人教版高中物理必修第一册第1章运动的描述3第1课时位置变化快慢的描述-速度课件

3.位置变化快慢的描述——速度第1课时位置变化快慢的描述——速度自主预习·新知导学合作探究·释疑解惑课堂小结随

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习课标定位1.理解速度的概念,领会其矢量性。2.知道平均速度和瞬时速度,了解它们的区别与联系。3.能使用平均速度和瞬时速度的概念,并能进行相应的计算。4.理解、掌握速度—时间图像。素养阐释1.通过理解速度、平均速度、瞬时速度等概念,形成物理观念。2.理解极限分析的方法,掌握科学思维的方法。3.体会运动图像在物理学中的应用,养成良好的思维习惯和科学的价值观。

自主预习·新知导学一、速度1.定义:物理学中用位移与发生这段位移所用时间之比表示物体运动的快慢。3.单位:米每秒,符号是m/s或m·s-1。1m/s=3.6km/h。4.矢量性:速度是矢量,速度的方向就是物体运动的方向,和位移的方向相同。5.发生位移越大的物体一定运动得越快吗?提示:位移越大的物体不一定运动得越快。从v=看,若在相同的Δt情况下,Δx越大,v才越大。如果没有明确Δt的情况,Δx不能唯一确定v的大小。二、平均速度和瞬时速度1.平均速度(1)意义:描述物体在一段时间内运动的平均快慢程度及方向。2.瞬时速度

(2)瞬时速度的大小通常叫作速率。(3)匀速直线运动是瞬时速度保持不变的运动,在匀速直线运动中,平均速度与瞬时速度相等。3.平均速度和瞬时速度都可以描述运动的快慢,平均速度越大的物体是否瞬时速度也越大?提示:平均速度大不表示每一时刻的速度都大,所以平均速度越大的物体其瞬时速度不一定越大。三、速度—时间图像1.物体运动的速度随时间变化的情况可以用图像来直观表示。2.以时间t为横轴,速度v为纵轴,坐标中的图像即为速度—时间图像或v-t图像。【思考讨论】

1.判断下列说法的正误。(1)速度既有大小,又有方向,是矢量。(

)(2)平均速度是速度的算术平均值。(

)(3)物体的瞬时速度总为零,则平均速度一定为零。(

)(4)子弹以速度v从枪口射出,v指瞬时速度。(

)提示:(1)√

(2)×

(3)√

(4)√2.成都到重庆的和谐号动车车厢内可实时显示相关信息的显示屏的照片如图所示,图中甲、乙两处的数据分别表示哪两个物理量?提示:甲表示时刻,乙表示瞬时速度。

3.如图所示,小李乘坐高铁,当他所在的车厢刚要进隧道时,看到车厢内显示屏上的示数为216km/h,他立即观察手表秒针走动,经过20s车厢出了隧道,则该隧道的长度约为多少(火车做匀速直线运动)?提示:隧道的长度即为火车在这20

s内通过的位移,v=216

km/h=60

m/s,根据匀速直线运动位移与时间的关系,有x=vt=60×20

m=1

200

m。

合作探究·释疑解惑知识点一对速度的理解问题引领自行车和汽车都在平直公路上沿同一方向单向行驶,在30min内自行车行驶了8km,汽车行驶了50km。百米比赛中,运动员甲用时10s,运动员乙用时13.5s。(1)自行车和汽车哪个快?(2)运动员甲和运动员乙哪个快?(3)汽车和运动员甲哪个快?如何比较呢?提示:(1)汽车运动得快。单向直线运动中相同时间内位移大的运动得快。(2)运动员甲跑得快。单向直线运动中通过相同位移所需时间短的运动得快。(3)通过比较两物体位移与时间的比值,可比较两物体运动的快慢。所以汽车运动得快。

归纳提升(1)速度采用比值定义法,不能认为v与位移成正比、与时间成反比。(2)式中Δx是位移不是路程,Δx与Δt具有对应性。2.速度是矢量(1)速度既有大小,又有方向,是矢量。瞬时速度的方向就是物体此时刻的运动方向。(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。典型例题【例题1】

(多选)下列说法正确的是(

)A.速度大小不变的直线运动是匀速直线运动B.物体做匀速直线运动时,速度v与运动的位移Δx成正比,与运动时间Δt成反比D.速度是表示物体运动快慢和方向的物理量

答案:CD解析:匀速直线运动是速度大小和方向都不变的运动,A只注重了速度的大小而忽略了其方向,故A错误。匀速直线运动的速度与Δx、Δt均无关,故B错误。速度的定义式对任何运动都是成立的,速度是描述物体位置变化快慢和方向的物理量,故C、D正确。速度既有大小,又有方向,是矢量。通过对速度概念的理解,形成描述物体运动快慢的物理观念。【变式训练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-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答案:ACD解析:因为速度是矢量,所以其正、负号表示物体的运动方向,C正确。速率是标量,等于速度的大小,甲、乙的速率分别为2

m/s、4

m/s,故A正确。速度是矢量,比较大小时看绝对值,B错误。甲、乙两质点在同一直线上沿相反方向运动,10

s后的距离等于两者位移之和,计算可得D正确。知识点二平均速度和瞬时速度问题引领在图中,交警用电子检测设备检测汽车是否超速,电子检测设备测得的速度是平均速度还是瞬时速度?提示:电子检测设备拍摄了车辆经过电子设备瞬间的运动情况。因此,测得的速度是瞬时速度。归纳提升平均速度和瞬时速度的比较项目平均速度瞬时速度物理意义描述物体在一段时间内运动的平均快慢和方向,与一段时间或一段位移对应描述物体在某时刻运动的快慢和方向,与时刻或位置对应瞬时速度是物体经过某位置(或某时刻)的速度,能准确描述物体运动的快慢。典型例题【例题2】

关于速度的描述,下列说法正确的是(

)A.图甲中,电动车限速25km/h,指的是平均速度大小B.图乙中,子弹射出枪口时的速度大小为500m/s,指的是平均速度大小C.图丙中,某运动员百米跑的成绩是10s,则他冲刺时的速度大小一定为10m/sD.图丁中,京沪高速铁路测试时的列车最大速度可达484km/h,指的是瞬时速度大小答案:D解析:电动车限速25

km/h,限制的是瞬时速度大小,不是平均速度大小,故选项A错误;子弹射出枪口时的速度大小与枪口这一位置对应,因此为瞬时速度大小,选项B错误;根据运动员的百米跑成绩是10

s可知,运动员的平均速度大小为10

m/s,但其冲刺速度不一定为10

m/s,故选项C错误;列车的最高时速指的是在安全情况下所能达到的最大速度,为瞬时速度大小,故选项D正确。在实际应用中“速度”一词有时指平均速度,有时指瞬时速度,要根据上、下文进行判断,进而正确地形成物体运动的物理观念。【变式训练2】

在一次体育训练中,小强同学沿直道跑了100m,用时12.5s;小明同学绕标准田径场(一圈400m)跑了一圈回到出发点,用时50s。上述过程中,小强和小明运动的平均速度大小分别为(

)A.8m/s,8m/s B.8m/s,0C.0,8m/s D.0,0答案:B知识点三速度—时间图像问题引领右图是一名同学某次从蹦床上跳起后的v-t图像,已知t2=2t1,分析下列问题:(1)该同学的速度大小是如何变化的?(2)该同学在哪段时间是上升的,在哪段

时间是下降的?(3)从图像中可以看出,是选上升过程的速度方向为正方向,还是选下降过程的速度方向为正方向?提示:(1)在0~t1时间内速度由v0逐渐减小到零,在t1~t2时间内速度由零反向增大到v0。(2)速度由v0减小到零的过程是上升过程,所对应的时间为0~t1;速度由零增大到v0的过程是下降过程,所对应的时间为t1~t2。(3)从图像中可以看出,上升过程速度为正,下降过程速度为负,因此,是选上升过程的速度方向为正方向。归纳提升1.v-t图像的建立以速度v为纵轴、时间t为横轴,建立平面直角坐标系,根据测量所得的数据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变化关系的图像(v-t图像),简称速度图像。图像上的任一点的纵坐标表示该时刻的瞬时速度。2.v-t图像的物理意义速度—时间图像(即v-t图像)反映的是速度随时间的变化关系,它并不是物体的运动轨迹。速度不同的匀速直线运动的v-t图像都是平行于时间轴的直线,但它们在纵轴上的截距不同,纵轴上的截距表示的是速度的大小和方向。如图所示,a、b、c的速度分别为va、vb和vc,则va>vb,vc是负值,说明其方向与正方向相反。匀速直线运动的速度—时间图像是一条与时间轴平行的直线。典型例题【例题3】

(多选)物体做直线运动,其v-t图像如图所示。下列说法正确的是(

)A.0~2s内汽车的速度方向沿正方向,且速度逐渐增大B.2~4s内的位移为4mC.第1s末与第3s末的速度方向不同D.5s时物体又回到了初始位置答案:AB解析:0~2

s内汽车的速度为正,说明方向沿正方向,由题图知速度逐渐增大,A正确。2~4

s内汽车做匀速运动,位移x=vt=4

m,B正确。全过程的速度都为正值,说明速度的方向一直沿着正方向,C错误。5

s时物体的速度为零,在此之前物体一直沿同一个方向运动,故全过程的位移一定不为零,D错误。v-t图像不是物体运动的轨迹,分析时要把图像与物体的实际运动结合起来。【变式训练3】

某同学以一定的速度去另一同学家送一本书,停留一会儿后,又以相同的速率沿原路回家。下列选项所示的哪个图像能粗略地表示他的运动状态(

)答案:C解析:因该同学运动时的速率不变,故A、B、D错误。又由于返回的过程中速度方向不同,所以选项C正确。课堂小结随

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习1.(速度的计算)汽车尾部的刹车灯的光源若采用发光二极管(LED),则通电后亮起的时间会比采用灯丝的白炽车灯大约快0.5s,故有助于后车驾驶员提前做出反应。假设后车以50km/h的车速匀速前进,则在0.5s的时间内,后车前行的距离大约为(

)A.3m B.7m C.12m D.25m答案:B2.(平均速度的理解)下图是高速公路旁的交通标志,图中的“100”表示小汽车的速度不得大于100km/h,“杭州88km”表示到杭州还有88km。“100km/h”和“88km”分别指(

)A.瞬时速度,位移

B.瞬时速度,路程C.平均速度,位移

D.平均速度,路程答案:B解析:交通标志里的限速标志是指每一时刻的速度均不能超过该速度,故100

km/h为瞬时速度;里程88

km指的是行驶路程,B项正确。3.(多选)(速度—时间图像)甲、乙两物体运动的速度—时间图像如图所示,下列说法正确的是(

)A.甲处于静止状态B.乙刚开始时以5m/s的速度与