高中物理教科版必修一3运动快慢与方向的描述-速度教案

1.3运动快慢与方向的描述一一速度教学目标.理解速度的概念。知道速度是描述物体运动快慢的物理量，知道它的定义、公式、符号和单位，知道它是矢量。.理解平均速度、瞬时速度的概念。.知道速度和速率关系。教学重难点.理解速度的概念，领会其矢量性，知道速度的方向..理解平均速度和瞬时速度的概念，知道速度与速率的区别与联系，并能进行相应计算.（重点）.理解速度一时间图像.（难点）.掌握打点计时器的工作原理，并能测平均速度.（难点）教学内容一、速度.物理意义表示物体运动的..定义位移与发生这段位移所用的比值..定义式v= = .若物体沿直线运动，Xi、X2分别为物体在t「t2两时刻的位置，若X2>X1，说明物体的速度方向与Ox轴正方向 ，若X2<X1，说明物体的速度方向与Ox轴正方向.4.单位国际单位制单位：米每秒,m/s或m,s-i.常用单位：千米每小时(km/h或km,h-i)、厘米每秒(cm/s或cm,s-i)等.5.矢量性速度是矢量，既有大小又有方向.速度的方向就是 的方向.练习.速度在数值上等于单位时间内通过的路程.().两物体的速度分别是匕=2m/s,V2=-3m/s,则它们的大小关系为匕＞%().A物体的位移大于B物体的位移，则A物体的速度一定大于B物体的速度.().蜗牛要横向爬过一本教科书，至少得用2min的时间.乌龟爬行1m需要50s,猎豹平均每秒可跑32m.如何比较哪种动物运动得快呢？有几种比较方法？讨论：以下有三个物体的运动，请比较它们运动的快慢.初始位置(m)经过时间(s)末位置(m)A.自行车沿平直道路行驶020100B.公共汽车沿平直道路行驶010100C.火车沿平直轨道行驶500301250讨论1：如何比较A和B的运动快慢?讨论2：如何比较B和C的运动快慢?.对速度概念的理解⑴这里的速度指运动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)两种速度的定义并不矛盾，因为初中只研究匀速直线运动，不关注运动方向，路程即位移大小..对速度定义式v=^t的理解^At八x(1)公式v=^-中的△x是物体运动的位移，不是路程.^At△x (2)v=A-是速度的定义式，不是决定式，不能认为V与位移△x成正比、与时间^t△成反比..对速度矢量性的理解(1)速度既有大小，又有方向，是矢量.速度的方向就是物体的运动方向.(2)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..路程与速度的关系(1)物体在某一阶段的路程为零时，物体的速度一定为零.(2)物体在某一阶段的路程不为零时，由于位移可能为零，也可能不为零，所以物体的速度可能为零，也可能不为零.例题1(多选)甲、乙两质点在同一直线上匀速运动，设向右为正，甲质点的速度为2m/s,乙质点的速度为一4m/s,则可知()A.乙质点比甲质点运动的快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运动的方向D.若甲、乙两质点同时由同一点出发，则10s后甲、乙两质点相距60m练习1下列关于速度的说法正确的是()△xA.由v=7彳知，v与4x成正比，与△t成反比△

B.速度大小不变的运动是匀速直线运动C.因为2>—3,所以2m/s>—3m/sD.速度的方向与物体运动的方向一致八x练习2(多选)关于速度的定义式V=7T-，以下叙述正确的是()^AtA.物体做匀速直线运动时，速度v与运动的位移△x成正比，与运动时间△t成反比B.速度v的大小与运动的位移△x和时间△t都无关C.此速度定义式适用于任何运动D.速度是表示物体运动快慢及方向的物理量速度矢量性的应用.速度是矢量，做直线运动的物体的速度可用正、负号表示其运动的方向，速度的方向与正方向相同时取正值，相反时取负值..物体做直线运动时，一般规定速度的正方向与位移的正方向相同，即在同一坐标二、平均速度和瞬时速度.平均速度(1)定义：在变速直线运动中，位移生跟发生这段位移所用时间A£的比值叫做变速直线运动的平均速度.⑵公式:-A

v⑵公式:-A

v=——At(3)物理意义：粗略地描述物体运动的 .(4)矢量性：平均速度既有大小又有方向，是矢量，其方向与一段时间包内发生的位移的方向相同．.瞬时速度(1)定义：物体在(或某一位置)的速度叫做瞬时速度.(2)物理意义：描述物体在某一时刻(或某一位置)运动的和。.速率和速度的区别（1）速率：瞬时速度的 叫做瞬时速率，简称速率.（2）速度与速率的区别：速度是矢量，速率是标量；速率只反映物体运动的快慢，而速度却同时反映运动的和运动的.练习TOC\o"1-5"\h\z.物体的瞬时速度总为零，则平均速度一定为零.（ ）.瞬时速率是瞬时速度的大小.（ ）.物体的平均速度为零，则物体可能处于静止状态.（）.平均速度是速度的算术平均值.（ ）.某运动员沿半径为R的圆形跑道运动了一圈，经历的时间为t,则该过程中运动员的平均速度、平均速率怎样表示？.瞬时速率是瞬时速度的大小，平均速率是平均速度的大小，这句话对吗？讨论：某同学百米比赛用时12s,前2s内的位移为12m,第2个2s内位移为14m,第3个2s内位移为16m,第4个2s内位移为19m,第5个2s内位移为20m,第6个2s内位移为19m.问题1：计算上述6个时间间隔内的平均速度，并说明哪段时间运动得最快？8s末的速度一定等于12s末的速度吗？

问题2：通过以上数据，你能知道这个同学的“起跑速度〈“冲刺速度”以及“最大速度”吗?1.平均速度与瞬时速度的比较平均速度瞬时速度区别对应关系与某一过程中的一段位移、一段时间对应与运动过程中的某一时刻、某一位置对应物理意义粗略描述质点在一段位移或时间上的运动快慢和方向精确描述质点在某一位置或某一时刻运动的快慢和方向矢量性与对应时间内物体的位移方向相同与质点所在位置的运动方向相同联系 △ x. .一.、(1)在公式v-.t中，△t一0,平均速度即为瞬时速度^A(2)在匀速直线运动中，各点的瞬时速度都相等，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2.平均速度与平均速率的比较平均速度平均速率定义巾.、击阵位移平均速度-时间512g、由缶 路程平均速率-时间标矢性矢量，有方向标量，无方向联系都粗略地描述物体运动的快慢单位相同，在国际单位制中，单位是米每秒，符号是m/s平均速度的大小一般小于平均速率，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.但此时也不能说平均速度就是平均速率例题2下列语句的描述中，有关速度的含义是指平均速度的是()A.子弹射出枪口的速度是800m/s,以790m/s的速度击中目标B.小球在光滑路面上滑行，第3s末的速度是6m/sC.汽车从甲站行驶到乙站的速度是40km/hD.2013年4月27日，“新飞人”张培萌在全国田径大奖赛百米比赛中以10秒04的成绩夺冠，并以10.34m/s的速度冲过终点练习3物体沿一直线运动，先以5m/s的速度运动一段时间，接着以2m/s的速度运动相等的时间，其整个过程的平均速度为匕；若该物体以5m/s的速度运动一段位移，接着以2m/s的速度运动相等的位移，其平均速度为v2.则vrv2的大小关系是()A.匕＞凡 B.”凡C.V]=V2 D.不确定练习4某人沿着平直公路由A出发到达D点，前^=5s内向东运动了4x1=30m经过B点，又运动了t2=5s前进了4x2=60m到达C点，在C点停了t3=4s后又向西行，经历了t4=6s运动△x4=120m到达A点西侧的D点，其运动过程如图所示，求：(1)全过程的平均速度； ,4一一A«2A43=0DAB Cx(2)全过程的平均速率. "心4求平均速度时常见的错误.认为平均速度就等于速度的平均值，即V=v。工（v、v分别是物体的初、末速度）.实2 1 2际上这个式子对于极个别的运动适用，但对于一般的直线运动和曲线运动是不适用的..认为平均速度大小等于平均速率.在计算平均速度时，用路程与时间的比值去求解.而实际上平均速度必须依据其定义用位移与时间的比值去求解，并且必须强调针对的是哪段位移嚼哪段时间）. 1.两种打点计时器①电火花计时器：结构如图所示，使用电压为220V交流电源，电源频率是50Hz时，打点周期为0.02s.正脉冲输出插座纸带②电磁打点计时器：结构如图所示，使用低压交流电源，电源频率是50Hz时，打点周期为0.02s.（2）实验器材：电火花计时器、纸带、墨粉纸盘、交流电源、小车、铁架台、木板、刻度尺.⑶利用纸带求平均速度①利用刻度尺测量两计数点间的距离Ax.②根据打点周期求出两计数点间的时间间隔△t.Ax③根据公式v====求出计数点间的平均速度.^A__L练习.打点计时器是记录做直线运动的物体的位置和时间的仪器.（）.两种打点计时器的打点周期都是0.02s.（）.两种打点计时器使用的都是220V的交变电源.（）.打点计时器是计时仪器，还是测量长度的仪器？讨论：下图是用频闪照相的形式拍摄的“鸽子飞翔时”的照片，在这里连续的运动被分离成了离散的“景”，这就为研究鸽子的飞翔提供了一种非常好的方法.问题1：在实验中我们如何记录很短的时间呢?问题2：利用记录的位移和时间可求鸽子的平均速度吗?.实验步骤⑴了解打点计时器的结构，把打点计时器固定在桌面上.⑵把纸带装好.(3)启动电源，用手水平地拉动纸带，纸带就打出一行小点，随后立即关闭电源.(4)取下纸带，从能够看清的某个点开始，往后数出n个点，n个点之间的间隔数为(n-1)，纸带从打第1个点到打第n个点的运动时间At=0.02(n-1)s.(5)用刻度尺测量出第1个点到第n个点间的距离A.(6)把测量的结果填入自己事先设计的表格中..瞬时速度的计算测量方法：用打点计时器测量某一位置瞬时速度时，可以取包含这一位置在内的一小段位移Ax，测出这一段位移的平均速度，用这个平均速度代表纸带经过该位置的瞬时速度.如图所示，测量出包含E点在内的D、F两点间的位移A和时间At,算出纸带在这两Ax点间的平均速度v=，这个平均速度可代表纸带经过E点时的瞬时速度.AtAx——a.注意事项(1)使用打点计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再拉动纸带.(2)手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集.(3)打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源.(4)对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是一次测量完毕(可先统一测量出各个测量点到起始点O之间的距离)，可减小相对误差.读数时应估读到毫米的下一位.(5)为了减小实验误差，要每隔T=0.1s选一个计数点，即每隔四个点取一个计数点，而计算计数点的瞬时速度时，Ax、At应取此计数点前、后两个点之间的位移和时间.即v二XJ二2T,(6)使用电火花计时器时，应注意把纸带正确穿好，墨粉纸盘位于纸带上方，使用电磁打点计时器时，应让纸带穿过限位孔，压在复写纸下面.10

例题3电火花计时器通常的工作电压为V,实验室使用我国民用电时，每隔s打一次点；如图所示纸带是某同学练习使用电火花计时器时得到的，纸带的左端先通过电火花计时器，从点迹的分布情况可以断定纸带的速度变化情况是（选填“速度减小”或“速度增大”）.若所用电源的频率为50Hz,从打下A点到打下B点共14个点迹，历时s.练习5为完成“练习使用打点计时器”实验，在如图137所示的四种器材中，找出这两种打点计时器，并完成以下填空：图为电磁打点计时器，工作电压为交流;图为电火花打点计时器，工作电压为交流V.甲图甲图练习6打点计时器所用电源的频率为50Hz,某次实验中得到的一条纸带，用毫米刻度尺测量情况如图138所示，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,B点的瞬时速度更接近于 m/s.四、速度一一时间图像四、速度一一时间图像（v-t图）.定义：以速度为纵轴，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v随时间t变化关系的图像..匀速直线运动的速度一时间图像如图所示，是一条平行于时间轴的直线.1111.利用速度一时间图像求位移匀速直线运动的速度一时间图像与t轴所围的矩形的“面积”表示物体对应时间内的位移.练习：.匀速直线运动的vt图像是平行于t轴的一条直线.（）.vt图像中的倾斜直线表示物体做变速运动.（）.vt图像就是物体运动的轨迹.（）.怎样由vt图像看物体的速度方向？学业分层测评（三）.（多选）通过打点计时器得到的一条纸带上的点不均匀，下列判断正确的是（）A.点密集的地方物体运动的速度比较大B.点密集的地方物体运动的速度比较小C.点不均匀说明物体在相等时间内发生的位移不相等D.点不均匀说明打点计时器有故障.关于瞬时速度、平均速度，以下说法中正确的是（）A.瞬时速度可以看成时间趋于无穷小时的平均速度B.做变速运动的物体在某段时间内的平均速度，一定和物体在这段时间内各个时刻的瞬时速度的平均值大小相等C.物体做变速直线运动，平均速度的大小等于这段时间内初末时刻瞬时速度的平均值的大小D.物体做变速运动时，平均速度是指物体通过的路程与所用时间的比值12.为了使公路交通有序、安全，道路两旁都竖立了许多交通标志.如图所示，甲图是广州市环市路高架桥上的限速标志（白底、红圈、黑字），表示允许行驶的最大速度是60km/h；乙图是路线指示标志，表示离下一出口还有25km.上述两个数据的物理意义是（）尸飞, 下一出口60/NEXTexit

[ 25km,甲乙60km/h是平均速度，25km是位移60km/h是平均速度，25km是路程60km/h是瞬时速度，25km是位移60km/h是瞬时速度，25km是路程.瞬时速度是指（）A.运动物体在某一段时间内的速度B.运动物体在某一段位移内的速度C.运动物体在某一段路程内的速度D.运动物体在某一时刻（或某一位置）的速度.从甲地到乙地的高速公路全程是197km，一辆客车8点从甲地开上高速公路，10点到达乙地，途中曾在一高速公路服务区休息10min,这辆客车从甲地到乙地的平均车速是（）A.98.5km/h B.27.4km/hC.107km/h D.29.8km/h.如图所示是三个质点A、B、C的运动轨迹，三个质点同时从N点出发，又同时到达M点，下列说法正确的是（）A.从N到M的过程中，A的平均速率最大13

B.三个质点从N到M的平均速率相同C.三个质点从N到M的平均速度不相同D.到达M点时A的瞬时速率最大.一辆汽车在平直公路上行驶，若以速度v1匀速行驶全程的三分之二，接着以v2=20km/h走完剩下的路程，若它全程的平均速度v=28km/h,则v1应为（）A.24km/h B.32km/hC.35km/h D.36km/h.如图所示是一个物体运动的vt图像，从以下三个方面说明它的速度是怎样变化的.⑴物体