2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修1 第1章運動的描述第3節(jié)位置變化快慢的描述-速度課件

3．位置變化快慢的描述——速度1．物理意義：表示物體運動________的物理量.2．定義：位移與發(fā)生這段位移所用________的比值.3．定義式：v＝______.4．單位：在國際單位制中,速度的單位是__________,符號是m/s或m·s－1；常用單位還有千米每小時(km/h或km·h－1)、厘米每秒(cm/s或cm·s－1)等.5．矢量性：速度是________,方向與時間Δt內(nèi)的位移Δx的方向________.快慢知識點1速度時間米每秒矢量相同知識點2平均速度和瞬時速度平均快慢瞬時速度精確速率瞬時速度相等1．根據(jù)紙帶計算平均速度用刻度尺測出n個點之間的間距Δx,n個點之間的時間Δt＝(n－1)×0.02s.則平均速度v＝______.知識點3測量紙帶的平均速度和瞬時速度中間時刻1．速度—時間圖像的意義：直觀表示物體運動的速度隨________變化的規(guī)律.知識點4速度—時間圖像2．速度—時間圖像的獲得：用________表示時間t,________表示速度v,建立直角坐標(biāo)系.根據(jù)測量的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點,然后用________的曲線把這些點連接起來,即得到v－t圖像.如圖所示：時間橫軸縱軸平滑√

×

√

×

×

√

A

解析：甲表示的是時刻,乙表示此時刻的速度,所以是瞬時速度,故A正確,B、C、D錯誤.『想一想』在日常生活中,人們常把物體運動的路程與運動時間的比值定義為物體運動的平均速率.某同學(xué)假日乘汽車到南京觀光,在公路上兩次看到路牌和手表如圖所示,則該同學(xué)乘坐的汽車在該段時間內(nèi)行駛的平均速率是多少呢？答案：60km/h.探究(1)如圖甲,30min內(nèi)自行車行駛了8km、汽車行駛了50km,應(yīng)該如何比較它們運動的快慢呢？(2)如圖乙,百米賽跑,優(yōu)秀運動員跑10s,而某同學(xué)跑13.5s,應(yīng)該如何比較他們運動的快慢呢？提示：(1)相同時間內(nèi)通過位移大的運動得快.(2)相同的位移所用時間短的運動得快.對速度的理解情景導(dǎo)入1．對速度的理解(1)這里的速度指運動物體的位移與所用時間的比值,而不再是初中所學(xué)的路程與時間的比值.(2)兩種速度的定義并不矛盾,因為初中只研究勻速直線運動,不注重運動方向,此時路程與位移大小相等.要點提煉3．速度是矢量(1)速度既有大小,又有方向,是矢量.瞬時速度的方向就是物體此時刻的運動方向.(2)比較兩個速度是否相同時,既要比較其大小是否相等,又要比較其方向是否相同.

(多選)以下說法正確的是

(

)A．物體運動的位移越大,其速度一定越大B．物體運動的時間越短,其速度一定越大C．速度是表示物體運動快慢的物理量D．做勻速直線運動的物體,其位移跟時間的比值是一個恒量典題1典例剖析CD

思維升華：(1)比值定義法：用兩個基本的物理量的“比”來定義一個新的物理量的方法.如速度、壓強(qiáng)、密度等.(2)比值定義法的特點：比值定義法定義的物理量往往不隨定義所用的物理量的大小、有無而改變.1．(多選)甲、乙兩質(zhì)點在同一直線上勻速運動,設(shè)向右為正,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)點的速率大于甲質(zhì)點的速率B．因為2＞－4,所以甲質(zhì)點的速率大于乙質(zhì)點的速率C．這里的正、負(fù)號的物理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后甲、乙兩質(zhì)點相距60m對點訓(xùn)練ACD

解析：因為速度是矢量,所以其正、負(fù)號表示物體的運動方向,選項C正確；速率是標(biāo)量,等于速度的大小,甲、乙的速率分別為2m/s、4m/s,故選項A正確,選項B錯誤；甲、乙兩質(zhì)點在同一直線上沿相反方向運動,10s后的距離等于兩者位移大小之和,計算可得選項D正確.探究小明、小紅和小兵由家到學(xué)校選擇了3條不同的路徑,所用時間如圖所示.三人同時出發(fā).平均速度、瞬時速度、平均速率的區(qū)別與聯(lián)系情景導(dǎo)入

(1)小明、小紅和小兵在運動過程中哪個物理量是相同的？誰更“快”到達(dá)學(xué)校？這個“快”是怎么比較的？可以用哪個物理量來表示？(2)能說小紅在任何時刻的速度都大于小明和小兵的速度嗎？提示：(1)位移；小紅；通過相同的位移,小紅所用的時間少；平均速度(2)不能.1．平均速度與瞬時速度的區(qū)別與聯(lián)系要點提煉項目比較平均速度瞬時速度聯(lián)系(1)瞬時速度總為零時,平均速度一定為零；平均速度為零時,瞬時速度不一定為零(2)在勻速直線運動中,平均速度和瞬時速度相等(3)當(dāng)位移足夠小或時間足夠短時,可以認(rèn)為平均速度就等于瞬時速度2．平均速度與平均速率的區(qū)別與聯(lián)系

某質(zhì)點由A出發(fā)做直線運動,前5s向東行駛了30m經(jīng)過B點,又向前行駛了5s前進(jìn)了60m到達(dá)C點,在C點停了4s后又向西行駛,經(jīng)歷了6s運動了120m到達(dá)A點西側(cè)的D點,如圖所示,求：(1)最后6s時間內(nèi)物體的平均速度大小和方向；(2)全過程的平均速度.(3)全過程的平均速率.典題2典例剖析答案：(1)20m/s,方向向西；(2)1.5m/s,方向向西；(3)10.5m/s思維升華：(1)物體做變速運動時,在不同階段的平均速度一般不同,因此在求平均速度時一定要明確所求的是哪一個時間段的平均速度,要緊扣平均速度的定義.(2)平均速率是路程與時間的比值.2．據(jù)報道,浙江省將全面啟動高速公路匝道限速測速工作,如圖所示.2020年11月15日上午9時40分,一車主駕駛車輛在匝道內(nèi)通行時,車速達(dá)到91km/h,因超過該區(qū)域限速80km/h的規(guī)定而被處罰款.對點訓(xùn)練下列說法正確的是

(

)A．“上午9時40分”指的是時間間隔B．匝道限速“80km/h”指的是平均速度的大小C．車速達(dá)到“91km/h”指的是瞬時速度的大小D．研究汽車過圖中路標(biāo)所用時間時可以把汽車看成質(zhì)點解析：“上午9時40分”指的是時刻,A錯誤；匝道限速“80km/h”指的是瞬時速度的大小,B錯誤；車速達(dá)到“91km/h”指的是瞬時速度的大小,C正確；由于路標(biāo)尺寸較小,汽車大小不可忽略,研究汽車過圖中路標(biāo)所用時間時不可以把汽車看成質(zhì)點,D錯誤.C

探究如圖所示,在測量B點的瞬時速度時,AC和OD都可以求出,哪個更接近真實值？提示：AC兩點更接近B點,算出的平均值更接近B點的瞬時速度.測量紙帶的平均速度和瞬時速度情景導(dǎo)入一、知識儲備1．讀數(shù)規(guī)則在下圖中,根據(jù)刻度尺的刻度可以讀出點A的位置xA.從圖中看出,使用分度值為1mm的尺,并且估讀到毫米數(shù)的下一位,得到xA＝13.3mm.其中的末位數(shù)3是估讀的、不可靠的,xA的真實值在13mm和14mm之間.但是這個不可靠的數(shù)字3還是有用的,仍要寫出來,因為它表示點A在13mm和14mm兩條刻度線之間,靠近中點但離13mm刻度線稍近一些的位置.要點提煉

讀數(shù)的基本規(guī)則就是測量儀器最小刻度以上的數(shù)值是可靠的.最小刻度以下的是不可靠的,需要估讀,并且只能估讀到最小刻度以下一位數(shù)字.2．有效數(shù)字這種帶有一位不可靠數(shù)字的近似數(shù)字叫作有效數(shù)字(significantfigure).例如,13.3mm是三位有效數(shù)字,改寫成1.33cm或0.0133m仍然是三位有效數(shù)字.有效數(shù)字位數(shù)：一個數(shù)字從左邊第一個非零數(shù)往右算有幾位數(shù)就是幾位有效數(shù)字,如0.01000是四位有效數(shù)字,左邊的兩個零不算,右邊的三個零都是有效數(shù)字.有效數(shù)字只有最末一位數(shù)是不可靠的.特別大或特別小的數(shù)字都要用科學(xué)計數(shù)法.如月地距離為3.84×108m是三位有效數(shù)字.鎢原子的半徑為1.37×10－10m也是三位有效數(shù)字.二、實驗思路1．實驗器材電磁打點計時器(或電火花計時器)、學(xué)生電源(電火花計時器使用220V、50Hz交流電源)、刻度尺、紙帶、復(fù)寫紙、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙.2．實驗步驟(1)把電磁打點計時器固定在桌子上,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.(2)把電磁打點計時器的兩個接線柱接到8V的低壓交流電源上.(3)接通電源開關(guān),用手水平拉動紙帶,使它在水平方向上運動,紙帶上就打下一系列點.3．?dāng)?shù)據(jù)處理(1)選取一條點跡清晰便于分析的紙帶.(2)把紙帶上能看得清的某個點作為起始點O,以后的點分別標(biāo)上A、B、C、D…作為“計數(shù)點”,如圖所示,依次測出O到A、A到B、B到C…之間的距離x1、x2、x3…4．實驗時應(yīng)注意的事項(1)實驗前,應(yīng)將打點計時器固定好,以免拉動紙帶時晃動,并要先輕輕試?yán)垘?應(yīng)無明顯的阻滯現(xiàn)象.(2)使用計時器打點時,應(yīng)先接通電源,待打點計時器打點穩(wěn)定后,再拉動紙帶.(3)手拉動紙帶時速度應(yīng)快一些,以防點跡太密集.(4)使用電火花計時器時,應(yīng)注意把紙帶正確穿好,墨粉紙盤位于紙帶上方,使用電磁打點計時器時,應(yīng)讓紙帶穿過限位孔,壓在復(fù)寫紙下面.(5)使用電磁打點計時器的,如打出點較輕或是短線,應(yīng)調(diào)整振針距復(fù)寫紙的高度.(6)打點計時器不能連續(xù)工作太長時間,打點之后應(yīng)立即關(guān)閉電源.(7)對紙帶進(jìn)行測量時,不要分段測量各段的位移,正確的做法是一次測量完畢(可先統(tǒng)一測量出各個測量點到起始測量點O之間的距離).讀數(shù)時應(yīng)估讀到毫米的下一位.

在測定速度的實驗中,使用打點計時器(用頻率為50Hz的交流電)測小車的速度,實驗得到的一條紙帶如圖所示,0,1,2,3,4是選用的計數(shù)點,每相鄰兩計數(shù)點間還有3個打出的點沒有在圖上標(biāo)出．圖中還畫出了實驗時將毫米刻度尺靠在紙帶上進(jìn)行測量的情況,讀出圖中所給的測量點的讀數(shù)分別是_______________、_______________、_______________和_______________.1,3兩點間的平均速度是_________

m/s,1,4兩點間的平均速度是_________m/s,2點的速度更接近于_________

m/s.典題3典例剖析10.00cm

12.60cm

22.60cm

30.00cm

0.625

0.725

0.625

解析：由毫米刻度尺可讀出0,1,3,4點的讀數(shù)分別是10.00cm,12.60cm,22.60cm,30.00cm.由題意知各計數(shù)點間的時間間隔Δt＝4×0.02s＝0.08s,由讀數(shù)可得1,3兩點和1,4兩點間的位移大小分別是Δx1＝22.60cm－12.60cm＝10.00cmΔx2＝30.00cm－12.60cm＝17.40cm思維升華：(1)利用平均速度來代替計數(shù)點的瞬時速度會帶來系統(tǒng)誤差.為減小誤差,應(yīng)取以計數(shù)點為中心的較小位移Δx來求平均速度.(2)分段測量計數(shù)點間的位移x會帶來誤差.減小此誤差的方法是一次測量完成,即一次測出各計數(shù)點到起始計數(shù)點O的距離,再分別計算出各計數(shù)點間的距離.3．如圖所示,這是用手拉動紙帶通過打點計時器得到的點跡,已知打點計時器所使用電源的周期為T,要計算打點計時器打E點時紙帶的瞬時速度,對點訓(xùn)練D

探究百米賽跑時運動員的速度自始至終不變嗎？如果有變化,你估計是怎樣變化的？某位運動員百米賽跑的成績是10.57s,按照你的估計畫出他在這段時間的v－t圖像的草圖.如果是沒有受過訓(xùn)練的同學(xué)跑百米,他的v－t圖像的形狀可能有什么不同？利用v－t圖像描述物體的運動情景導(dǎo)入提示：運動員是從靜止開始運動的,其速度在較短時間內(nèi)就能達(dá)到一個比較大的數(shù)值,然后一段時間內(nèi)速度大小雖有波動,但變化不大,直至完成百米賽跑.其v－t圖像可由圖甲表示.如果是沒有受過訓(xùn)練的同學(xué)跑百米,其速度的最大值較小,另外也不能較長時間維持比較大的速度,其v－t圖像可用圖乙表示.1．v－t圖像：用橫軸表示時間t,縱軸表示速度v,建立直角坐標(biāo)系.根據(jù)測量的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點,然后用平滑的曲線把這些點連接起來,即得到如圖所示的v－t圖像.要點提煉2．v－t圖像的應(yīng)用(1)由圖像能看出每一時刻對應(yīng)的瞬時速度,判斷速度大小的變化及其方向.(2)根據(jù)圖線斜率判斷物體的運動性質(zhì),斜率的絕對值越大,表示速度變化越快.如圖所示,①做勻速運動,②③都做變速運動,但運動方向相反,②的速度變化更快.(3)截距：v－t圖像的縱軸截距表示初始時刻物體的瞬時速度,橫軸截距表示物體速度為零的時刻.(4)圖線交點：兩條圖線相交,交點表示兩物體此時的瞬時速度相同.

圖1用打點計時器測小車瞬時速度時得到的一條紙帶的一部分,從0點開始按照打點的先后依次標(biāo)為0,1,2,3,4,5,6…現(xiàn)在量得0、1間的距離x1＝5.18cm,1、2間的距離x2＝4.40cm,2、3間的距離x3＝3.62cm,3、4間的距離x4＝2.78cm,4、5間的距離x5＝2.00cm,5、6間的距離x6＝1.22cm.(每0.02s打一次點)典題4典例剖析(1)在實驗中,使用打點計時器時應(yīng)先____________再____________(填“釋放紙帶”或“啟動電源”).(2)根據(jù)上面的記錄,計算打點計時器在打1、2、3、4、5點時小車的速度值并填在表中.啟動電源位置12345v/(m·s－1)________________________________________釋放紙帶2.40

2.01

1.60

1.20

0.81

(3)根據(jù)(2)中表格,在圖2中畫出小車的速度—時間圖像,并說明小車速度變化的特點.(3)描點并連線得小車的速度—時間圖像,如圖所示,由圖像可知,小車速度逐漸減小.思維升華：作圖像的規(guī)范要求(1)明確坐標(biāo)軸的意義并選取合理標(biāo)度,既要把數(shù)據(jù)標(biāo)注在圖像上,又要勻稱直觀.(2)圖像中的點要用平行于坐標(biāo)軸的虛線形象直觀地表示出其位置.(3)如果圖像是直線,要求盡可能多的點落在直線上,不在直線上的點應(yīng)均勻分布在直線兩側(cè).(4)如果圖像是曲線,物體在各個時刻都有速度,速度隨時間是連續(xù)變化的,觀察描出的點的分布特點,然后用平滑的曲線表示出速度隨時間變化的規(guī)律,這一過程稱為“擬合”.4．(多選)某同學(xué)出門乘坐公交車去學(xué)校參加期末考試,公交車出發(fā)加速,飛速地奔馳著,到站減速.如果將公交兩站間的行駛進(jìn)行簡化,v－t圖像如圖所示,則下列說法正確的是

(

)對點訓(xùn)練A．圖像OA段表示物體的速度均勻增大B．圖像AB段表示物體靜止C．在0～3s內(nèi)與6～9s內(nèi)物體的運動方向相同D．在6～12s內(nèi)物體的運動方向發(fā)生變化CD

解析：圖像OA段表示物體的速度在增大,但是速度增大的快慢程度不同,故A錯誤；圖像AB段表示物體做勻速直線運動,故B錯誤；在0～3s內(nèi)與6～9s內(nèi)速度均為正值,則物體的運動方向相同,故C正確；根據(jù)圖像可知,6～9s內(nèi)物體向正方向運動,9～12s內(nèi)物體向反方向運動,故D正確.案例B

1．現(xiàn)在很多人手機(jī)上都有能記錄跑步數(shù)據(jù)的軟件,如圖所示是小寶跑步時軟件截圖,根據(jù)圖中信息,下列選項正確的是

(

)A．“6.06千米”指的是該同學(xué)的位移B．平均配速“5′18″”指的是平均速度C．運動時間“00：32：07”指的是時刻D．這位跑友平均每跑1千米用時約317sD

2．超級高鐵(又稱“膠囊高鐵”)利用磁懸浮技術(shù)將列車“漂浮”在真空管道中,由于沒有摩擦,可獲取遠(yuǎn)大于目前高鐵的運行速度.世界上第一個商業(yè)“膠囊高鐵”將于2020年在阿聯(lián)酋的阿布扎比運行.在某次測試中,“膠囊高鐵”在一個曲線路段加速行駛了9.6公里,用時28.8s,達(dá)到了最高速度1500km/h.則下列說法正確的是

(

)A．“1500km/h”指的是平均速度B．在加速過程中,膠囊高鐵的平均速度是1200km/hC．由于膠囊高鐵與軌道不接觸,軌道對其彈力為零,因此膠囊高鐵所受重力也為零D．在加速過程中,超級高鐵的平均速率為1200km/hD

3．下列說法正確的是

(

)A．甲圖是高速上的指示牌,上面的“77km”“100km”等指的是位移B．乙圖是高速上的指示牌,上面的“120”“100”等指的是平均速度C．丙圖是汽車上的時速表,上