高中物理备课资料卡 运动快慢的描述---速度（速度与平均速度）素材

用心 爱心 专心1 知识点名称知识点名称 运动快慢的描述运动快慢的描述 速度速度 沪科 K 怎样描述运动的快慢怎样描述运动的快慢 一一 三维目标三维目标 鲁科 J 1 知道物体运动的快慢即位置变化的快慢可以用平均速度和瞬时速度来描述 理解平均速度和瞬时速度 知道瞬时速度的大小简称为速率 鲁科 J 2 初步了解和体会极限思想和方法在建立瞬时速度概念时的作用 知道平均速度和瞬时速度在描述运动 快慢方面的区别和联系 鲁科 J 3 知道速度是矢量 速度的方向表示物体运动的方向 1 人教 J 了解物体做变速直线运动的特征 理解平均速度的概念 理解瞬时速度的概念 2 人教 J 培养学生观察 概括 推理的能力 3 人教 J 渗透科学方法的教育和德育思想教育 过程与方法过程与方法 鲁科 J 通过速度建立过程 学习运用比值法 近似法 微元法 极限法等科学研究方法 训练学生的思维 情感态度与价值观情感态度与价值观 鲁科 J 领略自然界运动世界的奇妙与和谐 发展认识物质运动的好奇心与求知欲 鲁科 J 通过 神舟 5 号和上海 磁悬浮列车 等介绍 让学生关心科技发展现状与趋势 培养爱国主义的情 感和振兴中华的使命感和责任感 重难点知识重难点知识 鲁科 J 1 本节的重点是对平均速度 瞬时速度理解 但是教学中要切忌 灌输 和对定义的 死记硬背 要 特别重视概念的引入和建立过程的教学 人教 J 平均速度和瞬时速度 内容结构概述内容结构概述 鲁科 J 物体在做机械运动时 位置的变动有快有慢 为了粗略地描述物体在一段位移或一段时间内的位置变动 的快慢 教材引出了平均速度 为了精确地描述物体在某一时刻或某一位置的运动快慢 教材引出了瞬时速度 在引 入 r 速度概念后 紧接着引出 r 下面问题 用什么来描述物体速度变化的快慢呢 答案是加速度 速度和加速度就构 成了本章第 3 节的内容 教材中设置了二个信息窗 某些物体的平均速度 速度计 体现物理知识来源于生活 有利 于学生对平均速度 瞬时速度和加速度的感性认识 教材中图 2 23 和图 2 24 是为 r 加深对瞬时速度的建立过程的 理解而设置的 通过学习 让学生体验科学研究的方法 体会微元法和极限思想在物理学中的作用 这里体现了过程 与方法的培养目标 鲁科 J 综上所述 本章从机械运动的描述入手 引出了参考系 空间位置的描述 时间的描述 质点 位移 平均速度 瞬时速度和加速度 一环紧扣一环 体现了教材的系统性和顺序性 其落脚点又都是运动的描述 突出了 本章的主题 以上编写思路 不仅有利于教师的教学 而且有利于学生的学习 鲁科 J 需要说明的是 运动是自然界最常见 也最直观的现象 因此 高中物理教材从物体运动的描述开始 既体现了物理来源于生活的基本理念 又加强了与初中知识的联系 鲁科 J 从初中物理到高中物理有一个大的台阶 在教学中 能否让学生成功地跨越这一台阶 对学生学习高中 物理起着关键的作用 除绪论外 本章是高中物理的启蒙课 要注意初中物理和高中物理两者之间的梯度 既要在初 中基础上有所提升 又要特别注意学习的难度和深度 不能让学生萌发高中物理特别难学的感慨 挫伤学生学习物理 的积极性 提高学生的学习兴趣 保持学生高度的学习热情 这是高中物理教师所必须做到的 人教 J 教材进一步说明如何用坐标和坐标的变化量来表示质点的位置和位移 为速度概念的叙述作好准备 教材的重点是速度 从平均速度引人 通过极限的思维方法过渡到瞬时速度 说明瞬时速度表示物体在时刻 t 的速度 教材最后说明速度的应用 特别以 STS 栏目形式从一个侧面说明速度与社会发展的关系 教学建议教学建议 用心 爱心 专心2 鲁科 J 1 本节的重点是对平均速度 瞬时速度和加速度的理解 但是教学中要切忌 灌输 和对定义的 死 记硬背 要特别重视这三个概念的引入和建立过程的教学 鲁科 J 2 建议采取下列简单探究的方法引入和建立 平均速度 的概念 第一步教师提出问题 物体做机械 运动时位氍发生了变化即发生了位移 但运动的快慢如何描述 第二步 具体讨论两种简单情况的运动快慢的描述方 法 位移相同时比较其时间 运动时间相同时比较其位移 第三步 如果位移和时间都不相同时采用位移与时间的比 值来描述 比值越大 说明运动越快 反之越慢 水到渠成之时 教师再告诉学生 位移与时间的比值就叫平均速度 这样 学生既知道了为什么要引入平均速度 理解 rr 平均速度的概念 又了解了比值定义法 体会到了比值定义法 在科学研究中的作用 鲁科 J 教师要很好地运用好教材中的图 2 22 和表 2 3 要让学生真正理解 计算平均速度时 必须明确求的 是哪一段时间或哪一段位移内的平均速度 在这节课内 教师是否要补充一些较复杂的求平均速度的问题 要根据学 生情况而定 教学建议教学建议 鲁科 J 位移是了解速度 加速度 功等概念的基础 要注意位移的引入 首先提出问题 如何描述物体的位置 变化 然后在复习初中学习过的路程 分析讨论得出用路程来描述物体的位置变化存在着一些困难的情况下 才能 引入位移 并要体现用位移来描述位置变化的优点 可以以跳远或投铅球等为例 由于学生对路程的概念印象深刻 从某种意义上说 会干扰对位移概念的理解 通过具体实例 采取讨论的形式 让学生知道位移与路程的区别和联系 位移是从初始位置指向末位置的有向线段 而路程是物体运动轨迹的长度 位移与运动的路径无关 而路程与运 动的路径有关 位移是矢量 而路程是标量 一般情况下 路程与位移的大小不相等 只有当物体做单向直线运 动时 两者才相等 导语引入导语引入 沪科 J 课题引入 可利用本章序言中欧阳中石描述飞船快捷的诗句 转瞬翔天过太空 其中含有时间和位移 与物理学描述物体的运动不谋而合 沪科 J 课题引入 对物体的运动可从多角度进行描述 前面我们介绍了诗人以文学语言 物理学中用公式 数学语言 对运动的描述 物理学中还可用图像对运动作出描述 就像我们在前 一节的 课题研究 中所做的那样 这些图像能形象化地反映物体运动的规律 帮助我们深化对 运动的认识 知识点讲解知识点讲解 人教人教 K K 速度速度 不同的运动 位置变化的快慢往往不同 也就是说 运动的快慢不同 要比较物体运动的快慢 可以有两种方法 一种是相同时间内 比较物体运动位移的大小 位移大 运动得快 例如 自行车在 30min 内行驶 8km 汽车在相同 时间内行驶 50km 汽车比自行车快 另一种是位移相同 比较所用时间的长短 时间短的 运动得快 例如 百米赛 跑 目前男子百米世界记录是 9 78s 而某位同学跑完 100m 用了 13 5s 这位同学跑 得慢些 那么 怎样比较汽车与百米赛跑运动员的快慢呢 这就要找出统一的比较标准 物 理学中用位移与发生这个位移所用时间的比值表示物体运动的快慢 这就是速度 velocity 通常用字母v代表 如果在时间t 内物体的位移是x 它的速度就可以表 示为 t x v 1 在国际单位制中 速度的单位是米每秒 符号是 m s 或 m s 1 常用的单位还有千米每时 km h 或 km h 1 厘米每秒 cm s 或 cm s 1 等 速度也是矢量 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 速度的方向就是物体运 动的方向 沪科 K 什么叫速度什么叫速度 沪科 K 速度是经典力学中一个重要的概念 我国古代由于一直没有建立速度概念 影响了物理认识的发展 用心 爱心 专心3 亚里士多德也没有抓住速度 而从产生运动的原因去划分运动 导致得出一些不正确的结论伽利略的高明之处 就在 于能抓住速度这一基本特征对运动分类 从而揭示出运动的一些规律 沪科 K 为了描述物体运动的快慢 我们从简单的直线运动开始研究 沪科 K 如图 1 12 所示 一辆汽车沿平直公路行驶 请仔细分析围中秒表的示数和汽车的位移 判断汽车在做 怎样的运动 沪科 K 物体沿直线运动 如果在相等的时间内通过的位移相等 这种运动叫做匀遭直线运动 uniform rectilinear motion 沪科 K 在物理学中 把物体通过的位移 跟发生这段位移所用时间 t 的比值 叫做速度 velocity 用 表 示速度 则有 t s v 沪科 K 在国际单位制中 速度的单位是米每秒 符号为 m s 或 m s 1 沪科 K 速度不仅有大小 还有方向 是一个矢量 速度的方向就是物体运动的方向 人教人教 K K 一般说来 物体在某一时间间隔内 运动的快慢不一定是时时一样的 所以由 1 式求得的速度 表示的 只是物体在时间间隔t 内的平均快慢程度 称为平均速度平均速度 averageve locity 人教 J 学生认为平均速度好懂 有的学生误认为平均速度与初中学过的速度没有区别 我们可通过实例 让学生注意到 初中学的速度定义是路程与时间的比 它没有方向 现在说的平均速度是矢量 它的方向与位移 x 的方向相同 一辆汽车 10 s 内向东行驶 120 m 另一辆汽车 10 s 内向北行驶 120 m 这两辆汽车平均速度大小相等但方向不 同 它们的平均速度不同 人教人教K K 速度的测量速度的测量 我们学过了匀变速运动的规律 并且已经知道自由落体的运动是匀变速运动 就可以用一个更简单 更准确的方 法测量重物下落时的瞬时速度了 如图5 9 2 A B C是纸带上相邻的三个点 由于已经知道纸带以加速度 做匀加 速运动 所以A C两点的距离可以表示为 2 2 2 1 2 tatvx A 式中 t 2 是A C两点间的时间间隔 这样 A C之间的平均速度可以写成 tav t x v AAC 2 另一方面tavv AB 所以 ACB vv 这表明 做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度 等于相邻两点间的平均速度 人教 J 关于速度的测量 课文中介绍了测量瞬时速度的另一种方法 有详细的导出过程 学生不但应当懂得公式导出的道理还应当会推导 公式 并且可以结合 v t 图象了解瞬时速度和时间中点的平均速度相等的物理意义 如图 5 13 所示 处理纸带时 如果时间间隔取 O 1 s 可能出现纸带上的点数不够用的情况 所以计时时间不要取得太长 要求学生写好实验报告 教师一定要评阅或组织学生相互交流 学生自己写实验报告是实验能力的一个方 面 尤其是对实验结果可靠性的评估 要求学生不但会动手 更要会动脑 4 参考实验数据 m 0 30 kg 计数点 n 45678910 t s 0 080 100 120 140 160 180 20 h 2 10 m 2 924 626 709 1812 0315 2818 92 h v t m s 0 9451 141 331 531 72 2 1 2 Emv k 0 1340 1950 2650 3510 444 用心 爱心 专心4 Emgh p0 1360 1970 2700 3540 450 平均速度平均速度 鲁科鲁科 K K 大自然中 物体的运动有快有慢 天空 日升日落 草原 骏马奔驰 树丛 蜗牛爬行 图 2 20 鲁科鲁科 K K 仔细观察物体的运动 我们发现 在许多情况下 物体运动的快慢会发生改变 飞机的起飞 图 2 21 汽车的行驶 运动员的奔跑等 鲁科鲁科 K K 在自然界和人类生活中 物体的运动状态各不相同且不断变化 在长期对运动的思索 探究过程中 为 了比较准确地描述运动 人们逐步建立了平均速度的概念 鲁科鲁科 K K 运动物体的位移与所用时间的比值 叫这段位移 或这段时间 内的平均速度 average velocity 平均速度通常用 来表示 t s 鲁科鲁科 K K 在变速运动中 可以用平均速度来粗略描述运动物体在某段位移或者某段时间内的 运动快慢 例如 让小球从斜面的顶端滚下 图 2 22 小球通过 OA AB BC 哪一段运动得更 快 鲁科鲁科 K K 为了比较各段的运动快慢 我们可以计算各段的平均速度 填人表 2 3 鲁科鲁科 K K 表 2 3 小球沿斜面滚下实验的部分数据 OAABBC s m 0 070 090 11 t s0 10 10 1 m s 10 70 91 1 鲁科鲁科 K K 计算结果表明 物体经过 OA AB BC 段的平均速度是逐渐增大的 物体经过 BC 段时运动最快 鲁科鲁科 K K 从以上测量结果还可知 物体在变速直线运动过程中 不同时间内或不同位移内的平均速度一般不相等 因此描述平均速度时 需要指明是哪一段时间或哪一段位移内的平均速度 沪科 K 平均速度平均速度 沪科 K 亚里士多德说过 我们不仅田时间计量运动 也用运动计量时间 囚为它们是相互确定的 沪科 K 通过这个实例 请你给变速直线运动下一个定义 沪科 K 匀速直线运动是一种理想化的运动 实际物体的运动往往是变速运动 在每个相等时间内通过的位移 不等 如图 1 15 中的汽车 在开始三个 5min 内的位移逐渐增加 第 4 个 5min 内的位移减少 汽车的速度先增大 后减小 显然 公式 t s v 算出的仅是某段时间 或某段位移 内的平均速度 由于物体做变速直线运动 时 在不同时间 或不同位移 内算出的速度不等 所以在实际问题中 计算变速直线运动的平均速度时 必须指明具 体的时间间隔或位移区段 否则 它们的意义就不明确了 如果物体做匀速直线运动 任意选取一段时间 或位移 算出的平均速度有什么特点 平均速度的计算平均速度的计算 鲁科 J 平均速度是位移与所用时间的比值 做变速运动的物体 一般情况下 在不同的时间内 或不同的位移内 其 平均速度是不一样的 所以 计算平均速度时 首先要知道是求哪一段时间内 或哪一段位移内 的平均速度 然后再 用平均速度的定义来求这一段时间内 或这一段位移内 的平均速度 学生往往会受数学上求平均值方法的影响 形成 思维定势 而不注意物理情境 在计算时出现如下的错误 平均速度与平均速率平均速度与平均速率 鲁科 J 平均速度和平均速率是两个不同的概念 鲁科 J 平均速度是位移跟时间的比值 它是矢量 其方向与位移的方向一致 平均速率是路程跟时间的比值 它是标量 平均速率与平均速度的大小也是不同的 由于位移的大小一般不等于路程 所以 一般情况下 平均速率 不等于平均速度的大小 只有当物体做单向直线运动时 两者才相等 只要物体在运动 平均速率不可能为零 而平 均速度可以为零 用心 爱心 专心5 人教人教 K K 速率速率 与所有矢量一样 速度既有大小又有方向 速度的大小叫做速率速率 speed 汽车速度计不能显示车辆运动的方向 它的读数实际是汽车的瞬时速率 日常生活和物理学中说到的 速度 有时是指速率 生活应用生活应用 课本习题课本习题 2 鲁科鲁科 K K 右图是高速摄影机拍摄的子弹射过扑克牌的照片 子弹的平均速度是 900m s 请你估 算子弹穿过扑克牌的时间 鲁科 J 解答 解答 估计扑克牌的尺寸 宽度 为 5 cm 即 0 05 m 3 鲁科鲁科 K K 我国列车第四次提速后 T14 次列车从上海始发 途经蚌埠 济南等城市 最后到达北京 T14 次列 车运行时刻表如下 根据该时刻表可知 列车在蚌埠至济南区间段运行过程中的平均速度为 m s T14 次列车时刻表 停靠站 到达时刻 开车时刻 里程 km 上海 18 00 0 蚌埠 22 26 22 34 484 济南 03 13 03 21 966 北京 08 00 1463 鲁科 J 解答 解答 已知列车 22 34 从蚌埠开出 次日 03 13 到达济南 则从蚌埠到济南共用时 4 小时 39 分钟 合 1 674 104s 蚌埠与济南的距离为济南到上海的距离减去蚌埠到上海的距离 则蚌埠到济南的距离为 966 484km 482 km 4 82 105m 所以平均速度为 人教 K 问题与练习 1 光在真空中传播的速度为 3 0 8 10m s 1 1 光年 光在一年中传播的距离 相当于多少米 1 除太阳外 最靠近地球的恒星是半人马座中的比邻星 很遗憾 在北半球看不到 它离我们 4 0 101 km 它发出的光要多长时间才能到达地球 人教 J 1 解答 1 1 光年 365 24 3600 3 Ox lO m 9 5x 1015m 2 需要时间为 16 15 4 0 10 9 510 s 4 2 年 2 汽车 A 制动到停止下来共用了 5s 这段时间内 汽车每 1s 前进的距离分别是 9m 7m 5m 3m 1m 1 求汽车前 1s 前 2s 前 3s 前 4s 和全程的平均速度 这五个平均速度中哪一个最接近汽车关闭油门时的瞬 时速度 它比这个瞬时速度略大些还是略小些 2 汽车运动的最后 1s 的平均速度是多少 汽车的末速度是多少 人教 J 2 解答 1 前 l s 平均速度 v1 9 m s 前 2 s 平均速度 v2 8 m s 前 3 s 平均速度 v3 7 m s 前 4 s 平均速度 v4 6 m s 全程的平均速度 v5 5 m s v1最接近汽车关闭油门时的瞬时速度 v1小于关闭油门时的瞬时速度 用心 爱心 专心6 2 l m s O 说明 本题要求学生理解平均速度与所选取的一段时间有关 还要求学生联系实际区别平均速度和 瞬时 速度 3 右面是京九铁路北京西至深圳某一车次运行的时刻表 设火车在每个车站都能准点到达 准点开出 1 T107 次列车由北京西站开出直至到达聊城站 运行的平均速度是多少 2 T107 次列车由聊城站开出直至到达菏泽站 运行的平均速度是多少 3 T108 次列车在 9 时 30 分的瞬时速度是多少 人教 J 3 解答 1 24 9 m s 2 36 6 m s 3 0 说明 本题说的是平均速度是路程与时间的比 这不是教材说的平均速度 实际是平均速率 应该让学生明确教 材说的平均速度是矢量 是位移与时间的比 平均速率是标量 日常用语中把平均速率说成平均速度 沪科 K 家庭作业与活动家庭作业与活动 5 沪科 K 一辆汽车沿平直公路行驶 先以速度 v1通过前三分之一的位移 冉以速度 v2 50km h 通过其余三分 之二的位移 若整个位移中的平均速度为 37 5km h 则第一段位移中的速度为多少 沪科 J 设汽车通过的整个位移为 s 整个运动时间为 t 通过第一段位移 s1和第二段位移 s2 所用的时间 分别为 t1和 t2 则有 v s ttt v s v s t v s v s t 21 22 2 2 11 1 1 3 2 3 解得第一段位移中的速度hkmhkm vv vv v 25 5 372503 50 5 37 23 2 2 1 1 沪科 K 平均速度跟速度的平均是不是一回事 沪科 J 不是一回事 平均速度是物体运动的位移与发生这一位移所用时间的比值 而速度的平均是各个速度 求和后再取平均 2 沪科 K 平均速度等于零是否表示物体一定处于静止状态 沪科 J 平均速度等于零不表示物体一定处于静止状态 如物体先向某一方向运动一段距离 再向相反的运动 方向运动相同的距离 其位移和平均速度均等于零 但物体一直处于运动状态 3 沪科 K 京沪铁路线长约 1463km 特快列车从上海到北京的运行时间是 14h 生活中 我们把京沪铁路线长 度除以列车运行的时间得到的速度 跟物理学中的平均速度意义是否一样 沪科 J 特快列车从上海到北京的位移大小为 1080km 其平均速度 14 1080 t s vkm h 77km h 方向为从上海指 向北京 它与把京沪铁路线长度除以列车运行时间得到的速度不相同 4 沪科 K 关于平均速度的下列说法中 含义正确的是 A 汽车出发后 1Os 末的平均速度是 5m s B 汽车在某段时间内的平均速度是 5m s 表示汽车在这段时间内每 1s 内的位移都是 5m C 汽车经过两路标间的平均速度是 5m s D 汽车在某段时间内的平均速度 一定等于它在这段时间内最小速度与最大连度之和的一半 沪科 J C A 错 平均速度是针对一段时间而言的 而 10s 末指一个时刻 用心 爱心 专心7 B 错 汽车在某段时间内的平均速度是 5m s 并不表示它在这段时间每 1s 内的位移都是 5m 可举一反例 汽车 在 2s 内的平均速度是 5m s 它可能在第 1 个 1s 内的位移是 3m 而在第 2 个 1s 内的位移是 7m C 正确 汽车经过两路标间需要一定的时间 通过一定的位移 具有一定的平均速度 D 错 可举一反例说明 汽车在第 1 个 1s 内以 2m s 的速度运动 在第 2 个 1s 内以 6m s 的速度运动 在第 3 个 1s 内以 7m s 的速度运动 汽车在整个 3s 内的平均速度是 5m s 而它在这段时间内的最小速度与最大速度之和的一 半为 4 5m s 不等于平均速度 5 沪科 K 美国田径运动员刘易斯 在 1991 年的世界田径锦标赛上创下了 9 86s 的百米跑世界纪录 下表中 给出了当时的实测记录 请算出每个 10m 内的平均速度 并填入表中 位移 s m 0102030405060708090100 时间 t s 01 882 963 884 715 616 467 308 139 009 86 通过每 10m 的时间 t s 1 881 080 920 830 900 850 840 830 870 86 每 10m 内的平均速度 v m s 1 沪科 J 位移 s m 0102030405060708090100 时间 t s 01 882 963 884 715 616 467 308 139 009 86 通过每 10m 的时间 t s 1 881 080 920 830 900 850 840 830 870 86 每 10m 内的平均速度 v m s 1 5 329 2610 8 7 11 2 4 11 9 0 11 7 6 11 9 0 12 0 5 11 4 9 11 6 3 基础例题基础例题 鲁科鲁科 J J 例题例题 一航班从甲地飞往乙地 前半程以平均速度 vl飞行 后半程以平均速度v2飞行 飞行的路径可以 看成直线 求该航班从甲地飞往乙地的平均速度是多大 鲁科鲁科 J J 错误解答 错误解答 鲁科 J 分析 只有当物体做匀加速直线运动或匀减速直线运动时 上述计算公式才成立 一般情况下 不能采取 上述方法求平均速度 正确解答 正确解答 鲁科 J 例题 1 某物体沿一半径为 r 的圆周运动 在时间 t 内运动了 5 5 周 求时间 t 内物体的平均速率和平 均速度的大小 解答 解答 由于路程为 11 r 而位移为 2r 所以平均速率为 11 r t 平均速度的大小为 2r t 鲁科鲁科 J J 例题例题 2 2 某物体从甲地出发 以速度v1沿直线运动到达乙地 紧接着又以速度v2原路返回到甲地 求该 物体全程的平均速度和平均速率 鲁科 J 解答 解答 由于在全程中物体的位移为零 所以 全程的平均速度为零 鲁科 J 设甲 乙两地的距离为 s 从甲地到乙地所用的时间为 t1 从乙地返回甲地所用的时间为 t2 则全程的 平均速率为 沪科 K 案例案例 上海到南京的列车已迎来第五次大提速 速度达到 v1 180km h 为确保安全 在铁路与公路交叉的道口处需装有 自动信号灯 当列车还有一段距离才到达公路道口时 道口应亮出红灯 警告未越过停车线的汽车迅速制动 已越过 停车线的汽车赶快通过 如果汽车通过道口的速度 v2 36km h 停车线至道口栏木的距离 s0 5m 道口宽度 s 26m 汽 车长l 15m 田 1 14 并把火车和汽车的运动都看成匀速直线运动 问 列车离道口的距离 L 为多少时亮红灯 才 能确保已越过停车线的汽车安全驶过道口 用心 爱心 专心8 沪科 K 分析分析 为确保行车安全 要求列车驶过距离 L 的时间内 已越过停车线的汽车的车尾必须能通过道口 沪科 K 解答解答 汽车越过停车线至车尾通过道口 汽车的位移为 s l s0 s 15 5 26 m 46m 汽车速度 v2 36km h 1Om s 通过这段位移需要时间 ss v s v6 4 10 46 2 高速列车的速度 v1 180km h 50m s 所以安全距离 L v1t 50 4 6m 230m 实际情况下 还应考虑到关闭栏木需要的时间以及预留的安全时间等 所以在列车离道口更远时 道口就应该亮 起红灯 发出警告 沪科 J 这里的 案例分析 旨在让学生熟悉运用速度公式及其变形公式解题 注意从开始就要求学生注意解 题规范 像教材中所做的那样 根据题意画出示意图 不同的位移 时间 速度用不同的字母相区别 沪科 J 作出结论时 注意把解题结果与生活实际相联系 其他习题其他习题 鲁科 J 1 在没有 斑马线 的乡村公路上 当人们横过公路时 要 一停 二看 三通过 人急行的速度大 约是 2 m s 人急行横过 6 m 宽的马路需要的时间大约是 s 如果一急驶的小车的速度是 80 km h 人至少要在 距行驶过来的小车 m 处开始穿越马路 答案 答案 3 67 鲁科 J 2 坐在行驶汽车上的一位乘客 欲估测前方隧道的长度 在进 出隧道口时 分别看了一下手表 如图 甲 乙所示 汽车通过隧道时的平均速度是 30 km h 由此可计算出此隧道的长度大约为 km 鲁科 J 答案 答案 2 5 鲁科 J 3 短跑运动员在 100 m 的赛跑中 测得 5 s 末的速度是 9 m s 10 末到达终点的速度 是 10 2 m s 则运动员在全程内的平均速度是 A 9 m s B 9 6 m s C 10 m s D 10 2 m s 答案答案 c 鲁科 J 4 火车紧急刹车时 在 15 s 内速度从 54 km h 均匀减少到零 火车的加速度为 A 1 m s2 B 1 m s2 C 1 5 m S2 D 1 5 m s2 鲁科 J 答案 答案 B 鲁科 J 8 下表是在北京西与长沙区间运行的 T1 T2 次列车运行时刻表 假设列车准点到达和准点开出 且做 直线运动 求 1 列车由长沙开出到达武昌的过程中平均速度为多少 2 列车由郑州开出到达岳阳的过程中平均速度为多少 3 T1 次列车在 5 05 的速度是多少 全程的速度又是多少 北京西 长沙 T1 次 自北京西 起里程 km 站名 北京西 长沙 T2 次 17 00 0 北京西8 14 23 29 23 35 690 郑州 1 40 1 39 5 01 5 09 1226 武昌 20 12 20 04 用心 爱心 专心9 7 12 7 18 1441 岳阳 17 58 17 56 8 38 1588 长沙16 36 鲁科 J 答案答案 1 104 4 km h 2 98 6 km h 3 0 101 6 km h 鲁科 J 9 在一段时间内或一段路程内 路程与时间的比值叫平均速率 平均速率没有方向 是标量 请根据下 面的部分城市间公路里程表 解答下面问题 鲁科 J 1 一辆小轿车以 100 km h 的平均速率从北京开往至锦州 要多少时间 鲁科 J 2 一辆小轿车要求在 9 个小时内从大连开至天津 在以 100 km h 的平均速率行驶了 5 个小时后 司机 花了 30 分钟吃饭和休息 要想按计划到达天津 后阶段轿车的行驶的平均速率至少要多大 鲁科 J 答案 1 鲁科 J 2 前 5 个小时行驶的距离 s1 vl tl 100 5 km 500km 后阶速率至少需 基础探究活动基础探究活动 实践活动实践活动 鲁科鲁科 K K 我们可以用光电门这个实验装置来测量瞬时速度 实验装置如图 2 24 所示 A 管发光 B 管接收 一旦 光线被遮光板阻挡 阻挡的时间便能被光电计时器测出 根据已知的遮光板宽度 s 和测得的时间 t 求出小车在极 短时间内的平均速度 可认为它就是测得的瞬时速度 鲁科 J 1 关于 瞬时速度测量 的演示实验 在教师简单地介绍实验装置后 可在教师的指导下 由几个学 生上台共同完成该实验 建议同时使用两个光电门 测出小车在同一次由斜面滑下时经过斜面的上下两点的瞬时速度 的大小 或者使用一个光电门测出先后两次小车由同一斜面的同一点静止开始滑下时经过斜面的上下两点的瞬时速度 的大小 让学生比较两点的瞬时速度的大小 初步感受加速直线运动 并与教材中的图 2 22 相呼应 2 2 观察速度计 观察速度计 鲁科 J 让学生乘坐汽车时观察驾驶室中速度计的指针摆动情况 看看与汽车的实际行驶速度是否相符 实际感 受瞬时速度的概念 注意 在观察时不要影 向驾驶员驾驶汽车 沪科 K STSSTS 沪科 K 利用匀速运动公式和哈勃定律估算宇宙年龄利用匀速运动公式和哈勃定律估算宇宙年龄 沪科 K 天文观测表明 几乎所有遥远的恒星 或星系 都在以各自的速度背离我们而运动 离我们越远的恒星 背离我们运动的速度 称为退行速度 越大 也就是说宇宙在膨胀 美国天文学家哈勃 E P Hubble 根据观察总结出一条规律 不同星体的退行遵度 v 跟它们离开我们的距离 成 正比 用公式表示为 v Hr 式中 H 3 17 10 18s 1 称为哈勃常数 现在关于宇宙的起潭较为认同的一种理论 认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的 假设大爆炸后形成的各 星体从爆炸中心以速度 向外匀速运动 并设想我们恰位于这个中心 设当它们离我们的距离为 r 时 经历的时间为 t 则由匀速运动公式知 用心 爱心 专心10 t r v 结合哈勃定律 我们就可以得到形成如今尺度为 的宇宙所经历的时间 即宇宙的年龄约为 ss H t 17 18 1015 3 1017 3 11 请估算一下 这灼等于多少年 沪科 J 如果物体做匀速直线运动 任意选取一段时间 或位移 算出的平均速度相同 沪科 J 宇宙的年龄 t 3 15 1017s 年 360024365 1015 3 17 1 0 1010年 其它探究活动其它探究活动 沪科 K 课题研究课题研究 沪科 K 用用 DISDIS 研究匀逮直线运动研究匀逮直线运动 在初中 已对匀速直线运动做过初步的研究 现在 可以运用 DIS 实验子段做进一步研究 DIS 是 digital information system 的缩写 意思是数字信息系统 DIS 实验系统由物理量传感受器 数据采集器 计算机和数据处理软件组成 它可实时采集 处理实验数据 实 验结果可用数字 图形等形式显示在屏幕上 实验时 挂图 1 17 所示安装器材 把运动传感器的发射器固定在小车上 把接受器固定在木板上 并使它们正 对暑放置 在木板的一端垫上木块 仔细调节垫块的位置 使小车能做匀速直线运动 接通发射器电源 运行计算机辅助系统软件 在实验菜单上点击 研究匀速直线运动 推动小车后 点去 数据 采集 屏上全显示位移一时间图像 图 1 18 再点击 v t 图像 显示速度一时间图像 图 1 19 通过图像 可以 直观地分析小车的运动规律 沪科 J 引导学生分析 讨论图 1 12 所示的汽车的运动 它在相等的 10 的位移大小都为 300m 方向都是向 右 注意匀速直线运动定义中的 位移相等 的含义为位移大小和方向相同 速度也是一个矢量 方向与位移方向相 同 沪科 J 研究人步行的运动研究人步行的运动 如果你在一条直线上行进 并且保持最均匀的步伐 例如 1s 跨两步 那么你一定认为你是在做匀速直线运动 是这样的吗 做了下面的实验 你就可能有更深的认识 请一个学生协助你共同完成这一实验 把一条长 5m 的纸带别在你的腰带上 纸带穿过桌上的打点 计时器的带孔 启动打点计时器电源 你从背靠桌边开始均匀向前运动 图 t 1 12 在行进中 纸 带随同你前进 留下了一系列打点的痕迹 做完实验后取下纸带 用前面清楚可辨的一点作为计数零点 每隔 10 点圈一个计数点 标上计数 点序号 n 再用直尺测出各计数点到计数零点的位移 sn 计数周期 T O 02 10s 0 2s 某一点 n 的即时速度可以这样来计算 测出某计数点 n 到其后 0 02s 的另一点间的位移丛 注意 这一点并非计 数点 求出其间的平均速度 sn t t 0 02s 由于所取的时间很短 可以把这个平均速度看作是第 n 点的即时 速度 用这样的方法逐一算出各计数点的即时速度 将上述测量数据记录在下表中 作出 s t 和 v t 图像 对步行运 动的性质进行分析 讨论 计数点序号 n sn cm sn cmvn cm s 1 1 2 3 4 5 用心 爱心 专心11 6 开放题开放题 人教人教 K K 做一做做一做 设计方法 分别测量自行车在不同情况下行驶 如长距离和短距离 时的速度 测量蚊香燃烧的速度 对测量结果 的可靠性做出评估 常见物体的速度 光在真空中传播 3 0 8 10 军用喷气式飞 机 约 600 地球绕太阳 3 0 4 10 大型客机约 300 人造卫星或飞船 近地圆 轨道 约 7 3 10 火车 快车 可达 60 洲际弹道导弹远程炮弹约 5 3 10 高速公路上的 汽车 最快 33 远程炮弹约 2 3 10 野兔约 18 普通炮弹约 1 3 10 远洋轮船8 17 步枪子弹约 900赛马约 15 巡航导弹约 800 人教人教 K K 说一说说一说 著名物理学家 诺贝尔奖获得者费恩曼 R P Feynman 1918 1988 曾讲过这 样一则笑话 一位女士由于驾车超速而被警察拦住 警察走过来对她说 太太 您刚才的车 速是 60 英里每小时 1 英里 1 609 千米 这位女士反驳说 不可能的 我才开 了 7 分钟 还不到一个小时 怎么可能走了 60 英里呢 太太 我的意思是 如果 您继续像刚才那样开车 在下一个小时里您将驶过 60 英里 这也是不可能的 我 只要再行驶 10 英里就到家了 根本不需要再开过 60 英里的路程 从物理学的观点看 这位女士没有认清哪个科学概念 人教 J 说一说 栏目的教学 费恩曼所举的有趣的例子可组织同学阅读 议论 鼓励学生提出自己的想法 教师引导学生认识到警察所说的超 速指的是瞬时速度 女士说的是一段时间走的路程和将要走过的路程 这位女士不懂瞬时速度 沪科 K 讨论与思考讨论与思考 2 沪科 K 目前 百米赛跑的世界记录是 9 78s 根据上面的公式得速度 v 这是否表示运动员始终都 以这么大的速度运动呢 沪科 J v 10 2m s 并不表示运动员始终都以这么大的速度运动 比如他起跑阶段的速度小于该速度 3 沪科 K 用速度公式算出的速度 跟汽车速度计上指示的速度数值是不是一回事 沪科 J 用速度公式算出的速度 跟汽车速度计上指示的速度数值不一定相等 只有当汽车做匀速直线运动 时 两者才是一回事 注 用速度公式算出的速度指的是平均速度 汽车速度计上指示的速度是瞬时速率 沪科 K 讨论与思考讨论与思考 据说 有一次在某国某城市 一位交通警察拦住了一辆超速行驶的轿车 于是发生了这样一段对话 警察 对不起 夫人 你违反了交通规则 超速行驶 你的车速已达到 1 小时 60 千米 用心 爱心 专心12 哦 这是绝对不可能的 驾车女士以不容置辩的口气说 我总共才行驶了 15 分钟 远远不到 1 小时 怎么 谈得上 1 小时 60 千米呢 警察 夫人 我的意思是 60 千米的路程你可用 1 小时赶到 那也是绝对不可能的 我只要再行驶 10 千米就到家了 根本不要赶 60 千米的路程 沪科 K 请讨论一下 他们两人为什么无法沟通 不同年代交通工具的最大进度 不同年代交通工具的最大速度 年代 1630 1810 1880 1947 1957 1968 1977 2004 最大速度 km h 16 24 32 1300 29000 32000 63000 交通工具 公共马车 火车 汽车 超音速喷气机 人造地球卫星 阿波罗 号 飞船 航海家 号 飞船 沪科 J 讨论与思考 中的这段对话幽默诙谐 让学生在轻松的气氛中讨论 思考生活中的物理问题 交通警 察指出轿车速度达到了 60km h 超出了所在路段的限速 而驾车女士以为交通警察说她开了 1h 车 行驶了 60km 资料链接资料链接 鲁科鲁科 K K 信息窗信息窗 鲁科鲁科 K K 表 2 4 某些物体运动的平均速度 m s 1 真空中的光速 c 3 0 108 太阳绕银河系中心运动 2 0 105 地球绕太阳运动 3 0 104 子弹发射 9 102 民航客机飞行 2 5 102 自行车行驶约 5 人步行约 1 3 蜗牛爬行约 3 10 3 大陆板块漂移约 10 9 鲁科鲁科 K K 信息窗信息窗 鲁科鲁科 K K 速度计速度计 通过汽车中的速度计 图 2 25 能够直接读出汽车在某一时刻或某一位置的瞬时速度 速度计有一个与电流计相连接的发电机 该发电机的旋转快慢与汽车的速度成正比 电流计得到的电 流示数被转换成速度的示数 鲁科 J 速度计速度计 教材中所介绍的速度计是一种磁转速表 它的原理是通过测量旋转磁场跟它在金属感应罩内产生的电流间的相互 作用力测出车速的 鲁科 J 图 2 19 是速度计工作原理图 在速度计转轴的下端通过一系列传动机构同汽车驱动轮相连 随驱动轮旋转而 旋转 在转轴的上端铆接一个永久磁铁 磁铁外面罩着铝罩 铝罩固定在指针轴上 当磁铁随驱动轮旋 转时 铝罩中就产生了感应电流 根据楞次定律 感应电流的磁场与磁铁磁场的相互作用 要阻碍磁铁 与铝罩的相对旋转 于是铝罩克服游丝弹簧的弹力扭转一个角度 这个角度与磁铁的角速度成正比 也 就是与驱动轮的转速成正比 因此 在表盘上用均匀的刻度标出车速值 从指针的示数就可以知道车速 用心 爱心 专心13 人教人教 K K STSSTS 速度与现代社会速度与现代社会 人类自发明木轮车直到制成时速 500km h 的磁浮列车 以及超音速飞机 为了获得高速交通工具 奋斗了几千年 从某种意义上说 在人类发明的各种机械中 交通工具最深刻地改变了我们的生活 我们所用的物品 几乎没有一件 不是由铁路或公路运输而来 不难想像 如果没有了火车和汽车 现代社会将要瘫痪 从世界各国的城市发展史上看 大城市规模的大小与车速的提高密切相关 大城市的直径一般就是当时最快的交 通工具在 1h 内走行的距离 以北京为例 清朝末年北京的 内城 大约是一个边长 5km 的正方形 马车的速度大约 就是 5km h 今天 有了发达的公路系统 有了快速轨道交通 汽车 城铁的速度大约是几十千米每时 北京市城区 的直径也扩大到了几十千米 城市中的车速不能无限提高 城市的规模也就不能无限扩大 摊大饼 式的城市规划可能带来以交通问题为主的 许多矛盾 目前许多人认为 合理的发展模式是建立中心市区与卫星城组成的城市群 运兵工具和武器运载工具的发展改变了战争的面貌 现代战争的 战场 已经与过去的意义完全不同 相距几 千千米 几万千米的敌对力量之间很短时间内就能爆发大规模战争 空中打击的力量大大加强 过去的一些战术方法 已经不再适用 由于车辆的使用 部队的机动性大大提高 速战速决的战争理论有所发展 交通网络的形成大大缩短了不同地域的时空距离 促进了国与国 民族与民族之间的物资交流和人员往来 贸易 上的互补 可以优化物质资源和人力资源的配置 促进世界经济的发展 不同文化的交融进一步促进了社会的进 步 然而 大量汽车带来了交通堵塞 频繁的事故 能源的过度消耗 尾气与噪声污染等一系列社会问题 这些不仅 妨碍了人们的工作和生活 而且制约着社会经济的进一步发展 如何处理这些矛盾 一直是人们努力探索的课题 随着可持续发展战略的实施 人们对发展交通的意义有了新的 认识 采取了许多有效的措施 例如 研制各种绿色汽车 使用压缩天然气和液化石油气的汽车 太阳能车 电动 车 对现有汽车的使用在时间和道路上进行限制 根据城市规模发展地上 地下快速的立体化交通和轨道交 通 讨论 交通工具的速度是不是越快越好 人教 J 4 速度教学中渗透 STS 的思想 STS 强调的是科学 技术与社会的互动关系 而不仅仅是科学在技术中的应用 本节教材在 STS 栏目中设置 了 速度与现代社会 的文章 介绍了车辆速度的提高与城市发展等方面的关系 并讨论了环境 资源等问题 在涉 及科学技术与社会的问题时 重要的是启发学生进行这方面的思考 鼓励他们发表自己的见解 如文章的最后提出这 样的问题 交通工具的速度是不是越快越好 另外 对教材中所列的常见的速度表 可让学生补充一些感兴趣的 重要的速率 如 空气中 0 时的声速为 3 3 102m s 大陆板块移动速度约 10 9m s 等 3 人教 J 平均速度的意义 平均速度是作为精确定义瞬时速度的前提而引入的 没有平均速度就无从定义瞬时速度 当t 很小时 平均速度 逼近瞬时速度 瞬时速度 v 简称速度 是描述质点运动状态的基本物理量 无论是运动学中还是动力学中以及物理学的其他部分 中都有重要作用 为了更好地理解 v 引入v是必要的 v 是v 在t 0 时的极限 在实际应用所要求的精确度内 只 用心 爱心 专心14 要 t 取得相应地小就可以认为v v 4 人教 J 准确理解速度的定义 d v dt r 速度不是位移对时间的变化率 速度定义中的 r r 是位矢 r r 不是位移 r 因此 定义明确说明速度是位矢对时间 的变化率 而不是位移对时间的变化率 有的学生认为某一时刻物体在某一位置 没有位移 谈某一时刻物体的速度没有意义 这种说法使我们想起古希 腊哲学家芝诺提出的著名的 飞矢不动 的悖论 芝诺认为飞行的箭在某一时刻占有一确定位置 另一时刻又在另一 确定位置 箭在一确定位置即箭是静止的 飞行的箭原来是由许多静止的箭形成的 静止和运动是矛盾的 箭的运动 是不可能的 机械运动时 某一时刻物体既在某一位置又不在某一位置 我们习惯说物体某一时刻在某一位置 对运动的物体 这句话只说了一部分 还应该接着说此时刻物体要离开此位置 不在此位置 物体有一定的速度 对运动的物体只说 某一时刻物体在某一位置 一句话 其含义不够确切 包含着多种可能 如 物体可能静止在某一位置 可能快速 或慢速通过此位置 可能向东或向南通过此位置 对运动物体我们说 某一时刻物体正经过或通过位置 A 可能更确 切一些 学生对某一时刻速度的疑问不是不需要解释的 我们应该从运动 变化的角度来理解瞬时速度 我们说某一时刻 t 物体的速度为 v v 的含义是 从此时刻 t 经过t 时间 物体位移为 r t r 在t 0 时的极限就是该时刻的速度 v v 也就是说 我们谈到 t 时刻物体的速度 v v 时 要考虑 t t t 时间内物体的位移 r 以及 r与t 的比 如果只是停 留在 t 时刻上 或只是说物体在某一位置 不考虑t r就不能体现物体的运动状态 也就是不能体现出速度 v v 的 意义 我们说到物体的瞬时速度为 v v 时 瞬时 的含义不只说时刻 v v 还包含t O 的变化过程 有人认为对瞬时速度 v v 不一定要强调t 0 理由是 我们实际测量瞬时速度时 都是在t 有一定大小的情况下 完成的 精确度要求越高t 取得越小 但t 不会是无穷小 因此 我们只要认为t 足够小时就是瞬时速度 这种看 法是片面的 应该区别物理量的定义与应用时的近似需要 我们在研究一类物理现象 引入相关的物理学概念 物理量 建立 物理理论时 应该是严密的 准确的 速度 v v 应该有准确的定义 即 d v dt r 在实际应用时 由于物体