2021-2022高一物理粤教版必修1 学案：第一章 第4讲 物体运动的速度 Word版含答案

第4讲 物体运动的速度
[目标定位] 1.理解速度的概念，领悟其矢量性.2.能区分平均速度和瞬时速度，知道速率的概念.3.会用平均速度公式进行相关的计算．
一、平均速度
1．定义：物体的位移s 与发生这段位移所用时间t 的比值，叫做平均速度．
2．表达式：公式v ＝s
t
，平均速度只能粗略地反映了物体在经受某段位移时的运动快慢和方向．
3．矢量性：平均速度是矢(填“矢”或“标”)量，有大小也有方向，它的方向与物体的位移方向相同．在国际单位制中，速度的单位是m /s ，读作米每秒．常用的单位还有km/h. 想一想 运动的物体位移越大，速度越大吗？
答案 速度等于物体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． 二、瞬时速度
1．定义：物体在某一时刻前后无穷短时间内的平均速度． 2．瞬时速度反映了物体某时刻的运动快慢．
3．矢量性：瞬时速度是矢(填“矢”或“标”)量，它的方向就是物体此时刻的运动方向，即物体在运动轨迹上过该点的切线方向．
想一想 子弹出枪口的速度是800 m /s,800 m/s 指的是平均速度还是瞬时速度？ 答案 枪口是某一位置，所以描述的速度是瞬时速度.
一、平均速度和瞬时速度的区分和联系 1．平均速度
(1)物理意义：粗略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． (2)大小：由公式v ＝s
t 计算得出．计算时肯定要指明是哪一段时间或哪一段位移内的平均速度．
(3)方向：与该段过程的位移方向相同，与运动方向不肯定相同． 2. 瞬时速度
(1)物理意义：精确描述物体运动的快慢和方向，与某一时刻、某一位置相对应． (2)大小：当t 格外格外小时，v ＝s
t 为瞬时速度．汽车速度计显示的速度是瞬时速度．
(3)方向：该时刻物体运动的方向．
3．平均速度与瞬时速度的联系
(1)在匀速直线运动中，平均速度和瞬时速度相等． (2)当t →0时，可以认为平均速度就等于瞬时速度．
(3)瞬时速度总为零时，平均速度肯定为零；平均速度为零时，瞬时速度不肯定为零． 例1 下列关于平均速度和瞬时速度的说法正确的是( )
A ．平均速度v ＝s
t ，当t 足够小时，该式可表示t 时刻的瞬时速度
B ．直线运动的平均速度肯定等于瞬时速度
C ．瞬时速度和平均速度都可以精确描述运动的快慢
D ．只有瞬时速度可以精确描述运动的快慢 答案 AD
解析 由平均速度定义式v ＝s
t 可知，当t 足够小，甚至趋近于零时，该式可表示t 时刻的瞬时速度，A 正确；
匀速直线运动的速度不变，各段时间内的平均速度均等于瞬时速度，B 错误；平均速度只能粗略反映一段时间内物体运动的快慢程度，而瞬时速度能精确地描述物体在某一时刻或某一位置运动的快慢及方向，C 错误，D 正确．
借题发挥 (1)平均速度与瞬时速度的大小无必定关系，平均速度大的物体，其瞬时速度不肯定大；平均速度为零的物体，其瞬时速度也可能很大．
(2)在匀速直线运动中，物体的平均速度等于瞬时速度，而在其他运动中，物体的平均速度一般不等于其瞬时速度．
针对训练 2021年9月底“玉兔”来袭，气象台对“玉兔”台风预报是：风暴中心以18 km /h 左右的速度向
西北方向移动，在登陆时，近中心最大风速达到33 m/s.报道中的两个速度数值分别是指( ) A ．平均速度，瞬时速度 B ．瞬时速度，平均速度 C ．平均速度，平均速度 D ．瞬时速度，瞬时速度
答案 A
解析 平均速度对应的是一段时间或一段位移，而瞬时速度对应的是某时刻或某位置，18 km /h 指的是台风向西北方向移动一段时间或一段位移的平均速度，33 m/s 指的是台风登陆时刻的瞬时速度．故A 正确． 例2 一辆汽车在一条平直大路上行驶，第1 s 内通过的位移是8 m ，第2 s 内通过的位移是20 m ，第3 s 内通过的位移是30 m ，第4 s 内通过的位移是10 m ，则汽车在最初2 s 内的平均速度是多大？中间2 s 内的平均速度是多大？全部时间内的平均速度是多大？ 答案 14 m /s 25 m/s 17 m/s
解析 最初2 s 内v 1＝s 1t 1＝8＋20
2 m /s ＝14 m/s
中间2 s 内v 2＝s 2t 2＝20＋30
2
m /s ＝25 m/s
全部时间内v 3＝s 3t 3＝8＋20＋30＋10
4 m /s ＝17 m/s.
二、平均速度、平均速率和速率的比较
1．平均速度：位移与时间的比值，平均速度＝位移
时间.
2．平均速率：路程与时间的比值，平均速率＝路程
时间.
3．速率：瞬时速度的大小．
4．留意：(1)由于位移小于等于路程，所以平均速度小于等于平均速率，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．
(2)瞬时速度的大小叫做瞬时速率，但是平均速度的大小不是平均速率． 例3 下列关于速度和速率的说法正确的是( ) A ．速率是速度的大小 B ．平均速率是平均速度的大小
C ．对运动的物体，某段时间的平均速度不行能为零
D ．对运动的物体，某段时间的平均速率不行能为零 答案 AD
解析 速率是速度的大小，故A 正确；平均速率等于路程与时间的比值，平均速度等于位移与时间的比值，平均速度的大小与平均速率不肯定相等，故B 错误；对于运动的物体，若某段时间内的位移为零，则平均速度为0，故C 错误；对于运动的物体，某段时间内的路程不行能为零，则平均速率不行能为零，故D 正确．故选A 、D.
例4 一辆汽车从甲地沿平直的大路以v 1＝36 km /h 的速度经过2 h 到达乙地，休息了4 h 后，又沿原路返回，以v 2＝54 km/h 的速度运动了3 h 越过乙地到达丙地．求全程的平均速度和平均速率． 答案 10 km /h ，方向是由甲地指向丙地 26 km/h
解析 汽车全程的位移大小为s ＝v 2t 2－v 1t 1＝54×3 km －36×2 km ＝90 km ，全程所用时间为t ＝2 h ＋4 h ＋3 h ＝9 h ，故平均速度大小v ＝s t ＝90
9 km /h ＝10 km/h ，方向是由甲地指向丙地；汽车全程的路程l ＝v 2t 2＋v 1t 1
＝54×3 km ＋36×2 km ＝234 km ，所以平均速率为v ′＝l t ＝234
9
km /h ＝26 km/h.
平均速度和瞬时速度的比较
1．如图1所示，在1000 m 体能测试中，小明沿某圆形400 m 跑道从A 点动身，其成果为3分40 秒，下列说法正确的是( )
图1
A ．小明的平均速率为4.55 m/s
B ．小明的平均速率为0.91 m/s
C ．小明的平均速度为0.91 m/s
D ．小明的平均速度为0.58 m/s 答案 AD
解析 平均速率为路程与时间的比值，所以平均速率为v ＝l t ＝1 000
220 m /s ≈4.55 m/s ，平均速度为位移与时间
的比值，所以平均速度为v ′＝s t ＝63.7×2
220 m /s ≈0.58 m/s.所以选A 、D.
平均速度和平均速率
2．2021年10月11日，在天津进行的第六届东亚运动会女子4×200米自由泳接力竞赛中，中国队以8分06秒06的成果夺得冠军，中国队之所以能够取得这个项目的冠军，取决于她们在800米中( ) A ．平均速率大 B ．平均速度大 C ．冲刺时的瞬时速度大 D ．某一时刻的瞬时速度大 答案 A
解析 4×200米自由泳接力竞赛的总路程肯定，哪队游完总路程所用的时间短，哪队获胜，也就是路程与时间的比值大，即平均速率大．
3．如图2所示是三个质点A 、B 、C 的运动轨迹，三个质点同时从N 点动身，同时到达M 点．下列说法正确的是( )
图2。