学年高中物理 第一章 运动的描述 第3节 运动快慢与方向的描述速度教学案 教科Word格式文档下载.docx

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常用单位：

km/h、cm/s。

（4）方向：

速度是矢量，不但有大小，还有方向，其方向就是物体的运动方向。

（5）物理意义：

表示物体位置变化快慢（即运动快慢）和方向的物理量。

2．平均速度

（1）变速运动：

物体在相等时间内的位移不相等的运动。

（2）平均速度

①定义：

做变速运动的物体的位移与发生这段位移所用时间的比值。

②公式：

＝。

③意义：

粗略地描述物体运动的快慢。

二、实验：

用打点计时器测量平均速度

1．打点计时器

（1）打点计时器是记录做直线运动物体的位置和时间的仪器。

（2）电火花打点计时器：

①工作电压：

220V交流电源；

②原理：

当接通电源、按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的纸带上就打出一行点迹。

（3）打点周期

打点计时器一般接我国市用交流电，交流电频率为50Hz，计时器每隔0.02_s打一次点。

2．用电火花打点计时器测量平均速度

（1）实验目的

①练习使用电火花打点计时器。

②利用打上点的纸带研究物体的运动情况。

（2）实验步骤

①如图131所示，将木板固定在铁架台上，把电火花打点计时器安装在倾斜的木板上，把小车与纸带装好，接好电源。

图131

②接通电源，将小车从斜面上由静止开始释放，纸带上就会打出一系列点迹。

③关闭电源，取下纸带，以0.1s为周期标注计数点，如图132所示。

图132

（3）分析与处理实验数据

①观察纸带上的点迹，说明如何通过点迹判断小车运动的快慢。

②说明小车的速度是如何变化的。

③测定小车在计数点O—A、O—B、O—C、O—D、O—E、O—F区间的平均速度。

④通过数据分析，你能推断出哪一区间的平均速度能比较准确地反映小车经过D点时运动的快慢？

三、瞬时速度

1．定义

物体在某一时刻或某一位置的速度。

2．方向

物体在某一时刻或某一位置的运动方向。

3．速率

瞬时速度的大小称为瞬时速率，简称速率。

四、速度—时间图像

描述速度v与时间t关系的图像，简称速度图像。

2．匀速直线运动的vt图像是与横轴平行的直线。

运动物体在时间t内的位移x＝vt，在vt图像中就对应着边长分别为v和t的一块矩形面积。

1．自主思考——判一判

（1）速度既有大小，又有方向，是矢量。

（√）

（2）平均速度可以精确描述物体运动的快慢。

（×

）

（3）电火花打点计时器使用的是低压交流电源。

（4）当接通50Hz的交流电源时，电火花计时器的打点周期是0.02s。

（5）物体的瞬时速度总为零，则平均速度为零。

（6）平均速度是速度的算术平均值。

2．合作探究——议一议

（1）发生位移越大的物体一定运动得越快吗？

[提示]　发生位移越大的物体不一定运动得越快。

首先，从v＝看，若在相同的Δt情况下，Δx越大，v才越大。

如果没有明确Δt的情况，Δx不能唯一确定v的大小。

再者，v＝只是速度的定义式，而一个物体运动的快慢与位移大小无关，是因为物体运动才有了位移，不是因为有了位移才有速度。

（2）平均速度和瞬时速度都可以描述运动的快慢，平均速度越大的运动是否瞬时速度也一定越大？

[提示]　平均速度大不表示每一时刻的速度都大，所以平均速度越大的运动其瞬时速度不一定越大。

（3）如图133所示为甲、乙两个物体的速度—时间图像，请思考甲、乙两个物体，分别做什么运动？

哪个物体运动得快些？

图133

[提示]　甲、乙两个物体，均做匀速直线运动，其速度的大小和方向均不随时间而改变，且甲物体的速度大，甲物体运动得快。

对平均速度和瞬时速度的理解

平均速度与瞬时速度的区别与联系

平均速度

瞬时速度

区　别

定义

运动质点的位移与所用时间的比值

运动质点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，和时间、位移对应

精确描述物体运动，和时刻、位置对应

方向

与位移方向一致

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→0时，Δt内的平均速度

②匀速直线运动中，瞬时速度和平均速度相同

③两者的求解公式都为v＝

1．（多选）下列关于瞬时速度和平均速度的说法中正确的是（　　）

A．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

B．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

C．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

D．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

解析：

选AC　由于各时刻的瞬时速度都等于零，即物体静止，因此平均速度也一定等于零，故A正确；

物体从某点沿一曲线运动又回到原出发点，则平均速度为零，但各个时刻的瞬时速度不为零，故B错误；

匀速直线运动中速度不变，平均速度与瞬时速度相等，故C正确；

由于运动情况不确定，一段时间的平均速度可能等于某时刻的瞬时速度，故D错误。

2．下列速度中，指平均速度的是（　　）

A．汽车通过长江大桥全程的速度

B．子弹射出枪口时的速度

C．雨滴落地时的速度

D．运动员冲过终点时的速度

选A　平均速度是指物体在某段距离或某段时间内通过的位移与所用时间的比值。

而瞬时速度是物体在某一时刻或某一位置时的速度。

平均速度对应段（包括时间段和位移段），瞬时速度对应点（包括时间点和位置点）。

汽车通过长江大桥在时间上是段，故其速度为平均速度，故A正确。

子弹射出枪口中的枪口是一个点，故该速度是瞬时速度，故B错误。

雨滴落到地面，地面是一个位置，对应一个点，故该速度是瞬时速度，故C错误。

运动员冲过终点，终点是一个点，故该速度是瞬时速度，故D错误。

3．小蒙骑自行车由静止沿直线运动，他在第1s内、第2s内、第3s内、第4s内通过的位移分别为1m、2m、3m、4m，则（　　）

A．他4s末的瞬时速度为4m/s

B．他第2s内的平均速度为1.5m/s

C．他4s内的平均速度为2.5m/s

D．他1s末的速度为1m/s

选C　自行车速度是逐渐增大的，无法确定它的瞬时速度，只能求出平均速度，第2s内平均速度为m/s＝2m/s；

4s内的平均速度＝m/s＝2.5m/s。

选项C正确。

平均速度与平均速率的理解

平均速度和平均速率的区别与联系

平均速率

区别

平均速度＝

平均速率＝

方向性

有方向，矢量

无方向，标量

意义

粗略描述物体运动的快慢（包括方向的改变）

粗略描述物体运动的快慢（不包括方向的改变）

（1）都与一段时间对应，都是过程量

（2）两者大小一般不等，但当位移大小等于路程时，即物体做单向直线运动时，平均速率等于平均速度的大小

[典例]　一辆汽车从甲地沿平直的公路以v1＝36km/h的速度经过2h到达乙地，休息了4h后，又沿原路返回，以v2＝54km/h的速度运动了3h越过甲地到达丙地。

求全程的平均速度和平均速率。

[思路点拨]　物体的运动过程如图134所示：

图134

[解析]　汽车全程的位移大小为x＝v2t2－v1t1＝54×

3km－36×

2km＝90km，全程所用时间为t＝2h＋4h＋3h＝9h，故平均速度大小＝＝km/h＝10km/h，方向是由甲地指向丙地；

汽车全程的路程：

s＝v2t2＋v1t1＝54×

3km＋36×

2km＝234km，所以平均速率为v′＝＝km/h＝26km/h。

[答案]　平均速度大小为10km/h，方向是由甲地指向丙地　平均速率为26km/h

物体做变速运动时，在不同阶段上的平均速度一般不同，因此在求平均速度时一定要明确所求的是哪一个时间段内的平均速度，要紧扣平均速度的定义。

1．（多选）北京成为“世界飞人”博尔特的福地，2015年世锦赛上又分别以9秒79和19秒55的成绩夺得男子100m和200m的冠军。

下列说法正确的是（　　）

A．博尔特在百米比赛中的平均速度是10.21m/s

B．博尔特在百米比赛中的平均速率是10.21m/s

C．博尔特在200米比赛中的平均速度是10.23m/s

D．博尔特在200米比赛中的平均速率是10.23m/s

选ABD　100m比赛中，位移大小和路程都等于100m，平均速度大小和平均速率相等，即v1＝m/s＝10.21m/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＝m/s＝10.23m/s，且大于平均速度的大小，故C错D对。

2．2013年5月，我国三大舰队齐赴南海举行了大规模军事演习。

各种先进设备相继亮相，其中“飞豹”战机作战半径可达1500km，完全冲破了“第一岛链”的“束缚”。

假设一架“飞豹”战机于5月20日8点整从“辽宁”号航母起飞，在8点18分正好抵达距航母680km的指定位置，战机仪表显示此段行程正好为800km。

试求：

（1）战机此段过程的平均速率和飞行100m约需的时间分别是多少？

（2）此段过程中战机的平均速度大小又是多少？

题干中时间信息为：

该战机飞行时间t＝18min＝1080s

隐含信息为路程s＝800km＝8×

105m

位移x＝680km＝6.8×

（1）“飞豹”战机的平均速率为

vs＝＝m/s≈740.74m/s

每飞行100m约需时间为t′＝＝0.135s。

（2）战机的平均速度为＝＝m/s≈629.63m/s。

答案：

（1）740.74m/s　0.135s　

（2）629.63m/s

对vt图像的理解

[典例]　某物体的运动规律如图135所示，下列说法中正确的是（　　）

图135

A.物体在第1s末运动方向发生变化

B．第2s内、第3s内的速度方向是相同的

C．物体在第2s内返回出发点，向反方向运动

D．在这7s内物体做往复运动

[解析]　物体在第1s末运动方向没有发生变化，A错；

第2s内、第3s内的速度方向是相反的，B错；

物体在第2s内位移变大，向正方向运动，C错；

整个过程中物体做的是往复运动，D正确。

[答案]　D

（1）由vt图像可以确定物体各时刻速度的大小和方向，正值说明速度沿正方向，负值则相反。

（2）由vt图像可以确定物体在各段时间内速度大小的变化趋势，即是加速运动还是减速运动。

（3）图像的拐点处速度方向一般没有变化，只是大小变化情况不一样了，比如由加速运动变为减速运动，或者变为匀速运动，或者变为更快的加速运动。

（4）图像与t轴相交，说明速度减小到0后又反向增大，即交点对应的时刻为速度方向变化的时刻。

1．（多选）物体做直线运动，其vt图像如图136所示。

下列说法中正确的是（　　）

图136

A．0～2s内汽车的速度方向沿正向，且速度逐渐增大

B．2～4s内的位移为4m

C．第1s末与第3s末的