《人教版必修第一册第一章3位置变化快慢的描述—速度学案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版必修第一册第一章3位置变化快慢的描述—速度学案.docx（12页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、3位置变化快慢的描述一一速度定位学习目标.通过抽象概括,理解速度的含义。知道速度的定义式、单位和方向。1 .理解平均速度和瞬时速度的区别与联系,初步体会极限方法在研究 物理问题中的应用和意义。知道匀速直线运动的特点及速率的含义。 能在实际问题中正确辨析、应用以上关于速度的概念。2 .会使用打点计时器测量平均速度和瞬时速度。认识如实记录数据、 实事求是的重要性，培养科学的态度。3 .理解v-t图像的含义,能用实验数据绘制v-t图像,并会根据v-1图 像分析物体的运动情况。4 .联系与速度有关的实例,体会物理学在生产和生活中的用途，培养 物理学习的兴趣。知识点一速度1 .定义:物理学中位移与发生这
2、段位移所用攻回的比值。2 .定义式:v今。t.单位: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; 常用单位还有千米每时(km/h或km h 1)、厘米每秒(cm/s或cm s D 等。1 m/s=3. 6 km/ho3 .标矢性:速度是先量,它既有大小，又有方向，方向与时间 t内的位 移Ax的方向相同。4 .物理意义:表示物体运动怏慢的物理量。方向向西。(3)全过程的总路程 s= A xi+ X2+ x3=210 m, 所以全过程的平均速率=竽=10.5 m/so 答案：(1)20 m/s方向向西1. 5 m/s 方向向西 (3) 10. 5 m/s即时训练3 一物体以v尸4
3、 m/s的速度向东运动了 5 s后到达A点, 在A点停了 5 s后又以v2=6 m/s的速度沿原路返回，运动了 5 s后到 达B点,求物体在全程的平均速度和平均速率。解析:物体全程的位移大小x=v2t2-Viti=6 m/s X 5 s_4 m/sX5 s=10 m,全程用时 t=5 s+5 s+5 s=15 s,故平均速度大小厂彳=黑二| m/s,方向水平向西。 C JL DO物体全程的路程s=v2t2+viti=6 m/s X 5 s+4 m/sX5 s=50 m,故平均速率v m/sot 15s 3答案：| m/s,方向水平向西 y m/s要点四 对速度一时间图像的理解和简单应用随着“双
4、减”政策的步步落实，各高校也对学生体质提出了新的要求。探究：(1)百米赛跑时运动员的速度自始至终不变吗？如果有变化，你 估计是怎样变化的？(2)某位运动员百米赛跑的成绩是10. 57 s,按照你的估计画出他在这 段时间的v-t图像的草图。如果是没有受过训练的同学跑百米，他的V-t图像的形状可能有 什么不同？答案：(1)运动员是从静止开始运动的,其速度在较短时间内就能达到 一个比较大的数值,然后一段时间内速度大小虽有波动，但变化不大, 直至完成百米赛跑。其V-t图像可由图甲表示。如果是没有受过训练的同学跑百米,其速度的最大值较小，另外也 不能较长时间维持比较大的速度,其V-t图像可用图乙表示。1
5、. V-t图像的物理意义反映做直线运动的物体的速度随时间变化的规律。2. v-t图像的应用(1)由图像能看出每一时刻对应的瞬时速度,判断速度大小的变化及 其方向。(2)根据速度的正负可判断速度方向(如图)，速度为正值,如图线1、3、 5,表示物体的速度方向与规定的正方向相同；速度为负值，如图线2、 4,表示物体的速度方向与规定的正方向相反。根据图线斜率可判断物体的运动性质，图线平行于t轴表示物体 做匀速运动，图线1、2分别表示物体向正、负方向做匀速运动；图线 3表示物体向正方向做加速运动，图线4表示物体向负方向做加速运 动；图线5表示物体向正方向做减速运动。(4)截距的意义:v-t图像的纵轴截
6、距表示初始时刻物体的瞬时速度， 横轴截距表示物体速度为零的时刻。例4物体做直线运动的v-t图像如图所示。由图像可知,该物体(C )A.第1 s内和第3 s内的运动方向相反B.第2 s内静止不动C.第3 s内和第4 s内的运动方向相反D.第2 s末和第4 s末的速度相同解析:物体在第1 s内和第3 s内的速度都为正值，因此这两秒内物体 的运动方向相同,A项错误;第2 s内物体的速度保持不变，物体做匀 速直线运动,B项错误;物体在第3 s内的速度为正值，在第4 s内的 速度为负值，因此这两秒内物体的运动方向相反,C项正确;第2 s末 的速度和第4 s末的速度大小相等,但方向相反,D项错误。即时训练
7、4如图所示为某质点做直线运动的v-t图像,据此可知以 下说法正确的是(B )A.质点始终向同一方向运动B.在运动过程中，质点运动方向发生变化C.前2 s内质点速度增大D.后2 s内质点速度减小解析：由图像知,质点的速度由负变正，因此速度方向发生变化，选项A 错误,B正确;前2 s内沿负方向质点速度减小，后2 s内速度增大，选 项C、D错误。【情境创设】2021年东京奥运会上，中国女排虽然成绩并非十分亮眼，但是并没有 降低大家对于未来的期望值,毕竟中国女排曾在世界排坛熠熠生辉。 某女排队员在发球时,一位摄影爱好者从侧面给她拍了张全身照,该 队员的实际身高为1.98 m,相机的曝光时间为高s,在照
8、片上人的身 高为5. 00 cm,排球在照片上留下了 0. 50 cm的径迹。【素养训练】比赛中排球的速度和方向都会给对方球员带来很大的压力。请根据以 上数据估算出她发球的速度约为多大。解析:估算时可认为该队员的身高为2 m,按比例计算,则排球在曝光 时间内运动的距离x=-X0. 50 cm=0. 2 m,因为照相机曝光的时间 5. 00cm很短,可以认为该段时间内排球的平均速度近似等于她发球的速度， 即T二竽旦24 m/so痂s答案：24 m/sL （多选）下列关于速度方向的说法正确的是（AC ）A.物体在某点的速度方向就是物体的运动方向B.位移的方向和速度的方向一定不同C.匀速直线运动的速
9、度方向是不变的D.匀速直线运动的速度方向是可以改变的解析:物体在某点的速度方向就是物体的运动方向，选项A正确;直线 运动中，位移的方向与速度的方向存在着相同和相反两种情况,选项B 错误;速度不变的运动称为匀速直线运动,选项C正确,D错误。2 .有关瞬时速度、平均速度、平均速率，以下说法正确的是（B ）A.平均速度是物体在一段时间内位移与所用时间的比值,方向沿运动 轨迹的切线方向B.瞬时速度是指物体在某一时刻或某一位置的速度C.物体做变速运动时,平均速率就是平均速度的大小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 值解析:平均速度为一段时间内位移与所用时间的比值,但平均速度的
10、 方向为这段时间内物体位移的方向，不是运动轨迹的切线方向，故A 错误；瞬时速度是指物体在某一时刻或某一位置的速度,故B正确;物 体做变速运动时,平均速率是一段时间内路程与时间的比值,而平均 速度为一段时间内位移与所用时间的比值，两者大小不一定相等，故C、 D错误。3. 一质点始终向着一个方向做直线运动,在前|x位移内的平均速度为 V,后京位移内的平均速度为2v,则质点在位移x内的平均速度的大小 是。解析:整个过程质点的平均速度万二三亏与4V。 “+以王+三5 v 2v答案小（教材第19页“问题”改编）生活和科学研究中经常需要比较物体运 动的快慢和方向，我们可以比较相同位移，谁用的时间短,或者相
11、同时 间内谁的位移大,但并不是每种运动都能找相同时间或相同位移。比 如自行车在平直公路上30 min内行驶了 9 km,运动员在百米比赛中 的成绩为10 so自行车和运动员哪个快？答案:通过比较两物体单位时间内的位移，可比较两物体运动的快慢。z- th 9km 9X103 m r , 自仃车：五二小二市彘二二。m/s;运动员:等二噤二10 m/s;t2 10s所以运动员快。知识点二平均速度和瞬时速度1 .平均速度：由当求得的速度v,表示物体在时间A t内运动的平均快 t慢程度。2 .瞬时速度当 t非常非常小时,我们就把当叫作物体在某一时刻的瞬时速度。t瞬时速度可以精确地描述物体运动的快慢。瞬时
12、速度的大小通常 叫作速率。3 .匀速直线运动：匀速直线运动是蛔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箜。甲、乙两地直线距离为20 km。小明开车从甲地到乙地,用时20分钟,他的平均速度多大？途中某时刻，小明发现速度计示数为70 km/h,此示数表示什么？(3)若小明由乙地返回甲地又用了 20分钟，则从甲地出发又返回甲地 的整个过程的平均速度是多少?它能反映汽车运动的快慢吗？ 答案：由v岑得v=驾二60 km/ho表示此时刻的速率为70 km/ho因为全程的位移为零，所以平均速度为0；不能。知识点三速度一时间图像L速度一时间图像的意义:直观表示物体运动的速度随!回变化的情
13、况。2.速度一时间图像的作法：以时间t为横轴,速度v为纵轴,建立直角 坐标系,根据测量的数据在坐标系中描点,然后用一条平滑的曲线描 出这些点，即得到v-t图像。如图所示,当两条图线相交时,其交点的含义是什么？答案:在速度一时间图像中，两图线的交点表示在此时刻两物体有相 同的速度,包括大小和方向。要点一对速度的理解蜗牛要横向爬过一本教科书，至少得用2 min的时间。乌龟爬行1 m 需要50 So猎豹平均每秒可跑32 mo探究:如何比较动物运动的快慢呢?有几种比较方法？答案:有两种比较方法。一种是用同样的位移，比较所用时间的长短, 时间短的，运动得快；另一种是用相同的时间，比较发生的位移大小， 位
14、移大的，运动得快。如要发生1 m的位移，蜗牛所用时间最长，猎豹 所用时间最短;如在1 S的时间内，蜗牛的位移最小,猎豹的位移最大, 所以猎豹运动得最快。1 .对定义式V若的理解t公式V二学中的Ax是物体运动的位移,不是路程。tV二黑是定义式,不是决定式,不能认为V与位移AX成正比、与时 间 t成反比。V二华也叫物体位移对时间的变化率。At.对速度矢量性的理解（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。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。例1（多选）对速度的定义式v二普，以下叙述正确的是（ABD ） A.此速度定义式适用于
15、任何运动B.速度v的大小与运动的位移A x和时间 t都无关C.物体做匀速直线运动时,速度v与运动的位移A x成正比,与运动时 间 t成反比D.速度是表示物体运动快慢及方向的物理量解析:速度的定义式适用于任何运动，所以A正确;速度的大小与位移 x和时间A t无关,匀速直线运动中速度的大小、方向均不变,B正 确,C错误;速度是表示物体运动快慢及方向的物理量,D正确。（1）比值定义法:用两个基本的物理量的“比”来定义一个新的物理量 的方法。如速度、压强、密度等。比值定义法的特点：比值定义法定义的物理量往往不随定义所用 的物理量的大小、有无而改变。即时训练1（多选）甲、乙两质点在同一直线上匀速运动，设
16、向右为 正方向，甲质点的速度为2 m/s,乙质点的速度为-4 m/so则可知 （ACD ）A.乙质点的速率大于甲质点的速率B.因为2-4,所以甲质点的速率大于乙质点的速率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10 s后甲、乙两质点相距 60 m解析:因为速度是矢量,所以其正、负号表示物体的运动方向，选项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, 故选项A正确,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大小之和,计算可得选项D正确。要点二平均速度和瞬时速度如图甲所示，让小球沿斜槽滚
17、下，依次通过0、A、B、C四点。探究：（1）请结合图甲中数据计算小球在（）A、OB、0C各段的平均速度, 并且比较计算结果,说明计算平均速度要注意什么问题？小球在0A、OB、0C各段的平均速度也哪一段的平均速度更接近 经过0点的瞬时速度？如图乙所示,0A、04、OA2、OA3各段的平均速度中，哪一段的平均速度更接近小球经过0点的瞬时速度？答案：(1)0. 70 m/s, 0. 80 m/s, 0. 90 m/s;小球在0C段运动得最快;计 算平均速度时要注意明确是求哪一段位移(或时间)内的平均速度。(2)0A段的平均速度更接近经过()点的瞬时速度。(3)0A3段的平均速度更接近小球经过0点的瞬
18、时速度。1.平均速度与瞬时速度的区别与联系。项目平均速度瞬时速度区别物理 意 义反映一段时间内物体运动的平均快慢程度,与一段位移或一段时间相对应精确描述物体运动的快慢及方向，与某一时刻、某一位置相对应大小由公式V奏求出At t 极小)At方向与该段过程的位移方向相同，与运动方向不一定相同该状态物体运动的方向联系(1)瞬时速度总为零时,平均速度一定为零;平均速度为零时，瞬时速度不一定为零；(2)在匀速直线运动中，平均速度和瞬时速度相等；(3)当位移足够小或时间足够短时,可以认为平均速度就等于瞬时速度(极限法)2 .我们平时所说的速度有时指平均速度,有时指瞬时速度,应根据前 后文判断。3 .在变速
19、直线运动中，不同时间（或不同位移）内的平均速度一般不相 同，因此,求出的平均速度必须指明是哪段时间（或哪段位移）内的平 均速度。例2以下关于速度概念的说法正确的是（B ）A.子弹以900 m/s的速度从枪口射出，指的是平均速度B.汽车在平直的乡村公路上的行驶速度约为30 km/h,指的是平均速 度C.某城区道路汽车的最高限速为40 km/h,指的是平均速度D.比较汽车和动车从宜昌开往武汉的行驶快慢,应比较它们的瞬时速 度解题素养（1）看清速度与时间还是时刻对应,与时间对应的是平均 速度,而与时刻对应的是瞬时速度。或看清速度与一段位移还是位置对应,与一段位移对应的是平均 速度,而与位置对应的是瞬
20、时速度。解析:子弹射出枪口的速度,与枪口这一位置相对应,指的是瞬时速度, 故A错误;汽车在平直公路上的行驶速度,是一个过程中的速度,指的 是平均速度,故B正确;最高限速是限制任意时刻的速度，故所限为瞬 时速度,故C错误；比较汽车和动车在两地间的行驶快慢，比较的是一 个过程中的速度，故应比较平均速度，故D错误。即时训练2 一质点做单向直线运动,前半程内的平均速度是v.,后半程内的平均速度是V2。此质点在全程范围内的平均速度是（D ）A.jb.22v1+v2C %以 D 2%为.2v1+u2. Vt+V2解析:设总的位移为x,前一半位移用的时间为t.A后一半位移用的时间为匕上,全程范围内的平均速度
21、的大小厂三二2,故A、B、C v2t1+t2 v1+v2错误,D正确。要点三平均速度、平均速率和速率的比较某学校在如图所示的操场上举行运动会。探究：（1）运动员在某段时间内一直运动,他们的平均速度可能等于零 吗?平均速率呢?请举例说明。（2）运动员平均速度的大小等于平均速率吗？答案：（1）如果运动员绕操场跑一圈，位移等于零,则平均速度等于零； 但是路程不等于零,则平均速率就不等于零。不一定等于。因为位移的大小小于或等于路程,所以平均速度的大 小小于或等于平均速率。只有在单向直线运动中，平均速度的大小才 等于平均速率。1 .平均速度定义式:平均速度二普,即vq,是矢量。 时间 t意义:粗略地描述
22、物体运动的快慢，与物体运动的路径无关。2 .平均速率(1)定义式:平均速率二普,即尸:,是标量。 时间 t意义:粗略地描述物体运动的快慢，与物体运动的路径有关。3 .平均速度与平均速率的关系平均速度的大小一般小于平均速率，只有在单向直线运动中，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。4 .速率速率是瞬时速度的大小,是瞬时速率的简称,是标量。意义:精确地描述物体在某一时刻或某一位置运动的快慢。例3某质点由A出发做直线运动，前5 s向东行驶了 30 m经过B 点，又向前行驶了 5 s前进了 60 m到达C点，在C点停了 4 s后又向 西行驶，经历了 6 s运动了 120 m到达A点西侧的D点，如图所示。求：最后6 s时间内质点的平均速度大小和方向；全过程的平均速度；全过程的平均速率。解析：(1)最后6 s时间内质点从C到D的位移大小为Ax3=120 m,则 平均速度v尸等二1答二20 m/s,方向向西。t4 6s(2)全程中质点的初位置为A点，末位置为D点，其位移方向向西，大小 A x= x3- xt- A x2=120 m-30 m-60 m=30 m,所用时间 t 总=5 s+5 s+4 s+6 s=20 s。则全过程的平均速度v若署L 5匹,