人教版 (2019)必修 第一册3 位置变化快慢的描述——速度学案

这是一份人教版 (2019)必修 第一册3 位置变化快慢的描述——速度学案，共9页。学案主要包含了速度，瞬时速度与速率，实验，速度—时间图像，根据纸带计算平均速度和瞬时速度等内容，欢迎下载使用。
物理必修1同步学案


运动的描述


第3节 位置变化快慢的描述——速度


学习目标





自主学习


一、速度


（1）定义：质点的位移跟发生这段位移所用时间的 。


（2）定义式：v = 。


（3）单位：国际单位制 ，常用单位有 、 等。


（4）物理意义：速度是描述物体 的物理量．


（5）矢量性：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，速度的方向就是物体运动的 ，也和位移方向 。


（6）匀速直线运动：


匀速直线运动是 的运动。在匀速直线运动中 与 相等。


平均速度


定义：在变速运动中，运动质点的位移和所用时间的比值，叫做这段时间内的平均速度，平均速度只能 地描述运动的快慢和方向。


理解：在变速直线运动中，平均速度的大小跟选定的时间或位移有关，不同 或不同 内的平均速度一般不同，必须指明求出的平均速度是哪段 或哪段 内的平均速度。





三、瞬时速度与速率


（1）定义：运动质点在某一 或某一 的速度叫做瞬时速度。


（2）理解：


①直线运动中，瞬时速度的方向与质点经过某一位置时的 相同。


②瞬时速度与时刻或位置对应，平均速度跟 或 对应。


③当位移足够小或时间足够短时，认为平均速度就等于 。


④在匀速直线运动中， 和瞬时速度相等。


速率：瞬时速度的 叫做速率，只表示物体运动的 ，不表示物体运动的 ，它是 量。


四、实验：测量纸带的平均速度和瞬时速度


1. 用打点计时器测量平均速度


根据v＝eq \f(Δx,Δt)可求出任意两点间的平均速度，其中Δx是纸带上两点间的距离，Δt是这两点间的时间间隔.


思考：如果纸带上的点迹分布不均匀，点迹密集的地方表示运动的速度较大还是较小？


【答案】较小


用打点计时器测量瞬时速度


纸带上某一位置的瞬时速度，可以粗略地由包含这一位置在内的一小段位移Δx内的平均速度表示，即根据v＝eq \f(Δx,Δt)，当Δt或Δx较小时，用这个平均速度代表纸带经过该位置的瞬时速度.


如图1所示，E点的瞬时速度可用D、F两点间的平均速度代表，即vE＝eq \f(Δx,Δt).





图1


思考：在上图中，用DF段和DG段求出的平均速度，哪一个更接近E点的瞬时速度？


【答案】因为当Δt或Δx较小时，求得的平均速度更接近某点的瞬时速度，所以DF段求出的平均速度更接近E点的瞬时速度.


五、速度—时间图像


物体运动的速度随时间变化的情况可以用图来直观表示。以时间t横轴，速度v为纵轴，坐标中的图像为速度—时间图像或v-t图像。


思考：如下图是一个物体运动的v-t图象，从以下三个方面说明它的速度是怎样变化的．





(1)物体是从静止开始运动还是具有一定的初速度？


(2)运动的方向是否变化？


(3)速度的大小是否变化？怎样变化？


【答案】（1）具有一定的初速度；（2）运动方向在t3时刻发生变化；（3）0~t1时间段内，速度均匀增大；t1~t2时间段内，速度不变；t2~t3时间段内，速度均匀减小；t3时刻后，速度反向均匀增加。


课堂梳理


一、各速度的区别与联系











【例1】关于速度和速率，下列说法正确的是（ ）


瞬时速度简称速率B. 瞬时速度的大小叫瞬时速率


C. 平均速度的大小叫平均速率D. 速度是矢量，速率是标量


【例2】下面关于瞬时速度和平均速度的说法正确的是（ ）


若物体在某段时间内每时刻的瞬时速度都等于零，则它在这段时间内的平均速度一定等于零


若物体在某段时间内的平均速度等于零，则它在这段时间内任一时刻的瞬时速度一定等于零


匀速直线运动中任意一段时间内的平均速度都等于它任一时刻的瞬时速度


变速直线运动中任意一段时间内的平均速度一定不等于它某一时刻的瞬时速度


【例3】下列所说的速度中，哪些是指瞬时速度（ ）


A.百米赛跑的运动员以9.5 m/s的速度冲过终点线


B.“十五”期间建成的京沪铁路的某些路段时速为330 km/h


C.返回地面的太空舱以8 m/s的速度落入太平洋中


D.由于堵车，在隧道内的车速仅为1.2 m/s





【例4】一辆汽车在一条直线上单向行驶，第1 s内通过5 m，第2 s内通过20 m，第3 s内通过20 m，第4 s内通过5 m．则


(1)此汽车在最初2 s内的平均速度是多大？方向如何？


(2)此汽车在中间2 s内的平均速度是多大？全部时间内的平均速度是多大？











【例5】如图所示，一质点沿直线AB运动，先以速度v从A匀速运动到B，接着以速度2v沿原路返回到A，已知AB间距离为x，求整个过程的平均速度、平均速率．

















二、根据纸带计算平均速度和瞬时速度


原理：取包含这一位置在内的一小段位移Δx，根据v＝eq \f(Δx,Δt)测出这一段位移内的平均速度；


当Δt很小时用这个平均速度代表纸带经过该位置的瞬时速度.





【例6】（多选）通过打点计时器得到的一条纸带上的点不均匀，下列判断正确的是( )


A.点密集的地方物体运动的速度比较大


B.点密集的地方物体运动的速度比较小


C.点不均匀说明物体在相等时间内发生的位移不相等


D.点不均匀说明打点计时器有故障


【例7】（多选）根据打点计时器打出的纸带( )


A.能准确地求出某点的瞬时速度


B.只能粗略地求出某点的瞬时速度


C.能准确地求出某段时间内的平均速度


D.可以任意地利用某段时间内的平均速度代表某点的瞬时速度


【例8】图8是某物体运动的v-t图象.


物体的初速度为______，在0～t1内物体做______运动，t1～t2内做______运动，t2～t3内做______运动，物体的速度方向______(填“不变”或“变化”).





图8


课堂练习


（多选）下列对速率和速度的说法中正确的是（ ）


A.瞬时速率是指瞬时速度的大小


B.平均速率就是平均速度的大小


C.匀速运动中任意一段时间内的平均速度都等于其任一时刻的瞬时速度


D.匀速直线运动中任何一段时间内的平均速度都相等


2. 下列说法正确的是( )


A．平均速率就是平均速度


B．生活中的平均速度常常是指平均速率


C．平均速率大于平均速度


D．平均速率是位移与时间的比值


3. 下面指平均速度的为( )


A．炮弹射出炮口的速度是800 m/s


B．火车从甲站到乙站的速度是120 km/h


C．汽车通过站牌时的速度是72 km/h


D．钢珠第3 s末的速度是6 m/s


4. 一辆汽车沿平直公路行驶，开始以20 m/s的速度行驶了全程的1/4，接着以速度v行驶其余的3/4的路程，已知全程的平均速度为16 m/s，则v等于（ ）


A.18 m/sB.36 m/sC.15 m/sD.17.1 m/s


5. 短跑运动员在100 m竞赛中，测得他5 s末的速度为10.4 m/s，10 s末到达终点的速度是10.2 m/s，则运动员在这100 m中的平均速度为（ ）


A.10.4 m/sB.10.3 m/sC.10.2 m/sD.10 m/s


6. 一同学从家中出发，沿平直的马路以一定的速率走到邮局.寄信之后，沿原路以相同的速率返回.设出发时方向为正方向，则下图中能正确描述该同学运动情况的v-t图象是( )








7. 甲做变速直线运动，前一半位移平均速度为v1，后一半位移平均速度为v2，全程的平均速度为多大？











8. 如图3所示是用打点计时器测瞬时速度实验时得到的一条纸带的一部分，从0点开始依照打点的先后依次标为0、1、2、3、4、5、6，现在量得0、1间的距离x1＝5.18cm,1、2间的距离x2＝4.40cm,2、3间的距离x3＝3.62cm,3、4间的距离x4＝2.78cm,4、5间的距离x5＝2.00cm,5、6间的距离x6＝1.22cm.(f＝50Hz)





图3


(1)根据上面数据，计算打点计时器在打1、2、3、4、5点时的速度并填在下表中.


(2)根据(1)中表格，在图4中画出小车的速度－时间图象，并说明小车速度变化特点.





图4


自主学习


一、速度


（1）定义：质点的位移跟发生这段位移所用时间的 比值 。


（2）定义式：v= eq \f(Δx,Δt)。


（3）单位：国际单位制 米每秒（m/s） ，常用单位有 千米每时（km/h） 、 厘米每秒（cm/s） 等。


（4）物理意义：速度是描述物体 位置变化快慢 的物理量．


（5）矢量性：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，速度的方向就是物体运动的 方向 ，也和位移方向 相同 。


（6）匀速直线运动：


匀速直线运动是 瞬时速度保持不变 的运动。在匀速直线运动中 平均速度 与 瞬时速度 相等。


平均速度


定义：在变速运动中，运动质点的位移和所用时间的比值，叫做这段时间内的平均速度，平均速度只能 粗略 地描述运动的快慢和方向。


理解：在变速直线运动中，平均速度的大小跟选定的时间或位移有关，不同 时间 或不同 位移 内的平均速度一般不同，必须指明求出的平均速度是哪段 时间 或哪段 位移 内的平均速度。


三、瞬时速度与速率


（1）定义：运动质点在某一 时刻 或某一 位置 的速度叫做瞬时速度。


（2）理解：


①直线运动中，瞬时速度的方向与质点经过某一位置时的 运动方向（或位移方向） 相同。


②瞬时速度与时刻或位置对应，平均速度跟 一段时间 或 一段位移 对应。


③当位移足够小或时间足够短时，认为平均速度就等于 瞬时速度 。


④在匀速直线运动中， 平均速度 和瞬时速度相等。


（3）速率：瞬时速度的 大小 叫做速率，只表示物体运动的 快慢 ，不表示物体运动的 方向 ，它是 标 量。





【例1】BD


【例2】AC


【例3】AC


【例4】（1）12.5m/s，方向与单向运动方向相同；（2）20m/s 12.5m/s.


【例5】0


【例6】BC


【例7】BC


【例8】零 加速 匀速 减速 不变


课堂练习


1.ACD


2.B


3.B


4.C


5.D


6.B


7.


8. 【解析】(1)由于电源频率f＝50Hz，所以打点计时器的打点时间间隔T＝0.02s，v1＝eq \f(x1＋x2,4T)≈1.2m/s；v2＝eq \f(x2＋x3,4T)≈1.0m/s；v3＝eq \f(x3＋x4,4T)＝0.8m/s；v4＝eq \f(x4＋x5,4T)≈0.6m/s；v5＝eq \f(x5＋x6,4T)≈0.4m/s.





(2) 如图所示





作图过程注意：描的点要适当小一些，在连线过程中当有个别点不能落到同一条直线上时，可以尽量让它们分布在直线两侧.通过速度－时间图象可以看出小车的速度随时间在均匀减小.


基本目标


（学习重难点）
理解速度概念，领会速度概念的比值定义方法.


理解平均速度概念，会利用平均速度的定义式计算物体的平均速度.


知道瞬时速度是表示某一时刻的速度，了解平均速度与瞬时速度的区别与联系.


理解速度的矢量性，知道速度的方向即是物体运动的方向.


知道速度与速率的区别与联系.


理解并学会测量纸带的平均速度和瞬时速度.
定义
物理意义
注意问题
速度
位移与发生这段位移所用时间比值
描述物体运动快慢和运动方向
v和s及t是对应关系，是矢量，方向就是物体运动的方向
平均速度



物体在具体谋段时间间隔内运动的平均快慢



粗略描述物体在一段时间(或一段位移)内运动的快慢和方向



只能粗略描述物体的运动快慢，大小和所研究的时间间隔有关；是矢量，方向为对应位移的方向
瞬时速度



物体在某一时刻或某一位置时的速度



精确地描述物体在某一时刻(或某一位置)时的运动快慢和方向



精确地描述物体的运动快慢，矢量，方向为物体的运动方向
速率
瞬时速度的大小叫速率
描述物体运动的快慢
是标量，只考虑其大小
计数点
1
2
3
4
5
v/(m·s－1)
计数点
1
2
3
4
5
v/(m·s－1)
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4