位置变化快慢的描述-速度（导学案）解析版-人教版高中物理必修第一册

第3节位置变化快慢的描述一一速度

口学习目标

1.物理观念：能将速度的概念与生活中的相关现象联系起来,能从物理学的视角观察身边的运动现象；

能通过纸带处理，正确辨析平均速度和瞬时速度。

2.科学思维：结合瞬时速度概念的建构，体会研究物理问题的极限方法和抽象思维的方法；理解v-t图像

的含义，能用实验数据描绘v-t图像，能根据图像分析速度随时间的变化特点。

3.科学探究：通过比较平均速度与瞬时速度，了解瞬时速度的测显方法；会使用打点计时器测显物体的

平均速度和瞬时速度，并知道二者的区别和联系。

4.科学态度与责任：知道物理学研究的很多问题就在身边，对自然界有好奇心，具有探索的兴趣;知道物

理学能解决人们生产、生活中的一些问题；培养学生如实记录实验数据，实事求是的科学态度;通过介绍或了

解各种工具的速度，感知科学的价值和应用，培养学生对物理的兴趣。

重点难点

1.掌握速度的物理意义和定义，理解其矢量性(重点)。

2.理解平均速度，能区分平均速度和平均速率并会进行相关计算(重难点)。

3.理解瞬时速度，知道瞬时速度与平均速度的区别与联系，初步体会极限思想在研究物理问题中的应用和

意义(重难点)。

课前预习

【知识回顾】(初中)

一、速度

(1)定义:在物理学中，把物体在一段时间内通过的路程与通过这段路程所用的叱回之比称为速度。

(2)物理意义:速度是表示物体运动快慢的物理量。

(3)公式:v=2.其中s表示路程,t表示时间表示速度

t

(4)单位及换及:在国际单位制中.速度的基本单位是米每秒.符号为m/s。在交通运输中速中速单位也常用

T,米每小时.符号为km/h(或kmh")。1m/s=3.6km/h。

二、平均速度

(1)定义:物体运动的一段路程与所用时间的比值

(2)物理意义:用平均速度可以粗略描述运动的物体在一段时间内或一段路程内运动的平均快慢程度。

(3)计算公式:丫=上，公式中的％”是指物体在时间内通过的路程，“广是指这段路程所用的时间,

t

K即物体在这段时间内(或在这段路程中)的空均速度。

【自主预习】(高中)

一、速度

(1)定义：位搂与发生这段位移所用!!!回之比。

(2)定义式：v=—o

(3)单位：国际单位制单位是米每秒，符号是m/s或ms」常用单位：千米每时(km/h或kmh-)、

厘米每秒(cm/s或cms】)等。1m/s=3.6km/h.

(4)物理意义：表示物体运动的快慢。

二、平均速度与瞬时速度

1.平均速度

(1)定义：在变速直线运动中，位移心,△/跟发生这段位移所用时间加的比值。

(2)表达式:v=—o

(3)物理意义殂1略地描述物体位置变化的快慢，与物体运动的路径无关。

(4)平均速度是矢量，方向与一段时间2内发生的位移的方向相同。

2.瞬时速度

(1)定义:物体在某一时刻(或经过某一位置)的速度叫作瞬时速度。

(2)物理意义:精确地描述物体运动的快慢。

(3)速率:瞬时速度的公小叫作速率，所以速率是标最，没有方向。

三、测量平均速度和瞬时速度

Ar

1.测量平均速度，根据:丫=丁

2.测量纸带的瞬时速度

四、速度一时间图像

课堂探究

一、速度

思考与讨论

1.（1）高中对于速度是如何定义的?它和我们初中学的速度的概念有什么不同?

（2）速度是矢量，还是标量?表示速度的单位有哪些？

2.位移是矢量，有方向，速度是位移与时间的比值，速度是什么量?

【例11下列关于速度的说法正确的是（）

A.速度是描述物体运动快慢的物理量，速度大表示物体运动快

B.速度描述物体的位置变化快慢,速度大表示物体位置变化天

C.速度越大，位置变化越快,位移也就越大

D.由v=生可知，位移越大，则速度越大

加

答案A

解析根据速度的定义知、A正确;速度大表示物体的位置变化快、但在很短的时间内物体位置变化很U位

移）不一定大,B、C错误;由于△/不确定，位移加越大不一定越大Q错误。

【例2】（多选）甲、乙两质点在同一直线上做匀速运动，取向右为正方向，甲的速度为2m/s,乙的速度

为4m/s,则可知（）

A.乙的速度大于甲的速度

B.因为+2>-4,所以甲的速度大了乙的速度

C.这里正、负号的物理意义是表示质点的运动方向

D.若甲、乙两质点同时由同一点出发，则10s后甲、乙相距60m

答案ACD

解析速度是矢量,其正、负号表示质点的运动方向，比较速度大小只比较其绝对值，故A、C正确,B错

误;甲、乙两质点在同一直线上由同一点出发，向相反方向运动,10s内甲运动了20m,乙运动了40m,故

10s后甲、乙相距60m,D正确。

二、平均速度与瞬时速度

思考与讨论：

1.对于同一个物体，在某一段时间内，运动的快慢也不是每时每刻都一样。我们用公式丫=包计算出的速

&

度，能否精确地描述物体在任一时刻运动的快慢?

2.平均速度有方向吗?如果有指向哪个方向？

3.平时生活中除了描述一段时间内的平均速度外，有时候还需要表示物体在某一时刻或经过某一个点的

速度，又该怎么办呢？

4.瞬时速度是什么量?有没有方向?方向表示什么？又如何确定？

5.大家都乘坐过汽车，汽车表盘示数表示的又是什么呢？

6.平均速度和速度的平均值是不是同一个佰?它们如何区分？

【例U(多选)关于平均速度和瞬时速度，下列说法正确的是()

A.匀速直线运动的平均速度等于瞬时速度

B.只有瞬时速度可以精确描述运动的快慢

C.瞬时速度和平均速度都可以精确描述运动的快慢

D.平均速度方言，当Z充分小时，该式可表示I时刻的瞬时速度

答案ABD

解析匀速直线运动任意时刻速度都相等，平均速度等于瞬时速度，故A正确;瞬时速度对应某一时刻或

某一位置的速度，可以精确描述运动的决慢、平均速度只能粗略地描述运动的快慢，故B正确C错误;平均速度

号，当Z充分小时&可认为是一个时间点、此时平均速度可代表/时刻的瞬时速度.故D正确。

【例21某物体由4点出发做直线运动，前5s向东行驶了30m到达B点,又向东行驶了5s前进了60m

到达C点，在C点停了4s后又向西行驶，经历了6s运动了120m到达A点西侧的D点，如图所示，求:

(1)最后6s内物体的平均速度;

(2)全过程的平均谏度；

（3）全过程的平均速率。

答案（l）20m/s,方向向西（2）1.5m/s,方向向西（3）10.5m/s

解析（1）最后6s内物体从C点到D点的位移大小为△口=120m,则平均速度大小为v,=^=^=20m/s,

C4OS

方向向西。

（2）全程中物体初位置为A点沫位置为。点，其位移是南方向向西.大小m-30m-60

m=30m,所用时间/总=5s+5s+4s+6s=20s,则平均速度大小为也="黑=15m/s,方向向西。

（3）全过程的路程s=3（）m+6（）m+120m=210m,

全过程的平均速率力/10.5m/s。

【例3】（多选）如图所示,用光电计时装置可以测出气垫导轨上滑块的瞬时速度。已知固定在滑块上

的遮光条的宽度为Av=3.0cm,遮光条经过光电门的遮光时间为△片0.11s,用肝近似代表滑块通过光电门

时的瞬时速度。则下列说法正确的是（）

A.滑块经过光电门位置时的速度大小为0.27m/s

B.滑块经过光电门位置时的速度大小为27m/s

C.为使警更接近瞬时速度，可换用宽度更窄的遮光条

D.为使穿更接近瞬时速度，可使滑块的释放点更靠近光电门

答案AC

解析用等近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度，代入数据解得滑块经过光电门位置时的速度大小为

0.27m/s,故A正确.B错误:从上述公式可知，△/越小小越接近滑块通过光电门时的瞬时速度才奂用宽度更窄的

遮光条能使通过光电门的时间△/变小，但使滑块的释放点更靠近光电门不能使△/变小，故C正确,D错误。

三、测量平均速度和瞬时速度

思考与讨论

1.如何通过这些仪器测量物体的运动速度？

2.纸带上的点与小车的位移和时间是如何对应的，怎样将纸带上的点变成相关的数据?

3.通过以上知识的学习,尤其是通过纸带的数据处理，我们可以计算出纸带上某段时间的平均速度,但是,

如何来计算某点的瞬时速度呢？

4.根据卜.面这条纸带，如何求E点的瞬时速度?有三位同学分别选取了不同的范围来计算，哪个同学计算

出的结果更准确?

【例）1】如图所示，打点计时器所用电源的频率为50Hz,某次实验中得到的•条纸带，及亳米刻度尺

测量情况如图所示，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/so

答案：0.350.420.35

四、速度一时间图像

思考与讨论：

1.图像是研究物理问题中经常使用的一种数据处理方式，图像法处理数据直观、方便，我们上一节也学习

了位移一时间图像，请同学们回忆一下，位移一时间图像是如何描绘的？从图像中我们能看到什么有用的信

息？

2.图像是寻找变化规律的好方法，我们也可以用图像来发现物体的速度变化情况。那么怎样用图像来表

示物体运动的速度呢？

【例J1】如图所示为一个物体沿某一条直线运动的y“图像，至少从以下三个方面分别说明它的速度

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?物体在第2s末的速度大小为多少?

(2)物体的速度大小变化吗?物体是加速运动还是减速运动?

(3)物体运动的方向是否变化?哪个时刻发生变化?第3s末和第5s末的速度是否相同?

答案

(1)物体从静止开始运动;第2s末的速度大小为10m/s.

(2)变化。0~1s是加速运动,1〜3s是匀速运动,3〜4s是减速运动,4〜5s是反向加速运动。

⑶变化。0〜4s沿正方向运动.4〜5s沿负方向运动:在第4s天运动方向发生改变。第3s末和第5s末的

速度大小相等，但方向相反.故不相同。

【例］2］如图所示，为一物体做直线运动的速度一时间图像，在整个运动过程中，下列说法正确的

是()

A.4C段和CQ段的运动方向相反

B.段和力E段的运动方向相反

C.物体在CE段做减速运动

D.段物体静止

答案B

解析由题图可知，物体在BC段和CD段的速度均为正值，运动方向相同，物体在D点速度为

零，此后运动方向改变，A错误，B正确；物体在CD段做减速运动，在DE段做加速运动，C错误;

ABE殳物体的速度恒为5m/s,D错误.

课堂小结:

本节课重点学习了速度，通过举例加深学生对速度的理解。要明确速度是矢量，有方向，并搞清楚速度与

速率和瞬时速度与平均速度的差异和联系。

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1.下列关于速度的说法正确的是（）

A.速度是描述物体运动快慢的物理量，速度大表示物体运动快

B.速度描述物体的位置变化快慢,速度大表示物体位置变化大

C.速度越大，位置变化越快，位移也就越大

D.由尸差可知，位移越大，则速度越大

答案A

解析根据速度的定义知,A正确:速度大表示物体的位置变化快，但在很短的时间内物体位置变化（即位

移）不一定大,B、C错误;由于△/不确定，位移M越大小不一定越大、D错误。

2.（多选）下面列举的几种速度中，说法正确的是（）

A.某同学百米赛跑的速度是9m/s,指的是平均速度

B.汽车以40km/h的速度通过飞云江大桥，指的是瞬时速度

C.汽车经过路标时的速度是90km/h,指的是平均速度

D.子弹在枪管里的速度是400m/s,指的是平均速度

答案AD

解析某同学百米赛跑的速度是9m/s,所指为位移与所用时间的比值，为一个过程中或一段时间内的速

度，是平均速度，故A正确;汽车以40km/h的速度通过飞云江大桥指的是一段时间内的速度.是平均速率、故B

错误;汽车经过路标时的速度是90km/h.指的是某一位置（或某一E寸刻）的速度，是瞬时速度.故C错误;子弹在枪

管里的速度是400m/s,指的是一个过程中的速度.为平均速度.故D正确。

3.（多选）关于平均速度和瞬时速度，下列说法正确的是（）

A.匀速直.线运动的平均速度等于瞬时速度

B.只有瞬时速度可以精确描述运动的快慢

C.瞬时速度和平均速度都可以精确描述运动的快慢

D.平均速度5言,当2充分小时，该式可表示/时刻的瞬时速度

答案ABD

解析匀速直线运动任意时刻速度都相等，平均速度等于瞬时速度、故A正确;瞬时速度对应某一时刻或

某一位置的速度，可以精确描述运动的快慢、平均速度只能粗略地描述运动的快慢，故B正确,C错误:平均速度

号，当△/充分小时，△/可认为是一个时间点，此时平均速度可代表I时刻的瞬时速度、故D正确。

at

4.在“测量纸带的速度”的实验中,得到如图所示的纸带，其中力、B、C、D、E、F、G为4数点，相邻两U

数点间的时间间隔为7＞八处、,□、山、*、见分别为力仄BC、CD、DE、EF、/G的长度，下列用来计算打

D点时纸带速度的表达式中误差最小的是（）

A••BC•D•E•F•G•

Xi出题X,XSxh

X2+X3+X4+X5D争

答案B

解析某点的瞬时速度可以用该点为中间时刻的一段时间内的平均速度大小来代替心吟声，而且所

选时间段越短、误差越小,B正确。

5.一可视为质点的物体沿东西方向的水平线做直线运动，取向东为正方向，共速度一时间图像如图所示,

下列说法正确的是（）

y/(ms_|)

6

046\!8

A.8s末,物体的速度为6m/s

B2〜4s内,物体处:静止状态

C6-7s内，物体速度方向向西，做加速运动

D.1072s内，物体速度方向向东，做加速运动

答案C

解析由题图知,8s末,物体的速度为-6m/s,选项A错误;27s内,物体做匀速直线运动，速度不为零，选项

B错误;取向东为正方向,67s内、物体的速度为负值，且绝对值在增大，可知6〜7s内，物体速度方向向西.做加速

运动，选项C正确;1072s内，物体的速度为负值、且绝对值在减小，则1072s内，物体速度方向向西、做减速运

动，选项D错误。

6.某物体运动的四图像如图所示，下列关于该物体运动的描述正确的是（）

V

AAA

Ot

A.该图像就是物体的运动轨迹图像

B.物体做匀速运动

C.物体做来回的往知运动

D.物体向一个方向做直线运动

答案D

解析X图像不表示物体的运动轨迹，故A错误;由题图可知,速度是变化的，故B错误;图线一直在时间

轴的上方.速度始终为正.方向没有改变、向一个方向做直线运动，故C错误,D正确。

7.（多选）做直线运动的物体欢vr图像如图所示，下列判断正确的是（）

A.物体在1s末改变运动方向

B.物体在前3s内运动方向不变

C.物体在3s末运动方向改变

D.物体在2s末和4s末的速度相同

答案BC

解析前3s内物体的速度方向均为正.运动方向没有改变,A错误,B正确:由题图可知物体在片3s后速

度为负，说明物体改变了运动方向C正确:物体在2s末和4s末的速度大小都为2m/s,但方向相反,D错误。

8.某兴趣小组的同学们在做“用打点计时器测速度”的实验中，让重锤自由下落,打出的一条纸带如图所示,

图中直尺的单位为cm,点。为纸带上记录到的第一个点，点4、B、C、。、…依次表示点。以后连续打出的

各点,已知打点计时器每隔7=0.02s打一个点。

（（fml~2~345~~67~891（）1112）

1”•"承...一，h，“l，—”"k，h”，l，””，“J”"iM””n”J”"h"J””“/

{OABC。-GH\

（1）（3分）纸带的（填“左端”或“右端”）与重锤相连。

（2）（12分）叼产________cmq-o；/=cm/H段的平均速度大小为v=m/s。

（3）（3分）如果当时交变电流的频率户51Hz,而计算时仍按六5（）Hz处理，那么速度测量值将（填

“偏大卬偏小”或“相等”）（已知叫）。

答案⑴左端(2)6.1011.401.325⑶偏小

解析（1）纸带下落时,速度越来越快，纸带上的点迹为等时间间隔的位移。则点迹间距不断增大，从题图

知从左到右点迹间距逐渐增加、则纸带的左端与重锤相连。

2

(2)由题图可知此＞尸6.1()cm/0/尸11.40cmJCF^XQH-XOF=5.30X1()-m厕方一感同、m/s=1.325m/s

4XU.U4o

（3）如果户51Hz>50Hz.则实际打点周期偏小，计时引用数据偏大,由产华中可知,速度测量值将偏小。

9.（多选）借助运动传感器可以测出物体运动的速度，如图所示,传感器由两个小盒子A、B组成,A盒装有

红外线发射器和超声波发射器，它装在被测小车上，每隔1s可同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲出

盒固定不动且装有红外线接收器和超声波接收器,B盒收到红外线脉冲时开始计时（红外线速度为3x10*m/s,

红外线的传播时间可以忽略不计），收到超声波脉冲时计时停止。在某次测量中,B盒第一次记录的收到红外线

脉冲和超声波脉冲的时间差为0.15s,B盒第二次记录的收到红外线脉冲和超声波脉冲的时间差为0.20s,根据

超声波速度为340m/s,可以判定（）

A.第1次发射脉冲时，小车距B盒的距离为51m

B.第2次发射脉冲时，小车距B盒的距离为68m

C.小车运动的平均速度大小为17