20132014学年高中物理人教版必修一配套课件 第1章 3 运动快慢的描述速度（ 2013高考）

3 运动快慢的描述速度 一、坐标与坐标的变化量 1.直线坐标轴上每一点的数值表示该点的_，两个坐标的 差值表示坐标的_。 坐标 变化量 2.位移 如果物体沿直线运动，以这条直线为x坐标轴，则位移用 _表示，即x=_，x的大小表示位移的 _，x的正负表示位移的_，如图。 坐标的变化量 大小方向 x2x1 3.时间 在时间轴上坐标的变化量表示_，即t=_。 时间 t2t1 二、速度 1.物理意义 是表示物体_的物理量。 2.定义 位移x跟发生这段位移所用时间t的_，用v表示。 3.定义式 v=_ 运动快慢 比值 4.单位 国际单位制中是_，常用单位还有km/h、cm/s等。1 m/s _km/h。 5.矢标性 速度是矢量，其方向就是物体的_。 6.速度的大小在数值上等于物体在_内发生的位移。 m/s 3.6 运动方向 单位时间 三、平均速度和瞬时速度 1.平均速度 (1)物理意义：平均速度反映物体在某段时间内运动的_快 慢，能_地描述物体运动的快慢。 (2)概念:运动物体在_内的位移与发生这段位移所用 时间的比值。 (3)公式:v= 。 (4)矢标性：是矢量，方向与t时间内发生的_的方向 相同。 平均 粗略 某段时间 位移x 2.瞬时速度 (1)物理意义：瞬时速度反映的是物体在某一时刻(或经过某一 位置)时运动的快慢，能_地描述物体运动的快慢。 (2)概念：运动物体在_或经过_的速度。 (3)匀速直线运动：_保持不变的运动，在匀速直线运 动中，平均速度与瞬时速度_。 (4)速率：瞬时速度的_。 精确 某一时刻某一位置 瞬时速度 相等 大小 一、判一判 1.发生位移越大的物体，速度一定越大。( ) 2.平均速度即速度的平均值。( ) 3.平均速度可以与瞬时速度相等。( ) 4.瞬时速率就是瞬时速度。( ) 提示：1.。由公式v= 可知，速度大小与位移及时间两个 因素有关，位移大，速度不一定大。 2. 。平均速度是运动物体在某段时间内的位移与发生这段 位移所用时间的比值，不是速度的平均值。 3.。当物体做匀速直线运动时，平均速度与瞬时速度相等。 4.。瞬时速率是瞬时速度的大小。 二、选一选 下列选项中所说的速度指平均速度的是( ) A.2012年伦敦奥运会百米冠军博尔特以10.5 m/s的速度冲刺 B.高速列车时速最高可达300 km/h，从北京到上海最短时间只 需4小时48分 C.客车以70 km/h的速度从青岛开往济南 D.子弹射出枪膛的瞬间速度可达800 m/s 提示：选C。A、D选项中是某一位置的速度，是瞬时速度，B项 中300 km/h不是从北京到上海全程的平均速度，C选项中是某 一段位移内的速度，是平均速度，所以C正确。 三、想一想 瞬时速率是瞬时速度的大小，平均速率也一定是平均速度的大 小吗？ 提示：不一定。平均速度是运动物体在某段时间内的位移与发 生这段位移所用时间的比值，平均速率是运动路程与所用时间 的比值，当物体运动的初末位置相同时，位移为零，由于路程 不小于位移，所以平均速率也不小于平均速度的大小，只有当 物体做单向直线运动时，平均速率才等于平均速度的大小。 主题一 坐标与坐标的变化量 【情境探究】京沪高铁济南到天津段可以看作是直线，如表为 从上海虹桥始发的G126列车15:06从济南西到天津南的运行时 刻表。 试结合上述材料讨论： 名称到站离站停留距虹桥路程 济南西15：0415：062 min912 km 德州东15：3015：322 min1 004 km 天津南16：1616：171 min1 196 km (1)假如我们以铁路为x轴，济南西为原点，济南到天津方向为 正方向，试在坐标轴上标出t1=15：32、t216：16列车的位 置坐标，并求出列车坐标的变化量x。 提示：因为是以济南西为坐标原点， 所以列车在德州东的坐标x1=1 004 km -912 km=92 km,在天津南的坐标x2= 1 196 km-912 km=284 km，列车的位置坐标如图坐标的变化量 x=x2-x1=284 km-92 km=192 km。 (2)如果列车从天津南开往济南西，那么它从天津南到德州东 的坐标变化量是多少？我们是不是可以用坐标的变化量表示位 移？ 提示：如果从天津南开往济南西，则列车从天津南到德州东的 坐标变化量x=-x=-192 km；所以位移可以用坐标变化量 来表示，坐标变化量的大小表示位移的大小，正、负表示位移 的方向。 (3)试总结物体的运动方向和位移方向有什么关系？ 分析：当物体做单向的直线运动时，物体的运动方向与位移方 向_。 相同 【知识点睛】坐标与坐标变化量的四点说明 (1)直线坐标系上的点表示坐标，坐标的变化量为末位置的坐 标减去初位置的坐标。 (2)直线坐标系坐标的变化量x0，表示质点沿x轴正方向运 动；x0，表示质点沿x轴负方向运动。 (3)当物体做单向的直线运动时，坐标的变化量即位移，其大 小表示位移的大小，正、负表示位移的方向，物体运动的方向 与位移的方向相同。 (4)当直线坐标轴为时间轴时，坐标表示时刻，坐标的变化量 即为时间，t=t2-t1。 【误区警示】物体的位移方向、运动方向及坐标轴方向的关系 (1)物体的运动方向与物体的位移方向可能相同，也可能相 反，还有可能成一定夹角。 (2)物体在坐标轴上运动时可以有两个方向，既可能与坐标轴 正方向相同，也可能与坐标轴正方向相反，所以物体的运动方 向与坐标轴正方向不一定相同。 【典例1】一个质点在x轴上运动,其位置坐标如表。 (1)该质点在2 s内的位移是多少?质点运动方向如何? (2)该点在第5 s内的位移是多少?质点运动方向如何? t/s012345 x/m20-4-1-76 【解题指南】解答本题要把握以下两点： (1)直线运动中，位移即坐标变化量，用末位置坐标减去初位 置坐标。 (2)根据位置坐标的变化确定质点的运动方向。 【解析】(1)由表可知： t=0时刻质点的位置坐标为x0=2 m, t=2 s时刻质点的位置坐标为x2=-4 m， 所以2 s内质点的位移 x=x2-x0=-4 m-2 m=-6 m。 即2 s内的位移大小为6 m，方向沿x轴负方向，运动方向沿x轴 负方向。 (2) 第5 s内的位移就是从第4 s末到5 s末的位移， 第4 s末的位置坐标x4=-7 m， 第5 s末的位置坐标x5=6 m, 所以x=x5-x4=6 m-(-7 m)=13 m， 即第5 s内的位移为13 m, 方向沿x轴正方向，运动方向沿x轴 正方向。 答案：(1)6 m 沿x轴负方向 (2)13 m 沿x轴正方向 【变式训练】一个人从A点出发沿直线到达C点后再返回到B点 静止，如图，已知AC80 m，BC=30 m，则他走完全程所通过 的路程为_,他的位移为_,位移的方向为_。 【解析】根据题意建立直线坐标系，以A点为坐标原点，沿AC方向为x轴正 方向，如图所示：xA=0，xB=50 m，xC=80 m。 则他走完全程位移为x=xB-xA=50 m，位移的方向沿x轴的正方向，即由A指 向B，路程为AC+BC=80 m+30 m=110 m。 答案:110 m 50 m 由A指向B 主题二 速度 【情境探究】以下是自行车、公共汽车和飞机做直线运动的初、末位置坐标 及所用时间。 初始位置 /m 经过时间 /s 末位置/m 自行车沿平直道路行 驶 020100 公共汽车沿平直道路 行驶 010100 飞机在天空直线飞行500102 500 试根据表中数据讨论： (1)如何比较自行车和公共汽车运动的快慢？ 提示：自行车与公共汽车通过的位移相同，所用时间短的运动 得快，所以公共汽车比自行车运动得快。 (2)如何比较公共汽车与飞机运动的快慢？ 提示：公共汽车与飞机经过的时间相同，通过位移大的运动得 快，所以飞机比公共汽车运动得快。 【知识点睛】 1.关于速度的两点说明 (1)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，方向即物体的运动方向。 (2)速度是描述物体运动快慢的物理量，其 也叫物体位 置的变化率，速度越大，表示物体运动得越快，其位置变化得 也就越快。 2.比值定义法 所谓比值定义法,就是用两个物理量的“比”来定义一个新的 物理量的方法。一般地，被定义的物理量往往是反映物质最本 质的属性，不随定义所用的物理量的改变而改变。 【典例2】(2013沈阳高一检测)关于物体运动快慢的比较， 以下判断正确的是( ) A.物体在运动中所用的时间越少，速度就越大 B.通过的位移越长，则速度就越大 C.通过相同的位移所用的时间越多，速度就越小 D.速度越大的物体，运动得越快 【解题指南】解答本题要把握以下两点： (1)速度是位移与发生这段位移所用时间的比值，与位移和时 间两个因素有关。 (2)速度的物理意义是描述物体运动的快慢。 【解析】选C、D。由速度公式 可知，物体速度的大小 由位移和时间共同决定，所以A、B错误，C正确；速度是描述 物体运动快慢的物理量，D正确。 【变式训练】(2013南宁高一检测)甲、乙两质点在同一直线 上匀速运动，取向右为正方向，甲质点的速度为2 m/s，乙质 点的速度为4 m/s，则可知( ) A.乙质点的速度大于甲质点的速度 B.因为24，所以甲质点的速度大于乙质点的速度 C.这里正、负号的意义是表示运动的方向 D.若甲、乙两质点同时由同一点出发，则10 s时，甲、乙两质 点相距60 m 【解析】选A、C、D。速度是矢量，其正、负号表示的是方 向，不表示大小，所以A、C正确，B错误；两质点向相反的方 向运动，10 s时甲的位移为20 m，乙的位移为40 m，所以两 质点相距60 m，D正确。 主题三 平均速度和瞬时速度 【情境探究】9月8日凌晨，2012年国际田 联钻石联赛最终战比利时布鲁塞尔站 比赛中，伦敦奥运会冠军、美国选手阿里 斯梅里特以12秒80获得男子110米栏冠 军，并打破世界纪录。 试根据上述情境讨论： (1)梅里特110 m内的速度是多少？意义是什么？ 提示：由速度公式 可以求得，梅里特在110 m内的速度 为8.59 m/s，这个速度反映了梅里特在110 m内的平均快慢程 度，称为平均速度。 (2)他在实际奔跑中速度是否恒为 能否用这个速度精确描述梅里特在110 m内的运动情况？ 提示：梅里特在起跑、跨栏、冲刺等各个位置的速度显然是不 同的，梅里特做的是变速运动，所以8.59 m/s只能粗略地描述 梅里特在110 m内运动的平均快慢情况，不能精确地描述梅里 特的实际运动。 (3)要测量梅里特在跨第6个栏时的速度，我们可以采用什么方 法，如何测量？ 提示：用公式 计算出的是平均速度，但当时间取得很小 很小时，就可以认为 是物体在某一位置或某一时刻的瞬时 速度，这种方法称为极限法，所以要测量梅里特在跨第6个栏 时的速度，可以在第6个栏旁放置一光电门，用以测量梅里特 通过光电门的时间t，再测出梅里特的身厚x，用 即可 作为梅里特通过第6个栏时的速度。 【知识点睛】 1.两种速度与两种速率的比较 平均速度瞬时速度平均速率瞬时速率 定 义 运动质点的 位移与时间 的比值 运动质点在 某一时刻(或 某一位置)的 速度 运动质点的 路程与时间 的比值 瞬时速度的 大小 方 向 有方向，矢 量 有方向，矢 量 无方向，标 量 无方向，标 量 意 义 粗略描述物 体运动的快 慢 精确描述物 体运动的快 慢 粗略描述物 体运动的快 慢 精确描述物 体运动的快 慢 对 应 某段时间(或 位移) 某一时刻(或 某一位置) 某段时间(或 路程) 某一时刻( 或某一位置 ) 2.平均速度与瞬时速度的联系 (1)当位移足够小或时间足够短时，可以认为瞬时速度就等于 平均速度。 (2)在匀速直线运动中，瞬时速度保持不变，所以任意一段时 间内的平均速度等于任一时刻的瞬时速度。 【误区警示】理解平均速度的四个误区 误区1：平均速度即物体速度的平均。平均速度是运动物体的 总位移与总时间的比值，不是速度的平均值。 误区2：平均速度的方向与物体运动方向相同。平均速度的方 向与位移方向相同，与运动方向不一定相同，但瞬时速度的方 向一定与运动方向相同。 误区3：平均速度的大小由瞬时速度大小决定。平均速度与瞬 时速度的大小没有必然联系，瞬时速度大的物体，平均速度不 一定大。 误区4：平均速度的大小即平均速率。平均速率是运动物体的 路程与所用时间的比值，与平均速度大小是两个完全不同的概 念，由于一般情况下物体运动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，只有当物体做单向直线 运动时，二者大小才相等。 【典例3】用同一张底片对着小球运动的路径每隔 拍一次 照，得到的照片如图所示。小球从B位置到C位置的平均速度是 _m/s，小球从B位置到D位置的平均速度是_m/s，B位 置的速度更接近于_m/s。 【解题指南】解答本题要把握以下三点： (1)平均速度对应于某一段位移或某一段时间。 (2)平均速度用位移与所用时间的比值计算。 (3)当时间取得较短时，可认为瞬时速度等于平均速度。 【解析】B、C间小球的位移是x1=2.0 cm，时间为 即0.1 s。 所以B、C间小球的平均速度 B、D间小球的位移是x2=2.5 cm， 时间为 即0.2 s。 所以B、D间小球的平均速度 从闪光照片可看出小球的运动是越来越慢，从B向后取时间越长，其平均速度 越小，因此0.2 m/s更接近于B位置的速度。 答案：0.2 0.13 0.2 【变式训练】下列对速率和速度的说法中正确的是( ) A.平均速率就是平均速度 B.瞬时速率是指瞬时速度的大小 C.匀速直线运动中任何一段时间内的平均速度都相等 D.瞬时速度和平均速度都能精确描述物体的运动 【解析】选B、C。平均速率和平均速度是两个不同的概念， A错误；瞬时速率就是瞬时速度的大小，B正确；匀速直线运 动中，瞬时速度恒定，所以任何一段时间内的平均速度都相 等,C正确；平均速度只能粗略地描述物体的运动，故D错误。 1.(基础理论辨析题)下列各种对速率和速度的说法中，正确的 是( ) A.直线运动物体的坐标变化量既表示位移大小，又表示位移方 向 B.物体的速度与通过的位移成正比 C.物体运动得越快，物体的速度越大 D.平均速度的方向与物体的运动方向相同 E.平常说的速度就是指瞬时速度 F.某物体如果在某段时间内的瞬时速度都为零，则物体在这段 时间内一定静止 G.瞬时速率是瞬时速度的大小，平均速率是平均速度的大小 H.平均速率一定不小于平均速度的大小 【解析】选A、C、F、H。