2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修1 第1章運動的描述1.3位置變化快慢的描述-速度(1)課件

運動快慢的描述——速度1.坐標與坐標的變化量:(1)定義:直線坐標軸上每一點的數(shù)值表示該點的_____,兩個坐標的差值表示坐標的_______.坐標變化量(2)位移:如果物體沿直線運動,以這條直線為x坐標軸,則位移用_____________表示,即Δx=_____,Δx的大小表示位移的_____,Δx的正負表示位移的_____,如圖.坐標的變化量x2-x1大小方向(3)時間:在時間軸上坐標的變化量表示_____,即Δt=_____.時間t2-t12.速度:任務驅(qū)動甲乙兩車沿直線勻速行駛,甲車的速度是60km/h,乙車的速度是-80km/h,哪輛車運動得快?提示:乙車運動得快,負號表示速度的方向,而不表示大小.(1)物理意義:表示物體_________的物理量.(2)定義:位移Δx跟發(fā)生這段位移所用時間Δt的_____,用v表示.(3)定義式:v=運動快慢比值(4)單位:國際單位制中是____,常用單位還有km/h、cm/s等.1m/s=____km/h.(5)矢標性:速度是矢量,其方向就是物體的_________.(6)速度的大小在數(shù)值上等于物體在_________內(nèi)發(fā)生的位移.m/s3.6運動方向單位時間3.平均速度:(1)物理意義:平均速度反映物體在某段時間內(nèi)運動的_____快慢,能_____地描述物體運動的快慢.(2)概念:運動物體在_________內(nèi)的位移與發(fā)生這段位移所用時間的比值.(3)公式:v=平均粗略某段時間(4)矢標性:是矢量,方向與Δt時間內(nèi)發(fā)生的________的方向相同.位移Δx4.瞬時速度與速率:任務驅(qū)動我國的高速公路通車里程已經(jīng)成為世界第一,如圖所示高速公路上的標志牌上的數(shù)字是瞬時速度還是平均速度?提示:是瞬時速度.(1)物理意義:瞬時速度反映的是物體在某一時刻(或經(jīng)過某一位置)時運動的快慢,能_____地描述物體運動的快慢.(2)概念:運動物體在_________或經(jīng)過_________的速度.精確某一時刻某一位置(3)勻速直線運動:_________保持不變的運動,在勻速直線運動中,平均速度與瞬時速度_____.(4)速率:瞬時速度的_____.瞬時速度相等大小主題一坐標與坐標的變化量速度【問題探究】探究點1坐標與坐標的變化量鄭州市第24屆青少年科技創(chuàng)新大賽機器人競賽在鄭州二中舉行,競賽包括機器人創(chuàng)意比賽、FLL機器人工程挑戰(zhàn)賽、NM機器人籃球賽等八大類內(nèi)容,活動中首次引進了HRC對抗賽展示.張婷同學在比賽中,讓機器人開始時在某一標記點東2m處,沿一條東西方向的筆直路線運動,第1s末到達該標記點西3m處,第2s末又處在該標記點西1m處.(1)機器人在第1s內(nèi)和第2s內(nèi)的位移的大小和方向如何?提示:

根據(jù)題意可建立一維直線坐標系,以題中所述標記點為參考系坐標原點,向東方向為x軸正方向.機器人在第1s內(nèi)的位移Δx1=x1-x0=-5m,即位移大小為5m,方向向西;第2s內(nèi)的位移Δx2=x2-x1=2m,即位移大小為2m,方向向東.如圖所示.(2)機器人在2s內(nèi)位移大小和方向如何?提示:

機器人在2s內(nèi)的位移Δx3=x2-x0=-3m,即大小為3m,方向向西.(3)“坐標”與“坐標的變化量”有什么不同?提示:坐標用來表示位置,坐標的變化量表示位移.探究點2速度圖1、2中汽車和自行車都在平直公路上沿同一方向單向行駛,假設自行車在30min內(nèi)行駛8km;汽車在30min內(nèi)行駛50km.圖3百米比賽中,假設運動員甲用時12.8s,運動員乙用時13.5s.(1)自行車和汽車哪個運動得快?運動員甲和運動員乙哪個跑得快?提示:汽車運動得快,相同時間內(nèi)位移大.運動員甲運動得快,通過相同位移所需時間短.(2)汽車和運動員甲哪個運動得快?如何進行比較?提示:對于汽車和運動員甲,通過比較兩物體單位時間內(nèi)的位移,可比較兩物體運動的快慢.汽車:運動員甲:所以汽車運動得快.【探究總結】1.坐標與坐標變化量的四點說明:(1)直線坐標系上的點表示坐標,坐標的變化量為末位置的坐標減去初位置的坐標.(2)直線坐標系坐標的變化量Δx>0,表示質(zhì)點沿x軸正方向運動;Δx<0,表示質(zhì)點沿x軸負方向運動.(3)當物體做單向的直線運動時,坐標的變化量即位移,其大小表示位移的大小,正、負表示位移的方向,物體運動的方向與位移的方向相同.(4)當直線坐標軸為時間軸時,坐標表示時刻,坐標的變化量為時間,Δt=t2-t1.2.速度的性質(zhì)及物理意義:(1)速度是矢量,既有大小又有方向,速度的大小在數(shù)值上等于單位時間內(nèi)物體位移的大小,方向即物體的運動方向.(2)速度是描述物體運動快慢的物理量,也叫物體位置的變化率,速度越大,表示物體運動得越快,其位置變化得也就越快.【拓展延伸】速度變化的三種表述(1)速度大小不變而方向發(fā)生改變.(2)速度的方向不變而大小改變.(3)速度的大小和方向都發(fā)生了改變.只要符合上述三方面中的一個,這個物體的速度就發(fā)生了變化.【典例示范】一個質(zhì)點在x軸上運動,其位置坐標如表.t/s012345…x/m20-4-1-76…(1)該質(zhì)點在2s內(nèi)的位移大小是多少?質(zhì)點運動方向如何?(2)該質(zhì)點在第5s內(nèi)的位移大小是多少?質(zhì)點運動方向如何?【解題指南】解答本題時應明確以下兩點:(1)直線運動中,位移即坐標變化量,用末位置坐標減去初位置坐標.(2)根據(jù)位置坐標的變化確定質(zhì)點的運動方向.【解析】(1)由表可知:t=0時刻質(zhì)點的位置坐標為x0=2m,t=2s時刻質(zhì)點的位置坐標為x2=-4m,所以2s內(nèi)質(zhì)點的位移Δx=x2-x0=-4m-2m=-6m.即2s內(nèi)的位移大小為6m,方向沿x軸負方向,運動方向沿x軸負方向.(2)第5s內(nèi)的位移就是從第4s末到5s末的位移,第4s末的位置坐標x4=-7m,第5s末的位置坐標x5=6m,所以Δx′=x5-x4=6m-(-7m)=13m,即第5s內(nèi)的位移為13m,方向沿x軸正方向,運動方向沿x軸正方向.答案:(1)6m沿x軸負方向(2)13m沿x軸正方向【探究訓練】一物體沿直線從A勻速運動到B,用時2.5s,則:(1)求物體從A運動到B的位移.(2)求物體勻速運動的速度.【解析】(1)物體從A運動到B時,x=(-2)m-3m=-5m,位移方向沿x軸負方向.(2)由速度定義式:=-2m/s,方向沿x軸負方向.答案:(1)5m,沿x軸負方向(2)2m/s,沿x軸負方向【補償訓練】1.(多選)關于物體運動快慢的比較,以下判斷正確的是

(

)A.物體在運動中所用的時間越少,速度就越大B.通過的位移越長,則速度就越大C.通過相同的位移所用的時間越多,速度就越小D.速度越大的物體,運動得越快【解析】選C、D.由速度公式可知,物體速度的大小由位移和時間共同決定,所以A、B錯誤,C正確;速度是描述物體運動快慢的物理量,D正確.2.(多選)甲、乙兩質(zhì)點在同一直線上勻速運動,取向右為正方向,甲質(zhì)點的速度為2m/s,乙質(zhì)點的速度為-4m/s,則可知 (

)A.乙質(zhì)點的速度大于甲質(zhì)點的速度B.因為2>-4,所以甲質(zhì)點的速度大于乙質(zhì)點的速度C.這里正、負號的意義是表示運動的方向D.若甲、乙兩質(zhì)點同時由同一點出發(fā),則10s時,甲、乙兩質(zhì)點相距60m【解析】選A、C、D.速度是矢量,其正、負號表示的是方向,不表示大小,所以A、C正確,B錯誤;兩質(zhì)點向相反的方向運動,10s時甲的位移為20m,乙的位移為-40m,所以兩質(zhì)點相距60m,D正確.3.一個人從A點出發(fā)沿直線到達C點后再返回到B點靜止,如圖,已知AC=80m,BC=30m,則他走完全程所通過的路程為______,他的位移為______,位移的方向為______.

【解析】根據(jù)題意建立直線坐標系,以A點為坐標原點,沿AC方向為x軸正方向,如圖所示:xA=0,xB=50m,xC=80m.則他走完全程位移為Δx=xB-xA=50m,位移的方向沿x軸的正方向,即由A指向B,路程為AC+BC=80m+30m=110m.答案:110m

50m由A指向B4.通過測量可得到摩托車、動車、小轎車的位置變化情況如表所示.初位置/m經(jīng)過時間/s末位置/mA.摩托車沿平直道路行駛05100B.動車沿平直道路行駛08240C.小轎車沿平直道路行駛500301250比較摩托車、動車、小轎車,誰的位移最大?誰的位置變化最快?誰的速度最大?【解析】摩托車、動車、小轎車的位移分別為:100m、240m、750m.摩托車、動車、小轎車的速度分別為:20m/s、30m/s、25m/s.答案:小轎車的位移最大,動車的位置變化最快,即動車的速度最大.主題二平均速度和瞬時速度【問題探究】探究點1平均速度某同學百米比賽用時12s,前2s內(nèi)的位移為12m,第2個2s內(nèi)位移為14m,第3個2s內(nèi)位移為16m,第4個2s內(nèi)位移為19m,第5個2s內(nèi)位移為20m,第6個2s內(nèi)位移為19m.(1)請計算上述6個時間間隔內(nèi)的平均速度,并說明哪段時間運動得最快.

提示:第1個2s內(nèi)第2個2s內(nèi)第3個2s內(nèi)第4個2s內(nèi)第5個2s內(nèi)第6個2s內(nèi)第5個2s內(nèi)運動得最快.(2)我們能用平均速度精確描述物體的運動情況嗎?為什么?提示:不能,平均速度僅能反映一段時間或一段位移內(nèi)的大體運動情況,不能描述每個時刻如何運動.(3)通過以上數(shù)據(jù),你能知道這個同學的“起跑速度”“沖刺速度”以及“任意時刻的速度”嗎?提示:不能.探究點2瞬時速度在國外,一位女士由于駕車超速而被警察攔住,警察走過來對她說:“太太,您剛才的車速是100km/h,超過限速80km/h的規(guī)定!”這位女士反駁說:“不可能!我才開了7分鐘,還不到一個小時,怎么可能走了100km呢?”“太太,我的意思是,如果您繼續(xù)像剛才那樣開車,在下一個小時內(nèi),您將駛過100km.”女士笑了,“這不會,因為再走20km,我就到家了,根本不需要開100km.”(1)從物理學角度看,這位女士沒有認清哪個物理概念?提示:由題意可知,超速應是任意時刻超過100km/h,故該女士沒有認清瞬時速度的概念.(2)平均速度和瞬時速度有什么不同?提示:平均速度反映物體在某段時間內(nèi)運動的平均快慢.而瞬時速度是指物體在某一時刻或某一位置上的速度.【探究總結】兩種速度與兩種速率的對比平均速度瞬時速度平均速率瞬時速率定義運動質(zhì)點的位移與時間的比值運動質(zhì)點在某一時刻(或某一位置)的速度運動質(zhì)點的路程與時間的比值瞬時速度的大小平均速度瞬時速度平均速率瞬時速率方向有方向,矢量有方向,矢量無方向,標量無方向,標量意義粗略描述物體運動的快慢精確描述物體運動的快慢粗略描述物體運動的快慢精確描述物體運動的快慢平均速度瞬時速度平均速率瞬時速率對應某段時間(或某段位移)某一時刻(或某一位置)某段時間(或某段路程)某一時刻(或某一位置)【典例示范】(多選)如圖所示,某賽車手在一次野外訓練中,先利用地圖計算出出發(fā)地A和目的地B的直線距離為9km,實際從A運動到B用時5min,賽車上的里程表指示的里程數(shù)值增加了15km,當他經(jīng)過某路標C時,車內(nèi)速度計指示的示數(shù)為150km/h,那么可以確定的是 (

)A.整個過程中賽車的平均速度為180km/hB.整個過程中賽車的平均速度為108km/hC.賽車經(jīng)過路標C時的瞬時速率為150km/hD.賽車經(jīng)過路標C時速度方向為由A指向B【解題指南】解答本題時應明確以下兩點:(1)平均速度和瞬時速度的意義.(2)平均速度和瞬時速度方向.【解析】選B、C.平均速度等于位移與時間的比值,即故A錯誤、B正確;車內(nèi)速度計指示的示數(shù)為150km/h,只有大小,沒有方向,為瞬時速率,即賽車經(jīng)過路標C時的瞬時速度的大小,故C正確;賽車經(jīng)過路標C時速度方向為軌跡在C點的切線方向,故D錯誤.【誤區(qū)警示】理解平均速度的四個誤區(qū)誤區(qū)1:平均速度即物體速度的平均值.平均速度是運動物體的總位移與總時間的比值,不是速度的平均值.誤區(qū)2:平均速度的方向與物體運動方向相同,平均速度的方向與位移方向相同,與運動方向不一定相同,但瞬時速度的方向一定與運動方向相同.誤區(qū)3:平均速度的大小由瞬時速度大小決定.平均速度與瞬時速度的大小沒有必然聯(lián)系,瞬時速度大的物體,平均速度不一定大.誤區(qū)4:平均速度的大小即平均速率.平均速率是運動物體的路程與所用時間的比值,與平均速度大小是兩個完全不同的概念,由于一般情況下物體運動的路程不小于位移大小,所以平均速率一般也不小于平均速度的大小,只有當物體做單向直線運動時,二者大小才相等.【探究訓練】1.(多選)下列說法中,正確的是 (

)A.物體沿半徑為R的圓周運動一周,平均速度為零B.物體沿半徑為R的圓周運動一周,平均速率為零C.物體某時刻速度為v,則該物體下一時刻的速度也為vD.物體某時刻速度為v,則該物體下一時刻的速度不一定為v【解析】選A、D.物體沿半徑為R的圓周運動一周,物體位移為零,路程大小等于圓周周長,根據(jù)定義,平均速度為零,平均速率不為零;物體不一定做勻速直線運動,所以某時刻的速度為v,不代表下一時刻的速度也為v.選項A、D正確.2.(多選)如圖所示,小明騎自行車由靜止沿直線運動,他在第1s內(nèi)、第2s內(nèi)、第3s內(nèi)、第4s內(nèi)通過的位移分別為1m、3m、5m、6m,則 (

)A.他在4s末的瞬時速度為4m/sB.他在第2s內(nèi)的平均速度為3m/sC.他在4s內(nèi)的平均速度為3.75m/sD.他在1s末的速度為1m/s【解析】選B、C.知道的是每秒時間內(nèi)的位移的大小,不能確定具體的運動情況,所以不能確定瞬時速度的大小,所以A、D錯誤;第2s內(nèi)的位移大小為3m,時間為1s,所以第2s內(nèi)的平均速度為3m/s,所以B正確;4s內(nèi)的位移大小為15m,時間為總時間,即4s,所以在4s內(nèi)的平均速度為m/s=3.75m/s,所以C正確.【補償訓練】1.兩個人以相同的速率同時從圓形軌道的A點出發(fā),分別沿ABC和ADE方向行走,經(jīng)過一段時間后在F點相遇(圖中未畫出).從出發(fā)到相遇的過程中(不含起止位置),描述兩人運動情況的物理量相同的是 (

)A.速度B.位移C.路程 D.平均