纵轴表示 ，用横轴表示 ，把测量所得的各数据标注在坐标系中，再把各数据点连接成一条光滑的曲线，即是速度—时间图像，简称v－t图像。2.v－t图像的意义v－t图像直观地表示物体的速度随时间变化的情况。
1.判断下列说法的正误。(1)由公式 知，运动物体的位移Δx越大，平均速度越大。(　　)(2)瞬时速度是运动时间Δt→0时的平均速度。(　　)(3)物体的平均速度为零，则物体一定处于静止状态。(　　)(4)子弹以速度v从枪口射出，v指瞬时速度。(　　)
2.如图所示，两路灯灯杆A、B相距40 m，一辆汽车用3.2 s时间通过这两根路灯灯杆，据此可以计算出汽车在这段位移中的平均速度大小为______ m/s。若灯杆A的附近与A相距0.42 m处有一块路牌，汽车驶过灯杆A和路牌间的这一小段距离只用了0.03 s，则在这段时间内汽车的平均速度大小为______ m/s，可以认为汽车驶过灯杆A时的瞬时速度大小为____ m/s。
自行车在平直公路上30 min内行驶了8 km，运动员在百米比赛中的成绩为10 s，自行车和运动员哪个快？
答案　通过比较两者单位时间内的位移，可比较两者运动的快慢：
2.物理意义：描述物体在一段时间内运动的平均快慢和方向，与一段时间或位移对应。3.平均速度是矢量(1)平均速度既有大小，又有方向，是矢量。(2)比较两个平均速度是否相同时，既要比较其大小是否相等，又要比较其方向是否相同。
C.此平均速度定义式适用于任何运动D.平均速度是表示物体运动快慢及方向的物理量
(2022·邢台八中月考)一辆汽车沿平直的公路单向行驶，从A处行驶到B处用了60 s，A、B两地相距900 m；在B处停留30 s后沿原路返回，又用了45 s到达A、B的中点C处。问：(1)这辆汽车前60 s内的平均速度大小是多少？
前60 s内的平均速度大小为：
(2)这辆汽车从A处到C处的平均速度大小是多少(保留三位有效数字)?
答案　3.33 m/s
从A到C的平均速度大小为：
　一质点做单向直线运动，前半程内的平均速度大小是v1，后半程内的平均速度大小是v2，此质点在全程范围内的平均速度大小是
小明坐在沿直线行驶的汽车上，从甲地到乙地用时20分钟，行程20 km，根据公式v＝ ，他计算出自己的速度为60 km/h。但途中某时刻小明发现速度计显示为70 km/h。上面提到的两个速度各表示什么速度？哪个速度表示汽车的运动快慢？
答案　60 km/h为20分钟内汽车的平均速度；70 km/h为瞬时速度。平均速度60 km/h表示汽车在20分钟(或20 km)内的平均运动快慢；70 km/h表示汽车在途中该时刻的运动快慢。
1.瞬时速度(1)物理意义：描述物体在某时刻(或经过某位置时)运动的快慢和方向，与某一时刻或某一位置对应。(2)矢量①大小：当Δt→0时，可由 得出。②方向：就是那一时刻物体运动的方向。2.平均速度与瞬时速度的联系(1)在匀速直线运动中，平均速度和瞬时速度相等。(2)当位移足够小或时间足够短时，可以认为平均速度就等于瞬时速度。
(多选)下列几种速度，是瞬时速度的是A.汽车速度计上指示的速度为60 km/hB.城市路口路标上标有“30 km/h注意车速”字样C.高速火车以260 km/h的速度经过“北京到天津”这一路段D.足球以12 m/s的速度射入球门
汽车速度计上指示的速度为60 km/h，速度对应的是某一时刻，该速度为瞬时速度，故A正确；路标上标的“30 km/h”是最大速度，该速度为瞬时速度，故B正确；高速火车以260 km/h的速度经过“北京到天津”这一路段，速度对应的是一段路程，该速度不是瞬时速度，故C错误；足球以12 m/s的速度射入球门时，该速度与位置对应，该速度为瞬时速度，故D正确。
三、平均速度、平均速率与速率的比较
(2)意义：粗略描述物体位置变化的快慢，与物体运动的路径无关。
(2)意义：粗略地描述物体运动的快慢，与物体运动的路径有关。
3.速率(1)概念：速率是瞬时速度的大小，是瞬时速率的简称。(2)意义：精确地描述物体在某一时刻或某一位置运动的快慢。说明：①平均速度是矢量，方向与位移的方向相同。②平均速率和速率是标量，无方向。③平均速度的大小一般不等于平均速率，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。
一物体沿半径分别为r和R的半圆弧由A点经B点到达C点，经历的时间为t，如图所示，则它的平均速度和平均速率分别为
某赛车手在一次野外训练中，先利用地图计算出出发地和目的地的直线距离为9 km，从出发地到目的地用时5 min，赛车上的里程表显示的里程数增加了15 km，当他经过某路标时，车内速度计指示的示数为150 km/h，下列说法正确的是A.在整个过程中赛车手的瞬时速度一直是108 km/hB.在整个过程中赛车手的平均速度是180 km/hC.在整个过程中赛车手的平均速率是108 km/hD.经过该路标时的瞬时速率是150 km/h
在整个过程中赛车手的瞬时速度不断变化，A错误；
当他经过某路标时，车内速度计指示的示数为瞬时速度大小，即经过该路标时的瞬时速率，D正确。
1.v－t图像的物理意义反映做直线运动的物体的速度随时间变化的规律。2.v－t图像的应用(1)由图像能看出每一时刻对应的瞬时速度。
(2)由图像能看出速度方向，速度为正，如图中图线1、3、5表示物体的速度方向与规定的正方向相同；速度为负，如图线2、4表示物体速度方向与规定的正方向相反。
(3)可判断物体的运动性质①图线平行于t轴表示做匀速运动，图线1、2分别向正、负方向做匀速运动；②图线3向正方向做加速运动，图线4向负方向做加速运动；图线5沿正方向做减速运动。
(多选)如图所示为一物体做直线运动的速度—时间图像，在整个运动过程中，下列说法正确的是A.BC段和CD段的运动方向相反B.CD段和DE段的运动方向相反C.物体在D点速度为零，此后运 动方向改变，做加速运动D.AB段物体静止
物体在0～20 s时间内的速度均为正值，运动方向不变，物体在D点速度为零，此后运动方向改变，且做加速运动，选项A错误，B、C正确；AB段物体的速度大小为v＝5 m/s，选项D错误。
考点一　平均速度和瞬时速度1.(多选)(2023·石家庄市高一检测)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”动车组列车速度表显示速度为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送达后又返回该投递站，这 一过程中无人机的平均速度为零
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；速度表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。
2.(多选)在平直的公路上，汽车启动后在第10 s末，速度表的指针指在如图所示的位置，前10 s内汽车运动的位移大小为150 m。下列说法正确的是A.第10 s末汽车的瞬时速度大小是70 km/hB.第10 s末汽车的瞬时速度大小是70 m/sC.前10 s内汽车的平均速度大小是15 m/sD.前10 s内汽车的平均速度大小是35 m/s
汽车的速度表显示的是瞬时速度大小，由题图可知在第10 s末汽车的瞬时速度大小是70 km/h，故A正确，B错误；10 s内汽车的位移大小是150 m，则汽车的平均速度大小是15 m/s，故C正确，D错误。
3.为了使公路交通有序、安全，路旁立了许多交通标志，如图所示，甲图是限速标志，表示允许行驶的最大速度是120 km/h；乙图是路线指示标志，表示到南昌还有175 km，上述两个数据的物理意义是A.120 km/h是平均速度，175 km是位移B.120 km/h是平均速度，175 km是路程C.120 km/h是瞬时速度，175 km是位移D.120 km/h是瞬时速度，175 km是路程
题图甲是限速标志，表示允许行驶的最大速度是120 km/h，最大速度对应车的一个运动状态，故为瞬时速度；题图乙是路线指示标志，表示此处到南昌还有175 km，表示路程，故选D。
4.在东京奥运会田径男子100米半决赛中，中国选手苏炳添以9秒83的成绩刷新亚洲纪录。假设他在50 m处的速度大小为9.9 m/s，到达终点的速度大小为10.6 m/s，则他在比赛过程中的平均速度大小为A.9.9 m/s m/s D.10.6 m/s
考点二　平均速度与平均速率5.(多选)(2022·太原五中阶段性检测)国庆黄金周高速路上经常出现堵车现象。小明开车前往太原途中，听到导航仪提示，“前方3公里拥堵，估计需要30分钟通过”，根据导航仪的提示，下列推断正确的是A.3公里指的是位移B.3公里指的是路程C.通过前方3公里路段，汽车的平均速率约为6 km/hD.若此时汽车距离目的地还有六公里，到达目的地一定需要一个小时
6.(2023·马鞍山市高一期中)旅客坐高铁从北京西到广州南的某次列车上午8：00点发车，当日下午16：00点到达，该次旅程约2 200 km。已知北京到广州的直线距离约为1 980 km，某次该旅客发现车厢内的显示屏上如图所示，下列说法正确的是A.旅客此次旅程的平均速率为237.5 km/h，显示屏上的 “301 km/h”是平均速度的大小B.旅客此次旅程的平均速率为237.5 km/h，显示屏上的 “301 km/h”是瞬时速度的大小C.旅客此次旅程的平均速率为275 km/h，显示屏上的“301 km/h”是平均速度的大小D.旅客此次旅程的平均速率为275 km/h，显示屏上的“301 km/h”是瞬时速度的大小
根据题意可得，列车从北京西到广州南所用时间t＝8 h，运行里程s＝2 200 km
7.(2023·南京市宁海中学高一期中)如图所示，三个质点A、B、C同时从N点出发，分别沿图示路径同时到达M点，下列说法正确的是A.从N到M的过程中，B的位移最小B.质点A到达M点时的速率最大C.从N到M的过程中，三个质点的平均速率相同D.从N到M的过程中，三个质点的平均速度相同
三个质点都从N到M，则位移相同，平均速度相同，A错误，D正确；三个质点运动的时间都相等，路程不等，质点A从N点到达M点的路程最大，则平均速率最大，但到达M点时的速率不一定最大，B、C错误。
考点三　v－t图像8.如图是物体做直线运动的v－t图像，由图可知，该物体A.第1 s内和第3 s内的运动方向相反B.第2 s内静止不动C.第3 s内和第4 s内的运动方向相反D.第2 s末和第4 s末的速度相同
物体在第1 s内和第3 s内速度都在t轴上方，故运动方向相同，故A错误；第2 s内速度保持不变，物体做匀速运动，故B错误；
第3 s内速度为正，第4 s内速度为负，故C正确；第2 s末和第4 s末速度大小相等，方向相反，故D错误。
9.(多选)如图为甲、乙两质点运动的v－t图像，对于甲、乙两质点的运动，下列说法正确的是A.质点甲向所选定的正方向运动，质点乙与 甲的运动方向相反B.质点甲和乙的速度相同C.在相同的时间内，质点甲、乙的位移相同D.若甲、乙两质点从同一地点开始运动，它们之间的距离一定越来越大
由v－t图像知，甲、乙两质点以大小相等、方向相反的速度做匀速直线运动，在相同的时间内，甲、乙两质点的位移等大反向，A正确，B、C错误；
若甲、乙两质点从同一地点出发，运动方向相反，距离越来越大，D正确。
10.(多选)甲、乙两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
在t1时刻，由题图可看出甲、乙的速度均为正值，甲、乙的运动方向是相同的，选项A正确；由于在零时刻甲和乙的位置未知，则无法判断t1时刻甲、乙的位置，选项B错误；
由题意可看出t1时刻乙的速度大于甲的速度，选项C错误，D正确。
11.(2022·玉门一中月考)如图所示是甲、乙、丙三个物体相对同一位置的位移—时间图像，它们向同一方向开始运动，则在0～t0时间内，下列说法正确的是A.它们的平均速度相同B.甲的平均速度最大C.它们的平均速率相等D.乙的平均速度最小
平均速度定义式 ，其中Δx表示位移。从题图中可以看出在相等时间t0内三个物体运动的位移相同，所以三者的平均速度相同，故A正确，B、D错误；
平均速率的公式是v＝ ，其中s表示路程，从题图中可以看出在相同时间t0内的路程关系s甲＞s乙＝s丙，所以甲的平均速率较大，而乙和丙的平均速率相等，故C错误。
12.东京奥运会男子100米半决赛，我国运动员苏炳添跑出了9秒83的优异成绩，打破亚洲纪录的同时也闯入了决赛，成为首位闯入奥运会男子100米决赛的黄种人选手。假设会场用传感器记下了运动员各位置与时间信息。若运动员做直线运动，根据表中数据，下列分析正确的是
A.运动员从起点到终点一直做匀速直线运动B.运动员前30米的平均速度大于前60米的平均速度C.可以推算出最后10 m冲刺的平均速度大小D.可以推算出运动员冲线时的瞬时速度大小
13.某物体由A点出发做直线运动，前5 s向东行驶了30 m到达B点，又向东行驶了5 s前进了60 m到达C点，在C点停了4 s后又向西行驶，经历了6 s运动了120 m到达A点西侧的D点，如图所示，求：(1)最后6 s内物体的平均速度；
最后6 s内物体从C点到D点的位移大小为Δx3＝120 m，
答案　20 m/s，方向向西　
(2)全过程的平均速度；
答案　1.5 m/s，方向向西　
(3)全过程的平均速率。
全过程的路程s＝30 m＋60 m＋120 m＝210 m，
答案　10.5 m/s
14.如图所示为超声波测速示意图。一固定的超声波测速仪每隔1 s向小汽车发出一个超声波脉冲信号，已知第一个超声波t0＝0时刻发出，遇到小汽车后返回，t1＝1.0 s时刻接收到反射波的同时发出第二个超声波，t2＝1.9 s时刻接收到第二个反射波。若超声波在空气中的传播速度为3.4×102 m/s，小汽车在这段时间的运动视为匀速运动，根据上述条件，
(1)请判断小汽车是靠近还是远离测速仪运动？
故小汽车在向着超声波测速仪前进。