高中物理人教必修一《3 位置變化快慢的描述速度》名師精品教案教學(xué)設(shè)計(jì)

1、3位置變化快慢的描述速度1理解速度的概念，知道它的含義、公式、符號(hào)和單位，知道速度是矢量。2知道平均速度和瞬時(shí)速度的意義，了解它們的區(qū)別與聯(lián)系。3知道速度與速率的區(qū)別與聯(lián)系。4用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度。5用速度時(shí)間圖像分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，描述物體運(yùn)動(dòng)速度的變化規(guī)律。一、速度1定義：eq o(,sup1(01)位移跟發(fā)生這段位移所用eq o(,sup1(02)時(shí)間的比值。2定義式：veq o(,sup1(03)eq f(x,t)。3單位：在國際單位制中是米每秒，符號(hào)m/s或ms1，常用的還有千米每時(shí)(km/h或kmh1)、厘米每秒(cm/s或cms1)等。換算關(guān)系：1 m/seq o(

2、,sup1(04)3.6 km/h。4矢量性：速度既有大小又有方向，是eq o(,sup1(05)矢量。速度的大小在數(shù)值上等于單位時(shí)間內(nèi)物體eq o(,sup1(06)位移的大小，速度的方向與eq o(,sup1(07)時(shí)間t內(nèi)的位移x的方向相同。二、平均速度和瞬時(shí)速度1平均速度描述物體在某段位移(或某段時(shí)間)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的平均eq o(,sup1(01)快慢程度。只能粗略地描述運(yùn)動(dòng)的快慢。平均速度的方向與物體eq o(,sup1(02)位移的方向一致。2瞬時(shí)速度：運(yùn)動(dòng)物體在eq o(,sup1(03)某個(gè)時(shí)刻(或經(jīng)某一位置)的速度。3勻速直線運(yùn)動(dòng)：勻速直線運(yùn)動(dòng)是瞬時(shí)速度eq o(,sup1(04)

3、保持不變的運(yùn)動(dòng)。在勻速直線運(yùn)動(dòng)中，平均速度與瞬時(shí)速度eq o(,sup1(05)相等。4速率：瞬時(shí)速度的eq o(,sup1(06)大小叫作速率，瞬時(shí)速度是矢量，而速率是eq o(,sup1(07)標(biāo)量。三、速度時(shí)間圖像1物理意義：vt圖像反映的是做eq o(,sup1(01)直線運(yùn)動(dòng)的物體的速度隨時(shí)間變化的情況。2圖像的建立(1)以時(shí)間t為橫軸，速度v為縱軸建立平面直角坐標(biāo)系。(2)根據(jù)計(jì)算出的不同時(shí)刻的eq o(,sup1(02)瞬時(shí)速度值，在坐標(biāo)系中描點(diǎn)。(3)用eq o(,sup1(03)平滑的曲線來描出這些點(diǎn)，曲線所反映的情況就會(huì)與實(shí)際更加接近。判一判(1)物體的瞬時(shí)速度總為零，則平

4、均速度一定為零。()(2)由公式veq f(x,t)知，運(yùn)動(dòng)物體的位移x越大，速度越大。()(3)瞬時(shí)速度是運(yùn)動(dòng)時(shí)間t0時(shí)的平均速度。()(4)兩物體的速度分別是v12 m/s，v23 m/s，則它們的大小關(guān)系為v1v2。()(5)子彈以速度v從槍口射出，v指瞬時(shí)速度。()(6)作vt圖像時(shí)，所取的點(diǎn)越多，圖線就越準(zhǔn)確。()(7)作出的vt圖線應(yīng)該通過所有的點(diǎn)，圖線曲折也可以。()提示：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)想一想一個(gè)物體一直在運(yùn)動(dòng)，在一段時(shí)間內(nèi)它的速度有可能等于零嗎？舉例說明。提示：有可能。如某運(yùn)動(dòng)員在進(jìn)行400米比賽時(shí)，他雖然一直在奔跑，但由于他跑完一圈400米時(shí)又回到

5、原出發(fā)位置，他的位移為零，在這段時(shí)間內(nèi)他的平均速度為零。課堂任務(wù)速度 仔細(xì)觀察下列圖片，認(rèn)真參與“師生互動(dòng)”?；顒?dòng)1：如圖甲，自行車和汽車都在平直公路上沿同一方向單向行駛，在10分鐘內(nèi)自行車行駛了3 km，汽車行駛了13 km，自行車和汽車哪個(gè)更快？提示：相同時(shí)間內(nèi)，汽車的位移比自行車大，汽車更快?；顒?dòng)2：如圖乙，百米比賽中，運(yùn)動(dòng)員A用時(shí)10 s，運(yùn)動(dòng)員B用時(shí)12.5 s，運(yùn)動(dòng)員A和運(yùn)動(dòng)員B哪個(gè)更快？提示：相同的位移，運(yùn)動(dòng)員A用時(shí)比運(yùn)動(dòng)員B短，運(yùn)動(dòng)員A更快?；顒?dòng)3：你能比較汽車和運(yùn)動(dòng)員A哪個(gè)更快嗎？提示：分別計(jì)算汽車和運(yùn)動(dòng)員A的位移和時(shí)間之比，即veq f(x,t)，比值大的運(yùn)動(dòng)得更快?；顒?dòng)4

6、：討論、交流、展示，得出結(jié)論。1速度位移與發(fā)生這段位移所用時(shí)間之比，叫作速度，用公式表示為veq f(x,t)。2對(duì)速度概念的理解(1)這里的速度指運(yùn)動(dòng)物體的位移與所用時(shí)間的比值，而不再是初中所學(xué)的路程與時(shí)間的比值。(2)兩種速度的定義有所不同，是因?yàn)槌踔兄谎芯縿蛩僦本€運(yùn)動(dòng)，不注重運(yùn)動(dòng)方向，路程即位移大小。3對(duì)定義式veq f(x,t)的理解(1)公式veq f(x,t)中的x是物體運(yùn)動(dòng)的位移，也就是位置的變化，不是路程。速度eq f(x,t)也可以說是物體位置的變化率，速度越大，表示物體運(yùn)動(dòng)得越快，其位置也就變化得越快。(2)veq f(x,t)是采用比值法定義的，不能認(rèn)為速度v與位移x成正

7、比、與時(shí)間t成反比。(3)x與t具有對(duì)應(yīng)性。4速度的矢量性(1)速度既有大小，又有方向，是矢量。瞬時(shí)速度的方向就是物體此時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)方向。(2)比較兩個(gè)速度是否相同時(shí)，既要比較其大小是否相等，又要比較其方向是否相同。例1(多選)甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)在同一直線上勻速運(yùn)動(dòng)，設(shè)向右為正方向，甲質(zhì)點(diǎn)的速度為2 m/s，乙質(zhì)點(diǎn)的速度為4 m/s，則可知()A乙質(zhì)點(diǎn)的速度大于甲質(zhì)點(diǎn)的速度B因?yàn)?4，所以甲質(zhì)點(diǎn)的速度大于乙質(zhì)點(diǎn)的速度C這里的正、負(fù)號(hào)表示的是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的方向D若甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)同時(shí)由同一點(diǎn)出發(fā)，則10 s后甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)相距60 m(1)速度是矢量還是標(biāo)量？提示：矢量。(2)速度的正負(fù)表示大小嗎？提示：不表示大

8、小，表示速度的方向。規(guī)范解答因?yàn)樗俣仁鞘噶?，所以其正、?fù)號(hào)表示質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向，C正確；速度是矢量，比較大小時(shí)看絕對(duì)值，故A正確，B錯(cuò)誤；甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)在同一直線上沿相反方向運(yùn)動(dòng)，10 s后的距離等于兩者位移絕對(duì)值之和，計(jì)算可得D正確。完美答案ACD速度矢量性的應(yīng)用(1)速度是矢量，做直線運(yùn)動(dòng)的物體的速度可用正、負(fù)號(hào)表示其運(yùn)動(dòng)的方向，速度的方向與正方向相同時(shí)取正值，相反時(shí)取負(fù)值。2物體做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，一般規(guī)定速度的正方向與位移的正方向相同。eq avs4al(變式訓(xùn)練1)下列關(guān)于速度的說法正確的是()A由veq f(x,t)知，v與x成正比，與t成反比B速度大小不變的運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)C因?yàn)?3，所

9、以1 m/s3 m/sD速度的方向與物體運(yùn)動(dòng)的方向一致答案D解析v是按比值定義法定義的物理量，t一定時(shí)，x越大，v越大；x一定時(shí)，t越大，v越小，A錯(cuò)誤；勻速直線運(yùn)動(dòng)是速度的大小和方向都不變的運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)誤；速度是矢量，正、負(fù)號(hào)表示方向，絕對(duì)值表示大小，C錯(cuò)誤；速度的方向與物體運(yùn)動(dòng)的方向一致，D正確。課堂任務(wù)平均速度和瞬時(shí)速度的理解與計(jì)算仔細(xì)觀察下列圖片，認(rèn)真參與“師生互動(dòng)”。活動(dòng)1：龜兔賽跑中，烏龜贏了，可以說是什么速度大？提示：是平均速度大。活動(dòng)2：圖中沒打盹的兔子也比烏龜慢嗎？此時(shí)指的是什么速度？提示：圖中沒打盹的兔子比烏龜快，此時(shí)指的是瞬時(shí)速度?；顒?dòng)3：討論、交流、展示，得出結(jié)論。1平均

10、速度與瞬時(shí)速度的比較(1)平均速度必須指明是哪個(gè)過程(哪段時(shí)間或哪段位移)內(nèi)的平均速度。(2)平均速度的大小與瞬時(shí)速度的大小沒有必然的關(guān)系，即瞬時(shí)速度大的物體，其平均速度不一定大。(3)分析具體問題時(shí)，有時(shí)只需看平均速度，有時(shí)只需看瞬時(shí)速度，要根據(jù)具體情況而定。2平均速度與平均速率的比較3速率與平均速率(1)速率為瞬時(shí)速度的大小，是瞬時(shí)速率的簡稱；而平均速率為路程與時(shí)間的比值，不是平均速度的大小，不是速率的平均值。兩者均是標(biāo)量，前者是狀態(tài)量，后者是過程量。(2)速率與平均速率沒有確定的必然關(guān)系，某一運(yùn)動(dòng)過程中，某時(shí)刻的速率可能大于平均速率，也可能小于或者等于平均速率。(3)在勻速直線運(yùn)動(dòng)過程中

11、，速率、平均速率、平均速度的大小均相等。例2氣象臺(tái)對(duì)某次臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)是：風(fēng)暴中心以18 km/h 左右的速度向西北方向移動(dòng)，在登陸時(shí)，風(fēng)暴中心最大風(fēng)速達(dá)到33 m/s。報(bào)道中的兩個(gè)速度數(shù)值分別是指()A平均速度，瞬時(shí)速度B瞬時(shí)速度，平均速度C平均速度，平均速度D瞬時(shí)速度，瞬時(shí)速度(1)平均速度與什么相對(duì)應(yīng)？提示：平均速度與一段時(shí)間或一段位移相對(duì)應(yīng)。(2)瞬時(shí)速度與什么相對(duì)應(yīng)？提示：瞬時(shí)速度與某一時(shí)刻或某一位置相對(duì)應(yīng)。規(guī)范解答平均速度對(duì)應(yīng)的是一段時(shí)間或一段位移，而瞬時(shí)速度對(duì)應(yīng)的是某一時(shí)刻或某一位置，18 km/h指的是臺(tái)風(fēng)向西北方向移動(dòng)一段時(shí)間或一段位移的平均速度，33 m/s指的是臺(tái)風(fēng)登陸時(shí)刻的瞬

12、時(shí)速度，故A正確。完美答案A采用對(duì)比法，通過對(duì)物理概念、規(guī)律的對(duì)比類比找出相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，這樣可以更好地理解概念、規(guī)律。解答這類問題應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1瞬時(shí)速度某一時(shí)刻或某個(gè)位置；平均速度某段位移或某段時(shí)間。2平均速度的大小與瞬時(shí)速度的大小無必然關(guān)系，平均速度大的物體，其瞬時(shí)速度不一定大；平均速度為零的物體，其瞬時(shí)速度也可能很大,3在勻速直線運(yùn)動(dòng)中，物體的平均速度等于瞬時(shí)速度，在其他運(yùn)動(dòng)中，物體的平均速度一般不等于其瞬時(shí)速度。eq avs4al(變式訓(xùn)練2)下列情況中的速度，屬于平均速度的是()A劉翔在110米跨欄比賽中沖過終點(diǎn)線時(shí)的速度為9.5 m/sB由于堵車，汽車在通過隧道過程中的速度僅為

13、1.2 m/sC返回地球的太空艙落到太平洋水面時(shí)的速度為8 m/sD子彈射到墻上時(shí)的速度為800 m/s答案B解析劉翔在110米跨欄比賽中沖過終點(diǎn)線時(shí)的速度為9.5 m/s，沖過終點(diǎn)線時(shí)對(duì)應(yīng)的是位置，是瞬時(shí)速度，A錯(cuò)誤；同理，C、D中的速度也是瞬時(shí)速度，C、D錯(cuò)誤；由于堵車，汽車在通過隧道過程中的速度僅為1.2 m/s，對(duì)應(yīng)的是過程，是平均速度，B正確。例3(多選)物體沿如圖路線由A運(yùn)動(dòng)到E，通過AB、ABC、ABCD、ABCDE四段路線所用的時(shí)間分別是1 s、2 s、3 s、4 s。下列說法正確的是()A物體在AB段的平均速度為1 m/sB物體在ABC段的平均速度為eq f(r(5),2)

14、m/sCAB段的平均速度比ABC段的平均速度更接近物體在A點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度D物體在B點(diǎn)的速度等于AC段的平均速度(1)平均速度怎么求？提示：根據(jù)對(duì)應(yīng)時(shí)間內(nèi)位移與時(shí)間的比值求解。(2)瞬時(shí)速度的含義是什么？提示：物體在某一時(shí)刻或某一位置的速度。規(guī)范解答由veq f(x,t)可得：vABeq f(1,1) m/s1 m/s，vACeq f(r(5),2) m/s，故A、B均正確；所選取的過程離A點(diǎn)越近，其平均速度越接近A點(diǎn)的瞬時(shí)速度，故C正確；由A經(jīng)B到C的過程，B點(diǎn)雖為中間時(shí)刻，但其速度不一定等于AC段的平均速度，D錯(cuò)誤。完美答案ABC物體在不同時(shí)間段內(nèi)的平均速度可能不一樣，v公式中各量一定要一一

15、對(duì)應(yīng)。解題時(shí)必須注意三點(diǎn)：,1求解平均速度必須明確是哪一段位移或哪一段時(shí)間的平均速度。2v是平均速度的定義式，適用于所有的運(yùn)動(dòng)。3粗略計(jì)算時(shí)我們可以用很短時(shí)間內(nèi)的平均速度來表示該時(shí)間段內(nèi)某時(shí)刻的瞬時(shí)速度。eq avs4al(變式訓(xùn)練3)如圖所示，在t0時(shí)刻，將小球從高出地面h15 m的位置豎直向上拋出，經(jīng)1 s小球上升到距拋出點(diǎn)5 m的最高處，之后就開始豎直下落，經(jīng)0.5 s剛好經(jīng)過距最高點(diǎn)1.25 m處，再經(jīng)過1.5 s到達(dá)地面。求：(1)前1.5 s內(nèi)平均速度是多少？(2)全過程的平均速率是多少？(結(jié)果僅保留一位小數(shù))答案(1)2.5 m/s(2)8.3 m/s解析(1)由圖可知，前1.5

16、 s小球的位移為xHh5 m1.25 m3.75 m，所以小球在前1.5 s內(nèi)的平均速度eq xto(v)eq f(x,t)eq f(3.75,1.5) m/s2.5 m/s。(2)由圖可知，全過程小球的路程為s5 m5 m15 m25 m，全過程的平均速率為eq xto(v)eq f(s,t)eq f(25,3) m/s8.3 m/s。課堂任務(wù)測(cè)量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度仔細(xì)觀察下列圖片，認(rèn)真參與“師生互動(dòng)”?；顒?dòng)1：怎樣根據(jù)圖乙紙帶上的點(diǎn)跡計(jì)算紙帶在D、G兩點(diǎn)間的平均速度？提示：用刻度尺測(cè)出D、G兩點(diǎn)間的位移，根據(jù)點(diǎn)數(shù)計(jì)算兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔，根據(jù)veq f(x,t)就可以求出紙帶在D、G兩點(diǎn)

17、間的平均速度?；顒?dòng)2：如果紙帶上的點(diǎn)跡分布不均勻，那么，點(diǎn)跡密集的地方表示運(yùn)動(dòng)的速度較大還是較?。刻崾荆好肯噜弮牲c(diǎn)間的時(shí)間間隔相同，點(diǎn)跡密集的地方，兩點(diǎn)間的位移小，則表示運(yùn)動(dòng)的速度較小?；顒?dòng)3：如圖丙，你能準(zhǔn)確求得在打E點(diǎn)時(shí)紙帶的瞬時(shí)速度嗎？提示：因?yàn)椴荒軠?zhǔn)確知道t趨近于0時(shí)的位移，故不能準(zhǔn)確求得在打E點(diǎn)時(shí)紙帶的瞬時(shí)速度?；顒?dòng)4：如果要求不是很精確，能否用D、G兩點(diǎn)間的平均速度粗略地代表E點(diǎn)的瞬時(shí)速度？能否把E點(diǎn)的瞬時(shí)速度表示得更準(zhǔn)確一些？提示：如果要求不是很精確，可以用D、G兩點(diǎn)間的平均速度粗略地代表E點(diǎn)的瞬時(shí)速度。D、F兩點(diǎn)的時(shí)間間隔更小，用D、F兩點(diǎn)間的平均速度代表在E點(diǎn)的瞬時(shí)速度更準(zhǔn)確

18、。D、F兩點(diǎn)離E點(diǎn)越近，算出的平均速度越接近E點(diǎn)的瞬時(shí)速度?；顒?dòng)5：討論、交流、展示，得出結(jié)論。1實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)處理(1)打紙帶把電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在水平桌面上，紙帶穿過限位孔，把復(fù)寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上，并且壓在紙帶上面；把電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)接線柱接到6 V的低壓交流電源上；接通電源，用手水平拉動(dòng)紙帶，使紙帶在水平方向上運(yùn)動(dòng)，紙帶上就打下一系列點(diǎn)，隨后立即關(guān)閉電源。(2)測(cè)平均速度選取紙帶上一點(diǎn)為起始點(diǎn)0，后面每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，分別用數(shù)字1,2,3，標(biāo)出這些計(jì)數(shù)點(diǎn)；測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始點(diǎn)0的距離x，記錄在表1中；計(jì)算兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移x，同時(shí)記錄對(duì)應(yīng)的時(shí)間t；根據(jù)x和t計(jì)算紙帶在相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間

19、的平均速度v。表1手拉紙帶的位移和平均速度(3)測(cè)瞬時(shí)速度從紙帶起始點(diǎn)0算起，后面每3個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)；測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始點(diǎn)0的距離x，記錄在表2中；計(jì)算兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移x，同時(shí)記錄對(duì)應(yīng)的時(shí)間t；根據(jù)x和t算出的速度值就可以代表在x這一區(qū)間內(nèi)任意一點(diǎn)的瞬時(shí)速度。將算出的各計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度值記錄在表2中。表2手拉紙帶各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度2誤差分析(1)利用平均速度來代替計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度造成誤差。為減小此種誤差，應(yīng)取以計(jì)數(shù)點(diǎn)為中點(diǎn)的較近的兩點(diǎn)間的位移x來求平均速度。(2)測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移x帶來誤差。減小此誤差的方法：一是取計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離不能過??；二是一次測(cè)出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始計(jì)數(shù)點(diǎn)O的

20、距離，再分別計(jì)算出各相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離。拓展學(xué)習(xí)：測(cè)瞬時(shí)速度的其他方法1借助傳感器用計(jì)算機(jī)測(cè)速度(1)如圖所示，是利用位移傳感器測(cè)量速度的示意圖。這個(gè)系統(tǒng)由發(fā)射器A與接收器B組成，發(fā)射器A能夠發(fā)射紅外線和超聲波信號(hào)，接收器B可以接收紅外線和超聲波信號(hào)。發(fā)射器A固定在被測(cè)的運(yùn)動(dòng)物體上，接收器B固定在桌面上或滑軌上。測(cè)量時(shí)A向B同時(shí)發(fā)射一個(gè)紅外線脈沖和一個(gè)超聲波脈沖(即持續(xù)時(shí)間很短的一束紅外線和一束超聲波)。B接收到紅外線脈沖開始計(jì)時(shí)，接收到超聲波脈沖時(shí)停止計(jì)時(shí)。根據(jù)兩者的時(shí)差和空氣中的聲速，計(jì)算機(jī)自動(dòng)算出A與B的距離(紅外線的傳播時(shí)間可以忽略)。經(jīng)過短暫的時(shí)間t后，傳感器和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行第二

21、次測(cè)量，得到物體的新位置。算出兩個(gè)位置差，即物體運(yùn)動(dòng)的位移x，系統(tǒng)按照veq f(x,t)算出速度v，顯示在屏幕上。所有這些操作都可以在不到1 s的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)完成。這樣測(cè)出的速度是發(fā)射器A在時(shí)間t內(nèi)的平均速度。然而t很短，通常設(shè)置為0.02 s，所以x與t之比可以代表此刻發(fā)射器A(即運(yùn)動(dòng)物體)的瞬時(shí)速度。(2)另一種位移傳感器，如圖所示。這個(gè)系統(tǒng)只有一個(gè)不動(dòng)的小盒C，工作時(shí)小盒C向被測(cè)物體D發(fā)出短暫的超聲波脈沖，脈沖被運(yùn)動(dòng)物體反射后又被小盒C接收。根據(jù)發(fā)射與接收超聲波脈沖的時(shí)間差和空氣中的聲速，可以得到小盒C與運(yùn)動(dòng)物體D的距離x1、x2以及x和t，從而系統(tǒng)就能算出運(yùn)動(dòng)物體D的速度v。瞬時(shí)速度v

22、eq f(x,t)。2利用光電門測(cè)瞬時(shí)速度實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，使一輛小車從一端墊高的木板上滑下，木板旁裝有光電門，其中A管發(fā)出光線，B管接收光線。當(dāng)固定在車上的遮光板通過光電門時(shí)，光線被阻擋，記錄儀上可以直接讀出光線被阻擋的時(shí)間。這段時(shí)間就是遮光板通過光電門的時(shí)間。根據(jù)遮光板的寬度x和測(cè)出的時(shí)間t，就可以算出遮光板通過光電門的平均速度eq blc(rc)(avs4alco1(xto(v)f(x,t)。由于遮光板的寬度x很小，可以認(rèn)為這個(gè)平均速度就是小車通過光電門的瞬時(shí)速度。3利用頻閃照相法計(jì)算物體的速度頻閃照相法是一種利用照相技術(shù)每間隔一定時(shí)間曝光，從而在膠片上形成間隔相同時(shí)間的影像的方法。在頻

23、閃照相中會(huì)用到頻閃燈，它每隔相等時(shí)間閃光一次，例如每隔0.1 s閃光一次，即每秒閃光10次。當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，利用頻閃燈照明，照相機(jī)可以拍攝出該物體每隔相等時(shí)間在所到達(dá)的位置的像。通過這種方法拍攝的照片稱為頻閃照片。圖中是采用每秒閃光10次拍攝的小球沿斜面滾下的頻閃照片示意圖，照片中每兩個(gè)相鄰小球的影像間隔的時(shí)間就是0.1 s，這樣便記錄了物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。物體運(yùn)動(dòng)的位移則可以用尺子量出。與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄信息相比，頻閃燈的閃光頻率相當(dāng)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器交變電源的頻率，而相同時(shí)間間隔出現(xiàn)的影像則相當(dāng)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)跡。因此，運(yùn)動(dòng)物體的頻閃照片既記錄了物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間信息，又記錄了物體運(yùn)動(dòng)的位移信息。至于求

24、平均速度和瞬時(shí)速度的方法，與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器實(shí)驗(yàn)紙帶分析時(shí)的方法相同。例4打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50 Hz，某次實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，用毫米刻度尺測(cè)量情況如圖所示，紙帶在A、C間的平均速度為_ m/s，A、D間的平均速度為_ m/s，B點(diǎn)的瞬時(shí)速度更接近于_ m/s。(1)電源的頻率為50 Hz，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期是多少？提示：根據(jù)Teq f(1,f)可知，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期是 Teq f(1,50) s0.02 s。(2)怎樣才能使eq f(x,t)更接近瞬時(shí)速度？提示：只有使t0時(shí)才能使eq f(x,t)更接近瞬時(shí)速度。規(guī)范解答打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是根據(jù)交變電流的電流方向隨時(shí)間迅速變化而工作的，打

25、點(diǎn)周期等于交流電的周期，為0.02 s；根據(jù)平均速度的定義得：在AC間的平均速度vACeq f(xAC,tAC)eq f(1.40102,0.04) m/s0.35 m/s，在AD間的平均速度vADeq f(xAD,tAD)eq f(2.52102,0.06) m/s0.42 m/s，AC段時(shí)間比AD段時(shí)間更短，故AC段平均速度與B點(diǎn)的瞬時(shí)速度更接近，即B點(diǎn)的瞬時(shí)速度更接近于0.35 m/s。完美答案0.350.420.35處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)要注意：1平均速度可由求出，求瞬時(shí)速度時(shí)，應(yīng)當(dāng)取包含該點(diǎn)的盡可能短的時(shí)間間隔，應(yīng)用“極限”的思想求物體的瞬時(shí)速度，由平均速度代替瞬時(shí)速度。同時(shí)要注意兩點(diǎn)間距離

26、過小帶來的測(cè)量誤差。2注意相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔，明確周期與頻率的關(guān)系。3注意紙帶中涉及的字母、數(shù)據(jù)，以及數(shù)據(jù)的含義、單位，不是國際單位制的，要換算成國際單位制。4注意題干要求，明確有效數(shù)字的保留規(guī)則。從左側(cè)第一個(gè)不為零的數(shù)字起到最末一位數(shù)字止，共有幾個(gè)數(shù)字，就是幾位有效數(shù)字。eq avs4al(變式訓(xùn)練4)某同學(xué)分析小車的運(yùn)動(dòng)時(shí)，從若干條紙帶中選出點(diǎn)跡比較清晰的一條紙帶，如下圖所示，他每隔四個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，并在圖上標(biāo)明了各計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離(單位：cm)。(1)計(jì)算06點(diǎn)間小車的平均速度；(2)計(jì)算打第4個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度。答案(1)0.68 m/s(2)0.83 m/s解析(1)

27、06點(diǎn)間小車的位移xx1x2x640.53 cm每兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有4個(gè)點(diǎn)，故每兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T0.025 s0.1 s06點(diǎn)間的時(shí)間間隔t6T60.1 s0.6 s所以平均速度eq xto(v)eq f(x,t)eq f(40.53102,0.6) m/s0.68 m/s。(2)打第4個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度為v4eq f(x4x5,2T)eq f(7.579.10102,20.1) m/s0.83 m/s。課堂任務(wù)速度時(shí)間圖像仔細(xì)觀察下列圖片，認(rèn)真參與“師生互動(dòng)”。活動(dòng)1：對(duì)比位移時(shí)間圖像，速度時(shí)間圖像表示什么？提示：表示物體的速度隨時(shí)間的變化情況。活動(dòng)2：vt圖像是描述直線運(yùn)

28、動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng)？提示：直線運(yùn)動(dòng)?；顒?dòng)3：如圖乙所示，用折線把這些點(diǎn)連起來就是物體運(yùn)動(dòng)的vt圖像了嗎？提示：因?yàn)橥ǔＫ俣炔粫?huì)發(fā)生突變，所以要用一條平滑的曲線描出這些點(diǎn)，如圖丙所示。活動(dòng)4：討論、交流、展示，得出結(jié)論。vt圖像的應(yīng)用如圖所示為物體1、2、3、4、5在同一直線上運(yùn)動(dòng)的vt圖線。(1)由圖像能看出物體在每一時(shí)刻對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度。瞬時(shí)速度為正，說明物體沿選定的正方向運(yùn)動(dòng)，如圖中的1、4、5圖線；瞬時(shí)速度為負(fù)，說明物體沿與選定的正方向相反的方向運(yùn)動(dòng)，如圖中的2、3圖線。(2)根據(jù)圖線形狀判斷物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：若圖線平行于t軸，則表示物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，如圖中所示的1、2圖線；若圖線不平行t軸，

29、則表示物體做變速運(yùn)動(dòng)，如圖中的3、4、5圖線，且傾斜程度越大，表示速度變化越快。(3)截距：vt圖像的縱軸截距表示初始時(shí)刻物體的瞬時(shí)速度，橫軸截距表示物體速度為零的時(shí)刻。(4)圖線交點(diǎn)：兩條圖線相交，交點(diǎn)表示兩物體此時(shí)的瞬時(shí)速度相同。例5用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)瞬時(shí)速度實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的一條紙帶的一部分如圖所示，從0點(diǎn)開始依照打點(diǎn)的先后依次標(biāo)為0、1、2、3、4、5、6、，現(xiàn)在量得0、1間的距離 x15.18 cm,1、2間的距離x24.40 cm,2、3間的距離x33.62 cm,3、4間的距離x42.78 cm,4、5間的距離x52.00 cm,5、6間的距離x61.22 cm(f50 Hz)。(1)根據(jù)

30、上面記錄，計(jì)算打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打1、2、3、4、5點(diǎn)時(shí)的速度并填在表中。 (2)根據(jù)(1)中的表格，在圖中畫出速度時(shí)間圖像，并說明速度的變化特點(diǎn)：_。(1)如何計(jì)算紙帶上各點(diǎn)的瞬時(shí)速度？提示：用平均速度veq f(x,t)代替瞬時(shí)速度。(2)畫圖描點(diǎn)時(shí)，是不是依次用線段把相鄰的點(diǎn)連起來？提示：不是。規(guī)范解答(1)某點(diǎn)的瞬時(shí)速度可用包含該點(diǎn)的一段位移內(nèi)的平均速度表示打1點(diǎn)時(shí)：v1eq f(x1x2,2t)1.20 m/s打2點(diǎn)時(shí)：v2eq f(x2x3,2t)1.00 m/s打3點(diǎn)時(shí)：v3eq f(x3x4,2t)0.80 m/s打4點(diǎn)時(shí)：v4eq f(x4x5,2t)0.60 m/s打5點(diǎn)時(shí)：v5

31、eq f(x5x6,2t)0.40 m/s將數(shù)值填入表格中 (2)描點(diǎn)并連線得到速度時(shí)間圖像：由圖像可知，速度均勻減小。完美答案見規(guī)范解答1作vt圖像的方法(1)坐標(biāo)系的建立在坐標(biāo)紙上畫出平面直角坐標(biāo)系；標(biāo)出坐標(biāo)原點(diǎn)；標(biāo)出兩個(gè)坐標(biāo)軸代表的物理量的符號(hào)及單位：縱軸為速度v(單位：m/s)，橫軸為時(shí)間t(單位：s)；在兩個(gè)坐標(biāo)軸上選擇合適的單位長度。注意：在確定坐標(biāo)系橫軸、縱軸的單位長度時(shí)，要根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的最大值、最小值合理選取，使描繪的vt圖像能充滿坐標(biāo)平面的大部分空間。(2)vt圖像的描繪根據(jù)計(jì)算出的不同時(shí)刻對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度值，在坐標(biāo)系中描點(diǎn)；用平滑曲線來“擬合”實(shí)驗(yàn)中描出的點(diǎn)。2對(duì)xt圖像的理

32、解(1)圖像為傾斜直線時(shí)，表示物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，如圖甲中的a、b所示。直線的斜率eq blc(rc)(avs4alco1(等于f(x,t)表示物體的速度，斜率的大小表示速度的大小，斜率的正、負(fù)表示物體的運(yùn)動(dòng)方向，如圖甲中的a、b所示，b圖線所代表的物體向正方向運(yùn)動(dòng)，a圖線所代表的物體向負(fù)方向運(yùn)動(dòng)。(2)圖像為曲線時(shí)，表示物體做變速直線運(yùn)動(dòng)，如圖乙中c表示物體的速度逐漸變大(圖線越來越陡)，d表示物體的速度逐漸變小(圖線越來越緩)。對(duì)于變速運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該時(shí)刻圖線上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的切線的斜率，如圖乙中d圖線所代表的物體在A點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于直線e的斜率。(3)縱截距表示運(yùn)動(dòng)物體的初始位置，如

33、圖甲中所示，a所代表的物體的初始位置在x1；b所代表的物體的初始位置在坐標(biāo)原點(diǎn)。eq avs4al(變式訓(xùn)練51)(多選)如圖所示，為一物體做直線運(yùn)動(dòng)的速度時(shí)間圖像，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，下列說法正確的是()ABC段和CD段的運(yùn)動(dòng)方向相反BCD段和DE段的運(yùn)動(dòng)方向相反C物體在D點(diǎn)速度為零，此后運(yùn)動(dòng)方向改變DAB段物體靜止答案BC解析由圖可知，物體在020 s內(nèi)的速度均為正值，運(yùn)動(dòng)方向不變，物體在D點(diǎn)速度為零，此后運(yùn)動(dòng)方向改變，A錯(cuò)誤，B、C正確；AB段物體的速度為v5 m/s，D錯(cuò)誤。eq avs4al(變式訓(xùn)練52)(多選)甲、乙兩車停在同一水平道路上，一前一后相距s4 m，乙車在前，甲車在后，

34、某時(shí)刻兩車同時(shí)開始運(yùn)動(dòng)，兩車運(yùn)動(dòng)的xt圖像如圖所示，則下列表述正確的是()A乙車做曲線運(yùn)動(dòng)，甲車做直線運(yùn)動(dòng)B甲車先做勻速運(yùn)動(dòng)，后靜止C乙車速度不斷增大D兩車有兩次相遇答案BCD解析乙車的xt圖像是曲線，但這不是乙車的運(yùn)動(dòng)軌跡，乙車做直線運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；由題圖可知，兩車的運(yùn)動(dòng)方向與規(guī)定的正方向相反，甲車在前6 s內(nèi)做勻速運(yùn)動(dòng)，之后靜止，B正確；由于乙車位移圖像的斜率逐漸增大，即速度逐漸增大，C正確；在xt圖像中圖線的交點(diǎn)表示兩車相遇，則甲、乙兩車相遇兩次，D正確。A組：合格性水平訓(xùn)練1(速度)下列關(guān)于速度的說法正確的是()A速度描述物體運(yùn)動(dòng)的快慢，只有大小，沒有方向B物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越短，速度越大C

35、物體運(yùn)動(dòng)的位移越大，速度越大D物體位置變化得越快，速度越大答案D解析速度是描述物體運(yùn)動(dòng)快慢的物理量，速度為矢量，既有大小又有方向，A錯(cuò)誤；速度等于物體的位移與發(fā)生這段位移所用時(shí)間的比值，物體的位置變化得越快，速度越大，B、C錯(cuò)誤，D正確。2(速度)(多選)對(duì)速度的定義式veq f(x,t)，以下敘述正確的是()A物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度v與運(yùn)動(dòng)的位移x成正比，與運(yùn)動(dòng)時(shí)間t成反比B速度v的大小與物體運(yùn)動(dòng)的位移x和時(shí)間t都無關(guān)C此速度定義式適用于任何運(yùn)動(dòng)D速度是表示物體運(yùn)動(dòng)快慢及方向的物理量答案BCD解析速度是表示物體運(yùn)動(dòng)快慢及方向的物理量，veq f(x,t)是速度的定義式，適用于任何運(yùn)動(dòng)，此

36、式只說明計(jì)算速度可用位移x除以時(shí)間t來獲得，并不是說v與x成正比，與t成反比。A錯(cuò)誤，B、C、D正確。3(平均速度和瞬時(shí)速度)下列情境中的速度，表示平均速度的是()A蘇炳添在某次百米賽跑中以10 m/s的速度沖過終點(diǎn)線B返回地面的太空艙以8 m/s的速度落入太平洋中C由于堵車，汽車從甲地到乙地的車速僅為10 km/hDC919以260 km/h的速度從跑道上起飛答案C解析蘇炳添在某次百米賽跑中以10 m/s的速度沖過終點(diǎn)線，對(duì)應(yīng)一個(gè)點(diǎn)，為瞬時(shí)速度，A錯(cuò)誤；返回地面的太空艙以8 m/s的速度落入太平洋中，對(duì)應(yīng)一個(gè)位置，表示瞬時(shí)速度，B錯(cuò)誤；由于堵車，汽車從甲地到乙地的車速僅為10 km/h，對(duì)應(yīng)

37、一段位移，表示平均速度，C正確；C919以260 km/h的速度從跑道上起飛，對(duì)應(yīng)一個(gè)點(diǎn)，表示瞬時(shí)速度，D錯(cuò)誤。4.(平均速度和瞬時(shí)速度)電動(dòng)自行車以其時(shí)尚、方便、快捷深受廣大中學(xué)生的喜愛，但由電動(dòng)自行車引發(fā)的交通事故也在逐年增多?！皩W(xué)習(xí)交通安全常識(shí)，自覺遵守交通法規(guī)”是確保學(xué)生交通安全的重要舉措之一。按規(guī)定電動(dòng)自行車在城區(qū)限速20 km/h。下列說法正確的是()A電動(dòng)自行車限速20 km/h，指的是平均速度B電動(dòng)自行車限速20 km/h，指的是瞬時(shí)速度C交通事故發(fā)生時(shí)，相互碰撞的速度指的是平均速度D在某一路段行駛的速度，指的是瞬時(shí)速度答案B解析電動(dòng)自行車限速20 km/h，是指電動(dòng)自行車的最

38、高時(shí)速，為瞬時(shí)速度，A錯(cuò)誤，B正確；交通事故發(fā)生時(shí)，相互碰撞的速度指的是碰撞瞬間的速度，為瞬時(shí)速度，C錯(cuò)誤；在某一路段行駛的速度，指的是平均速度，D錯(cuò)誤。5(平均速度的計(jì)算)“水立方”的泳池長50 m，在100 m蝶泳比賽中，測(cè)得菲爾普斯在10 s末的速度為1.8 m/s，50 m時(shí)的速度為2.1 m/s，經(jīng)過50.58 s到達(dá)終點(diǎn)時(shí)的速度為2.4 m/s，則他在全程中的平均速度為()A1.98 m/sB1.2 m/sC2.1 m/sD0 m/s答案D解析由題意可知，菲爾普斯的位移為零，故他在全程的平均速度為零，D正確。6(平均速度和平均速率)某人爬山，從山腳爬上山頂，然后又沿原路返回到山腳，

39、上山的平均速度為v1，下山的平均速度為v2，則往返的平均速度的大小和平均速率分別是()A.eq f(v1v2,2)，eq f(v1v2,2) B.eq f(v1v2,2)，eq f(v1v2,2)C0，eq f(v1v2,v1v2)D0，eq f(2v1v2,v1v2)答案D解析往返的平均速度eq xto(v)eq f(x位移,t)eq f(0,t)0，平均速率eq xto(v)eq f(s路程,t)eq f(2s,f(s,v1)f(s,v2)eq f(2v1v2,v1v2)，D正確。7(位移時(shí)間圖像)質(zhì)點(diǎn)沿直線運(yùn)動(dòng)，其位移時(shí)間圖像如圖所示，關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的是()A02 s末質(zhì)

40、點(diǎn)的位移為零，前2 s內(nèi)位移為負(fù)，后2 s內(nèi)位移為正，所以2 s末質(zhì)點(diǎn)改變了運(yùn)動(dòng)方向B02 s質(zhì)點(diǎn)的位移為零，速度為零C質(zhì)點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度大小為0.1 m/s，方向與規(guī)定的正方向相反D質(zhì)點(diǎn)在04 s的位移大小為0.4 m，位移的方向與規(guī)定的正方向相同答案D解析由所給圖像可知：t0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)從“負(fù)”方向上距原點(diǎn)0.2 m處沿規(guī)定的正方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)4 s運(yùn)動(dòng)到“正”方向上距原點(diǎn)0.2 m處，在位移時(shí)間圖像中，位移為正表示質(zhì)點(diǎn)的位移沿規(guī)定的正方向，位移為負(fù)表示質(zhì)點(diǎn)的位移沿規(guī)定的負(fù)方向，與質(zhì)點(diǎn)實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向無關(guān)，位移由負(fù)變?yōu)檎⒉槐硎举|(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向改變，A錯(cuò)誤。由圖像的斜率可得質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度大小

41、為0.1 m/s，方向與規(guī)定的正方向相同，質(zhì)點(diǎn)在02 s的位移大小為0.2 m，在04 s的位移大小為0.4 m，方向均與規(guī)定的正方向相同，B、C錯(cuò)誤，D正確。8(vt圖像)小軍的爸爸?jǐn)y全家駕車去外地游玩，途中，路邊竄出一只小貓，他緊急剎車才沒撞到它。如圖所示為緊急剎車前后汽車行駛的速度時(shí)間圖像，根據(jù)圖像，下列說法中不正確的是()A緊急剎車發(fā)生在9：06B在9：029：06時(shí)間段內(nèi)他駕車勻速前進(jìn)C在9：009：11時(shí)間段內(nèi)他駕車的最大速度為60 km/hD在9：009：11時(shí)間段內(nèi)他駕車的平均速度為60 km/h答案D解析由圖像可知，速度急劇減小的時(shí)間是9：06，即緊急剎車發(fā)生在9：06，A正

42、確；在9：029：06時(shí)間段內(nèi)汽車的速度是60 km/h，即汽車在這段時(shí)間做勻速運(yùn)動(dòng)，B正確；由圖像可知，在9：009：11時(shí)間段內(nèi)他駕車的最大速度為60 km/h，最小速度為0，平均速度一定小于60 km/h，C正確，D錯(cuò)誤。9(平均速度、瞬時(shí)速度的計(jì)算)如圖所示，兩路燈燈桿A、B相距40 m，一輛汽車用3.2 s時(shí)間通過這兩根路燈燈桿，據(jù)此可以計(jì)算出汽車在這段位移中的平均速度大小為_ m/s。若燈桿A的近旁相距0.42 m處有一塊路牌，汽車駛過路牌和燈桿的這一小段距離只用了0.03 s，則在這段時(shí)間里汽車的平均速度大小為_ m/s，可以認(rèn)為汽車駛過燈桿A時(shí)的瞬時(shí)速度為_ m/s。答案12.

43、51414解析由題意可知，兩路燈燈桿A、B相距40 m，汽車用3.2 s時(shí)間通過這兩根路燈燈桿，則汽車通過這段位移的平均速度為：eq xto(v)eq f(x,t)eq f(40,3.2) m/s12.5 m/s。汽車駛過路牌和燈桿的這一小段距離為0.42 m，只用了0.03 s，故在這段位移中的平均速度為：eq xto(v)eq f(x,t)eq f(0.42,0.03) m/s14 m/s。極短時(shí)間內(nèi)的平均速度可認(rèn)為是瞬時(shí)速度，故可以認(rèn)為汽車駛過燈桿A時(shí)的瞬時(shí)速度為14 m/s。10(測(cè)量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度)在練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的實(shí)驗(yàn)中，得到了一條如圖所示的紙帶，其中0、1、2、3是選用的計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有3個(gè)打出的點(diǎn)沒有在紙帶上標(biāo)出。圖中畫出了將米尺靠在紙帶上測(cè)量的情況，圖中所測(cè)量點(diǎn)的讀數(shù)分別是_ cm、_ cm、_ cm和_ cm；打第2個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)紙帶的速度是_ m/s。答案10.0012.6022.6029.900.625解析0、1、3、4點(diǎn)的讀數(shù)分