【同步导学】高中物理课件 1.3运动快慢与方向的描述——速度课件 教科版必修1.ppt

3 运动快慢与方向的描述 速度 答案 902 2 一列长100m的列车 穿过长500m的山洞 若火车运行速度是108km h 火车穿过山洞所用时间是 s 答案 20 一 运动快慢的描述 速度1 定义 位移与发生这段位移所用 的比值 2 定义式 v 3 物理意义 描述物体运动的 及运动 4 单位 国际单位制中是 符号 另外在实用中还有 等 1m s km h 5 方向 速度是矢量 其方向就是物体 的方向 6 速度的大小在数值上等于物体在 内发生的位移 发生位移越大的物体一定运动的越快吗 提示 不一定 由于描述物体运动的快慢用速度 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 2 意义 平均速度反映做变速运动的物体在某段时间内运动的 它是对变速直线运动的 描述 3 矢量性 平均速度的方向与 t时间内发生的位移 x的方向 三 学生实验 用打点计时器测平均速度1 认识打点计时器 1 构造 2 作用打点计时器记录做直线运动物体的 和 2 实验过程 1 实验步骤 如右图所示 将木板固定在铁架台上 把电火花打点计时器安装在倾斜的木板上 把小车与纸带装好 接好电源 接通 将小车从斜面上由 开始释放 纸带上就会打出一系列点迹 关闭电源 取下纸带 换上新纸带 重复上述步骤2次 2 数据处理及结论 挑选点迹清晰 并且所有点都在一条直线上的纸带 以0 1s为周期标注计数点 如下图所示 a 观察纸带上的点迹 说明如何通过点迹判断小车运动的快慢 b 说明小车的速度是如何变化的 c 测定小车在计数点o a o b o c o d o e o f区间的平均速度 d 通过数据分析 你能推断出哪一区间的平均速度能比较准确地反映小车经过d点时运动的快慢 四 瞬时速度1 定义 运动物体在某一 或经过某一位置 时的速度叫做瞬时速度 2 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 它能 地描述物体做变速运动的快慢 瞬时速度的大小通常叫速率 五 速度 时间图象1 定义以速度v为 时间t为 建立平面直角坐标系 根据计算出的不同时刻对应的瞬时速度值 在坐标系中描出一系列点 再用平滑曲线把这些点连接起来 就得到了一条能够描述速度v与时间t变化关系的图象 v t图象 简称速度图象 2 意义图象上的一点表示某时刻的瞬时速度 3 匀速直线运动v t图象匀速直线运动的速度图象是一条与时间轴平行的直线 如右图所示 4 变速直线运动的v t图象 一 电火花计时器与电磁打点计时器的比较1 工作原理 1 电磁打点计时器 它是利用电磁感应原理打点计时的一种仪器 当接在10v以下 一般保证在4v以上 的低压交流电源上时 线圈的磁场方向周期性改变 在线圈和永久磁铁的作用下 振片便上下振动起来 位于振片一端的振针就跟着上下振动而打点 这时如果纸带运动 振针就在纸带上打出一系列点迹 振片的振动周期与电源的电流变化周期一致 当电源频率为50hz时 它每隔0 02s打一次点 即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔为0 02s 2 电火花打点计时器 它是利用火花放电在纸带上打出点迹的计时仪器 当接通220v交流电源 按下脉冲输出开关时 计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针 墨粉纸盘到接负极的纸盘轴 产生火花放电 于是在运动纸带上就打出一系列点迹 当电源频率为50hz时 它也是每隔0 02s打一次点 即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔也是0 02s 2 两种打点计时器的比较 1 对电磁打点计时器和电火花计时器的有关说法中 正确的是 a 电磁打点计时器和电火花计时器都是使用交流电b 两种打点计时器的打点频率与交流电源的频率一样c 电火花计时器在纸带上打点是靠振针和复写纸d 电磁打点计时器在纸带上打点是靠电火花和墨粉 解析 电磁打点计时器在纸带上打点是靠振针和复写纸 电火花计时器在纸带上打点是靠电火花和墨粉 所以c d错误 答案 ab 二 对平均速度和瞬时速度的理解1 平均速度 1 反映一段时间内物体运动的平均快慢程度 它与一段位移或一段时间相对应 2 在变速直线运动中 平均速度的大小跟选定的时间或位移有关 不同时间段内或不同位移上的平均速度一般不同 必须指明求出的平均速度是对应哪段时间内或哪段位移的平均速度 不指明对应的过程的平均速度是没有意义的 2 瞬时速度 1 瞬时速度精确地描述了物体运动的快慢及方向 是矢量 一般情况下所提到的速度都是指瞬时速度 2 瞬时速度与某一时刻或某一位置相对应 即对应于某一状态 3 瞬时速度的方向就是该状态物体运动的方向 3 两者的关系 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 平均速度和瞬时速度相等 1 平均速度的大小与瞬时速度的大小没有必然的关系 即瞬时速度大的物体 其平均速度不一定大 2 平均速度与速度的平均值是不同的 速度的平均值并不一定等于平均速度 2 小华和小明两位同学进行冲刺比赛 小华8s奔跑出了70m 小明奔跑80m用了9s 则小华冲刺得比小明 填 快 或 慢 答案 慢 3 如图所示 两路灯灯杆a b相距40m 一辆汽车用3 2s时间通过这两根路灯灯杆 据此可以计算出汽车在这段位移中的 速度为 m s 若灯杆a的近旁相距0 42m处有一块路牌 汽车驶过路牌和灯杆的这一小段距离只用了0 03s 在这段时间里的平均速度为 m s 可以认为汽车驶过灯杆时的 速度为 m s 答案 平均12 514瞬时14 三 瞬时速率和平均速率1 瞬时速率瞬时速度的大小称为瞬时速率 它是标量 只有大小 没有方向 2 平均速率 1 定义 运动物体通过的路程与通过这段路程所用时间的比值 是标量 2 说明 平均速率与平均速度是两个完全不同的概念 由于在一般情况下质点的路程要大于位移的大小 所以平均速率一般也要大于平均速度的大小 只有在单向的直线运动中 两者的大小才能相等 4 有一辆汽车沿笔直公路行驶 第1s内通过5m的距离 第2s内和第3s内各通过20m的距离 第4s内通过15m的距离 第5s内反向通过10m的距离 求这5s内的平均速度和平均速率及后2s内的平均速度和平均速率 答案 10m s14m s2 5m s12 5m s 答案 0 350 430 35 2 图象与坐标轴包围的面积v t图象不但可以直观地反映速度随时间变化的规律 而且可以反映某段时间t内发生的位移 这段时间内对应的位移就等于v t图象与坐标轴及t的末时刻线所围面积的数值 如上图所示 在时间t0内b所发生的位移等于b与时间轴所夹的 面积 即图中的阴影部分 t轴上方的面积表示沿正方向发生的位移 t轴下方的面积表示沿负方向发生的位移 它们的代数和表示总位移 6 如下图所示的4个图象中 表示物体做加速直线运动的图象是 答案 ad 甲 乙两质点在同一直线上匀速运动 设向右为正方向 甲质点的速度为2m s 乙质点的速度为 4m s 则可知 a 乙质点的速率大于甲质点的速率b 因为 2 4 所以甲质点的速度大于乙质点的速度c 这里的正 负号的物理意义是表示质点运动的方向d 若甲 乙两质点同时由同一地点出发 则10s后甲 乙两质点相距60m 解析 因为速度是矢量 其正 负号表示质点的运动方向 速率是标量 在匀速直线运动中 速度的大小等于速率 故a c正确 b错 甲 乙两质点在同一直线上沿相反方向运动 故d正确 答案 acd 1 1 甲 乙两车从a地出发经过不同的时间后都到达b地 甲运动的时间较长则 a 甲的平均速度一定比乙大b 甲的平均速度一定比乙小c 甲的瞬时速度一定比乙小d 甲 乙两车通过的位移一定相等 答案 bd 一辆汽车以20m s的速度沿平直公路从甲地运动到乙地 又以30m s的速度从乙地运动到丙地 如右图所示 已知甲 乙两地间的距离与乙 丙两地间的距离相等 求汽车从甲地开往丙地的过程中的平均速度 答案 24m s 2 1 某物体以半径r做圆周运动 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 解析 由于路程为11 r 而位移的大小为2r 所以平均速率为11 r t 平均速度的大小为2r t 如右图所示的四条纸带 是某同学练习使用打点计时器得到的纸带 纸带的左端先通过打点计时器 从点迹的分布情况可以断定 纸带 是匀速通过打点计时器的 纸带 是越走越快的 纸带 是开始越走越快 后来又越走越慢的 若所用电源的频率是50hz 图中d纸带 从a点通过计时器到b点通过计时器 历时 s 位移为 m 这段时间内纸带运动的平均速度是 m s bc段的平均速度是 m s ad段的平均速度是 m s 解析 速度是单位时间内物体所通过的位移 纸带上每相邻两点间的时间间隔相等 因此物体匀速运动时 相邻两点间的距离相等 所以a c纸带是匀速通过打点计时器的 b纸带相邻两点间距离越来越大 则速度越来越大 因此b纸带是越来越快地通过打点计时器的 d纸带相邻两点间的距离先变大 后变小 说明速度先变大后变小 因此d纸带是开始越来越快 后来又越来越慢 答案 a cbd0 040 276 75117 88 答案 先变大后变小0 35 49 10 20 183 如右图所示是一个物体运动的v t图象 从以下三个方面说明它的速度是怎样变化的 1 物体是从静止开始运动还是具有一定的初速度 2 运动的方向是否变化 3 速度的大小是否变化 怎样变化 答案 1 有初速度 2 运动方向变化 0 t3之间运动方向不变 与正方向相同为同一方向 t3之后方向改变 为负方向 3 速度先变大后不变再变小而后又反向变大 a 物体在第1s内的位移为4mb 物体在第5s内的位移为8mc 物体在前6s内的位移为8md 物体在后6s内的位移为40m 答案 bd 运动员在百米赛跑中 测得70m处的速度是9m s 10s末恰好到达终点时的速度为10 2m s 则运动员在全程内的平均速度是 a 9m sb 9 6m sc 10m sd 5 1m s 答案 c 1 使用打点计时器时 a 应先接通电源 再使纸带运动b 应先使纸带运动 再接通电源c 在使纸带运动的同时接通电源d 先使纸带运动或先接通电源都可以 解析 先接通电源 再使纸带运动 可使纸带上打出的点更多 纸带利用率更高 答案 a 2 2008年5月12日14时28分 四川省汶川县发生了8 0级强烈地震 道路 桥梁全部毁坏 车辆无法通行 为迅速赶往汶川县城实施救援 武警战士徒步越过重重障碍 沿着崎岖的山路行军60km 用了5小时到达汶川县城 随即展开紧急救援 以下关于武警战士行军的速度和速率说法正确的是 a 平均速度是3 3m sb 各时刻的速度均为3 3m sc 平均速率是3 3m sd 各时刻的速率均为3 3m s 答案 c 3 日常生活中 对平均速度和瞬时速度我们都称为 速度 下列所说的