【创新设计】高中物理 1.4 运动快慢与方向的描述教学案 教科版必修1.doc

1.4 运动快慢与方向的描述目标定位1.理解速度的概念，领会其矢量性.2.能区分平均速度和瞬时速度，会用平均速度公式进行相关的计算.3.掌握测瞬时速度的方法，会用打出的纸带求瞬时速度.4.会用图象表示速度随时间变化的规律一、速度1定义：物体运动的位移跟发生这段位移所用时间的比值2公式：v.3单位：米每秒，符号是m/s或ms1.常用单位还有千米每小时(km/h或kmh1)、厘米每秒(cm/s或cms1)等.4矢量性：速度是矢量，速度的方向就是物体运动的方向想一想：运动的物体位移越大，速度越大吗？答案速度等于物体发生的位移与发生这段位移所用时间的比值，由于不知道时间长短，所以无法确定物体运动的快慢二、平均速度1匀速直线运动和变速直线运动(1)匀速直线运动：物体在任何相等时间内的位移都相等(2)变速运动：物体在相等时间内的位移不相等2平均速度(1)定义：做变速运动的物体其发生的位移跟发生这段位移所用时间的比值，叫做平均速度(2)公式：.(3)物理意义：粗略(填“粗略”或“精确“)地描述物体在t时间内运动的快慢和方向(4)矢量性：平均速度是矢量，方向与t时间内位移的方向相同三、学生实验：用打点计时器测量平均速度1(阅读课本并查找相关资料)了解打点计时器(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：工作电压：220 v交流电源；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)电磁打点计时器：工作电压：6_v以下的交流电源；原理：接通交流电源后，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便振动起来，带动其上的振针上下振动这时，如果纸带运动，振针就通过复写纸在纸带上留下一行点迹(4)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50 hz，计时器每隔0.02_s打一次点2打点计时器测平均速度用刻度尺测出n个点之间的间距x，n个点之间的时间t(n1)0.02 s，则平均速度v.四、瞬时速度瞬时速度：运动物体在某一时刻或某一位置的速度它可以精确(填“粗略”或“精确”)地描述物体运动的快慢瞬时速度的大小称为瞬时速率，简称速率五、速度时间(vt)图象1vt图象以速度为纵轴，以时间为横轴，建立一个平面直角坐标系，在该坐标系中画出物体的速度随时间的变化关系，该图象就是速度时间图象(vt图象)，简称速度图象2匀速直线运动的vt图象是与横轴平行的直线运动物体在时间t内的位移xvt，在vt图象中就对应着边长分别为v和t的一块矩形面积.一、对速度的准确认识1对概念的理解(1)速度是表示物体运动快慢的物理量，是物体的位移与所用时间的比值；而不再是初中所学的路程与时间的比值(2)速度越大，表示物体运动的越快，其位置变化也越快2对表达式的理解：(1)公式v中，x是物体运动的位移，不是指路程(2)公式v是速度的定义式，用比值定义法定义的，不能认为v与位移成正比、与时间成反比3矢量性：速度有大小、方向比较两个速度是否相同时，既要比较其大小是否相等，又要比较其方向是否相同例1下列关于速度的说法正确的是()a速度是描述物体位置变化的物理量b速度大小不变的运动是匀速直线运动c因为23，所以2 m/s3 m/sd速度的方向与物体运动的方向一致解析位移是描述物体位置变化的物理量，速度是描述物体运动快慢的物理量，a错误；匀速直线运动是速度的大小和方向都不变的运动，b错误；速度是矢量，正、负号表示方向，绝对值表示大小，c错误；速度的方向与物体运动的方向一致，d正确答案d二、平均速度和瞬时速度的区别和联系1平均速度(1)物理意义：反映一段时间内物体运动的平均快慢程度，与一段位移或一段时间间隔相对应(2)大小：由公式计算得出；计算时一定要指明是哪一段时间或哪一段位移内的平均速度(3)方向：与该段过程的位移方向相同，与运动方向不一定相同2瞬时速度(1)物理意义：精确描述物体运动的快慢和方向，与某一时刻、某一位置相对应(2)大小：当t非常非常小时v为瞬时速度汽车速度计显示的速度是瞬时速度(3)方向：该时刻物体运动的方向3平均速度与瞬时速度的联系(1)在匀速直线运动中，平均速度和瞬时速度相等(2)当位移足够小或时间足够短时，可以认为平均速度就等于瞬时速度(3)瞬时速度总为零时，平均速度一定为零；平均速度为零时，瞬时速度不一定为零例2下列关于平均速度和瞬时速度的说法正确的是()a平均速度，当t充分小时，该式可表示t时刻的瞬时速度b匀速直线运动的平均速度等于瞬时速度c瞬时速度和平均速度都可以精确描述运动的快慢d只有瞬时速度可以精确描述运动的快慢解析由平均速度定义式可知，当t足够小，甚至趋近于零时，该式可表示t时刻的瞬时速度，a正确；匀速直线运动的速度不变，各段时间内的平均速度均等于瞬时速度，b正确；平均速度只能粗略反映一段时间内物体运动的快慢程度，而瞬时速度能精确地描述物体在某一时刻或某一位置运动的快慢及方向，c错误，d正确答案abd借题发挥(1)平均速度与瞬时速度的大小无必然关系，平均速度大的物体，其瞬时速度不一定大；平均速度为零的物体，其瞬时速度也可能很大(2)在匀速直线运动中，物体的平均速度等于瞬时速度，而在其他运动中，物体的平均速度一般不等于其瞬时速度针对训练2013年9月底台风“玉兔”来袭，气象台对“玉兔”台风预报是：风暴中心以18 km/h左右的速度向西北方向移动，在登陆时，近中心最大风速达到33 m/s报道中的两个速度数值分别是指()a平均速度，瞬时速度b瞬时速度，平均速度c平均速度，平均速度d瞬时速度，瞬时速度解析平均速度对应的是一段时间或一段位移，而瞬时速度对应的是某时刻或某位置，18 km/h指的是台风向西北方向移动一段时间或一段位移的平均速度，33 m/s指的是台风登陆时刻的瞬时速度故a正确答案a三、平均速度、平均速率和速率的比较1平均速度：在某段时间内的位移与发生这段位移所用时间的比值；其表达式为：平均速度.(注意平均速度的大小就叫平均速度的大小，没有其他名称)2平均速率：路程与时间的比值，即：平均速率.3速率：瞬时速度的大小4区别与联系：(1)因为位移不大于路程，所以平均速度小于等于平均速率，只有在单方向直线运动中，平均速度的大小才等于平均速率(2)瞬时速度的大小叫做瞬时速率，但是平均速度的大小不是平均速率例3一辆汽车从甲地沿平直的公路以v136 km/h的速度经过2 h到达乙地，休息了4 h后，又沿原路返回，以v254 km/h的速度运动了3 h越过乙地到达丙地求全程的平均速度和平均速率解析汽车全程的位移大小为xv2t2v1t1543 km362 km90 km，全程所用时间为t2 h4 h3 h9 h，故平均速度大小 km/h10 km/h，方向是由甲地指向丙地；汽车全程的路程：xv2t2v1t1543 km362 km234 km，所以平均速率为v km/h26 km/h.答案平均速度大小为10 km/h，方向是由甲地指向丙地平均速率为26 km/h四、实验原理、实验操作及纸带的应用例4(20132014桂林高一期中)用打点计时器可测纸带运动的时间和位移下面是没有按操作顺序写的不完整的实验步骤，按照你对实验的理解，在各步骤空白处填上适当的内容，然后按实际操作的合理步骤，将各步骤的字母代号顺序写在空白处a在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线，导线的另一端分别接在低压_(填“交流”或“直流”)电源的两个接线柱上b把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过_(填“插孔”或“限位孔”)，并压在_(填“白纸”或“复写纸”)下面c用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离x.d切断电源，取下纸带，如果共有6清晰的点，则这段纸带记录的时间t_.e打开电源开关，再用手水平地拉动纸带，纸带上打下一系列小点f利用公式计算纸带运动的平均速度实验步骤的合理顺序是_解析打点计时器使用交流电；把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过限位孔，并压在复写纸下面；若打6个点，则有(61)个时间间隔，故这段纸带记录的时间t0.02(61)s0.1 s；实验步骤的排列一般要先安装器材然后进行实验的思路进行，故实验步骤的合理顺序是baedcf.答案交流限位孔复写纸0.1 sbaedcf例5(20132014海南文昌高一段考)某同学在“用打点计时器测速度”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出a、b、c、d、e、f、g共7个计数点其相邻点间的距离如图131所示，每两个相邻的测量点之间的时间间隔为0.10 s(本题计算结果均保留3位有效数字)图131(1)在实验中，使用打点计时器操作步骤应先_再_(选填“释放纸带”或“接通电源”)(2)每两个计数点间还有_个点没有标出(3)试根据纸带上各个计数点间的距离，每隔0.10 s测一次速度，计算出打下b、c、d三个点时小车的瞬时速度，并将各个速度值填入下表vbvcvdvevf数值(m/s)0.6400.721(4)将b、c、d、e、f各个时刻的瞬时速度标在如图132所示的直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线图132解析(1)在实验中，使用打点计时器操作步骤应先接通电源，再释放纸带；(2)每两个计数点间还有n114个点没有标出(3)vb m/s0.400 m/s；vc m/s0.479 m/s；vd m/s0.599 m/s.(4)图线如下：答案(1)接通电源释放纸带(2)4(3)0.4000.4790.559(4)见解析五、图象法表示物体的速度例6如图133所示，是某质点做直线运动的vt图象，试回答：图133(1)ab、bc、cd段质点分别做什么运动？(2)质点在4 s末的速度多大？解析(1)根据题中vt图象可知在ab段速度随时间不断增加，所以ab段表示质点做加速运动；在bc段速度不随时间而变化，所以bc段表示质点做匀速运动；在cd段速度随时间不断减少，所以cd段表示质点做减速运动(2)质点在4 s末的速度由题中vt图象可知是15 m/s.答案(1)ab段表示质点做加速运动；bc段表示质点做匀速运动；cd段表示质点做减速运动(2)15 m/s对速度的理解1下列关于速度的说法正确是()a速度是描述物体位置变化快慢的物理量b速度是标量c公式v适合于任何形式的运动d物体做匀速直线运动时，速度与运动的位移成正比，与运动的时间成反比解析速度是描述物体位置变化快慢(运动快慢)的物理量，速度的定义式v对任何运动都成立，a、c正确；速度是矢量，既有大小又有方向，b错误；匀速直线运动的速度与物体的位移和时间均无关，d错误答案ac瞬时速度、平均速度、瞬时速率的比较2(2013四川宜宾期中)直线运动中，下列关于瞬时速度、平均速度、瞬时速率的说法中正确的是()a瞬时速度是物体在某一时刻或某一位置时的速度b平均速度是物体在某一段时间内速度的平均值c运动方向不变时，瞬时速率就是平均速度的大小d平均速度是指物体通过的路程与对应时间的比值解析平均速度不是物体在某一段时间内速度的平均值，而是物体通过的位移与对应时间的比值，只有匀速直线运动中瞬时速率才等于平均速度的大小，故只有a对答案a32013年10月11日，天津举行了第六届东亚运动会，在女子4200米自由泳接力比赛中，中国队以8分06秒06的成绩夺得冠军，如图134所示，中国队之所以能够取得这个项目的冠军，取决于她们在800米中()图134a平均速率大 b平均速度大c冲刺时的瞬时速度大 d某一时刻的瞬时速度大解析4200米自由泳接力比赛的总路程一定，哪队游完总路程所用的时间短，哪队获胜，也就是路程与时间的比值大，即平均速率大答案a4汽车以36 km/h的速度从甲地匀速行驶了30 km到达了乙地，如果汽车从乙地返回仍做匀速直线运动以72 km/h的速度行驶了20 km到达了丙地，那么汽车全程的平均速度和平均速率分别为多少？解析汽车全程的位移大小为xx2x130 km20 km10 km，全程所用时间为：tt2t1hhh，故平均速度大小 km/h9 km/h，方向是由甲地指向丙地；汽车全程的路程：xx2x130 km20 km50 km，所以平均速率为v km/h50 km/h.答案9 km/h，方向是由甲地指向丙地50 km/h纸带的应用5打点计时器所用电源的频率为50 hz，某次实验中得到一条纸带，用毫米刻度尺测量情况如图135所示，纸带上a、c两点对应的时间为_s，纸带在a、c间的平均速度为_ m/s.在a、d间的平均速度为_m/s.二者之间b点的瞬时速度更接近于_m/s.图135解析由题意知，相邻两点间的时间间隔为0.02 s.a、c间对应的时间为0.022 s0.04 s.a、d间的距离为25.5 mm0.025 5 m.a、c间的距离为14.0 mm0.014 0 m.由公式v得vac m/s0.35 m/s，vad m/s0.43 m/s.b点的瞬时速度更接近于a、c间的平均速度，即vb0.35 m/s.答案0.040.350.430.35对vt图象的理解6如图136所示是甲、乙两个物体运动的vt图象，至少从以下三个方面分别说明它们的