高中物理人教版必修1课件：第一章 3运动快慢的描述——速度

问题:如何比较 A 和 B、 B 和 D、 B 和 C 的运动快慢 ?
答案 :比较 A 和 B,它们经过的位移都是 100 m,A 用的时间长 (20 s),B 用的时间短(10 s)。在位移相同的情况下,时间短的物体运 动得快,即汽车比自行车快。 比较 B 和 D,它们所用的时间都是 10 s,B 行驶了 100 m,D 飞行 了 2 000 m,B 行驶的位移比 D 短,在时间相等的情况下,位移大的物 体运动得快,即飞机比汽车快。 比较 B 和 C,它们的位移不同,所用的时间也不同,要比较它们 的运动快慢,需要计算它们平均每秒钟位移的大小。单位ห้องสมุดไป่ตู้间内位 移大的物体运动得快。 由上列表可算出以上四个物体每秒钟位移大小分别为 5 m、10 m、25 m、 200 m,这说明飞机运动得最快。
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1
1
答案:D
二、 平均速度和瞬时速度
知识精要 1.平均速度和瞬时速度的比较 平均速度 物 理 意 义 大 小 方 向 瞬时速度
描述物体在一段时间内运动的 描述物体在某时刻运动的平 平均快慢和方向,与一段时间或 均快慢和方向,与时刻或位置 位移对应 对应 由v =
������x ������t
3
运动快慢的描述 ——速度
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学习目标 1.理解速度的概念,领会其矢量性 ,知道速度的方向。 2.知道平均速度和瞬时速度的区别与联系。 3.能在具体问题的描述中正确使用平均速度和瞬时 速度的概念,并能进行相应的计算。 4.知道速度与速率的区别与联系。 重点:平均速度与瞬时速度的概念和区别。 难点:瞬时速度概念的理解。
90 s≈ 1.38 s,这段时间内所经过的位移为 65 25 为 m/s≈18.12 m/s。 1.38
隔为
25 m,所以其平均速度
典题例解 【例 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 2 m/s,乙质点的速度为- 4 m/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 10 s 后甲、乙两质点 相距 60 m 解析 :因为速度是矢量,其正负号表示物体的运动方向,速率是标 量 ,在匀速直线运动中,速度的大小等于速率,故选项 A、 C 正确,选 项 B 错误 ;甲、乙两质点在同一直线上沿相反方向运动,故选项 D 正确。 答案:ACD
2.火车在两站间正常行驶时,一般可看成匀速运动。一位同学 根据车轮通过两根铁轨交接处时发出的响声来估测火车的速度。 他从车轮的某一次响声开始计时,并从此之后数着车轮响声的次数, 他在一分半钟内共听到 66 次响声。已知每段铁轨长 25 m。根据这 些数据,你能估测出火车速度的大小是多少吗? 答案:火车一分半钟内共发出 66 次响声,每两次响声的时间间
重点难点
激趣诱思
图为汽车上用到的速度计,不知你是否注意到,在汽车的运行过 程中,速度计上的指针是不断地发生摆动的,在启动时,指针所指的数 值会越来越大,刹车时,指针所指的数值会越来越小。那么,速度计指 针的变化能反应什么问题呢?
简答 :我们知道,汽车在运动时的快慢程度是不断改变的,而速度 计就是用来测定汽车运动的快慢的,即汽车运动的速度。启动时汽 车运动得越来越快;刹车时汽车运动得越来越慢,这就要求从速度计 上的指针所指的数值反映出来。
迁移应用 1.(多选)对做变速直线运动的物体,有如下几种叙述,其中表示 平均速度的是( ) A.物体在第 1 s 内的速度是 3 m/s B.物体在第 1 s 末的速度是 3 m/s C.物体在通过其路径上某一点时的速度是 3 m/s D.物体在通过一段位移 x 时的速度为 3 m/s 解析 :瞬时速度是指物体在某一时刻(或某一位置)的速度 ,它与 时刻(或位置)对应;平均速度是针对一段时间(或一段位移)而言的 , 它与时间(或位移)对应。由此分析,表示平均速度的是选项 A、 D, 表示瞬时速度的是选项 B、 C。区分瞬时速度和平均速度的关键是 抓住针对某一段时间间隔还是针对某一时刻或某一位置。 答案:AD
位移 时间
平均速率 平均速率=
路程 时间
联系
矢量,有方向 标量,无方向 都粗略地表示物体运动的快慢 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
思考探究 1.物体的运动有快有慢,并且不断变化,可以用平均速度来描述 物体运动的快慢。如何定义平均速度呢? 答案 :用位移和发生这段位移的时间来描述物体的运动,平均速 度是指运动物体在某段时间内的位移与发生这段位移所用时间的 比值。 2.短跑运动员在 100 m 比赛中,以 8 m/s 的速度迅速从起点冲 出,到 50 m 处的速度是 9 m/s,10 s 末到达终点的速度是 10.2 m/s,则 运动员在全程中的平均速度是多少?
思考探究 1.以下有四个物体的运动,请比较它们运动的快慢。 经过时间 初始位置(m) (s) A.自行车沿平直道路行 驶 B.公共汽车沿平直道路 行驶 C.火车沿平直轨道行驶 D.飞机在天空沿直线飞 行 0 0 500 500 20 10 30 10 末了位置(m) 100 100 1 250 2 500
答案:运动员在全程中的平均速度 v=
的 8 m/s、9 m/s、10.2 m/s 是指瞬时速度。
������ ������
=
100m =10 10s
m/s。题中
典题例解 【例 2】 (多选 )下列关于瞬时速度和平均速度的说法中正确 的是( ) A.若物体在某段时间内任意时刻的瞬时速度都等于零,则它在 这段时间内的平均速度一定等于零 B.若物体在某段时间内的平均速度等于零,则它在这段时间内 任一时刻的瞬时速度一定等于零 C.匀速直线运动中物体在任意一段时间内的平均速度都等于 它在任一时刻的瞬时速度 D.变速直线运动中物体在任意一段时间内的平均速度一定不 等于它在某一时刻的瞬时速度 思路分析 :解答本题时应把握以下两点: (1)平均速度和瞬时速度的概念; (2)平均速度对应一段时间,瞬时速度对应某一时刻。
求出
v= ,其中 Δt→0
������t
������x
与位移的方向相同 ,不一定与运 就是物体运动的方向 动的方向相同 (1)在匀速直线运动中 ,平均速度和瞬时速度相等 联 (2)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 系 时速度
2.平均速度与平均速率的比较 平均速度 定义 标矢性 平均速度=
预习导引
1.坐标与坐标的变化量 (1)坐标变化量: 物体沿直线运动,沿着所在直线建立直线坐标系(x 轴)。则物体 的坐标变化量 Δx=x2-x 1。 (2)位移的表示: 物体沿直线运动时 ,物体的位移 l 可以通过坐标的变化量表示, 即 l=Δx=x2-x1。其中,Δx 的大小表示位移的大小,Δx 的正负表示位 移的方向。 (3)时间的变化量: 时间的变化量用 Δ t 表示,Δt=t 2-t1。
一、 速度
知识精要 1.对概念的理解 (1)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 注重运动方向,路程即位移大小。 2.定义式 v= 的理解 (1)公式
Δ������ Δ������ Δ������ Δ������ Δ������ v= 中的 Δ������
3.平均速度和瞬时速度 (1)平均速度:物体的位移与发生这一位移所用时间的比值,与一 段位移或一段时间对应。 (2)瞬时速度:物体在某一时刻或经过某一位置时的速度。瞬时 速度的大小通常叫做速率。 预习交流 2 想一想:瞬时速率是瞬时速度的大小,平均速率也一定是平均速 度的大小吗? 答案 :不一定。平均速度是运动物体在某段时间内的位移与发 生这段位移所用时间的比值,平均速率是运动路程与所用时间的比 值。当物体运动的初、末位置相同时,位移为零,由于路程不小于位 移,所以平均速率也不小于平均速度的大小,只有当物体做单向直线 运动时,平均速率才等于平均速度的大小。
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预习交流 1 现在学习的速度与初中时所学习的速度概念是否相同?物体的 路程很大 ,速度可能为零吗? 答案 :现在学习的速度不同于初中时学习的速度。初中时用路 程与时间相比计算速度,现在用位移与时间的比值来定义速度。由 于路程很大时,位移可能为零,如运动员绕操场运动一周时,位移为 零,这种情况下运动员的速度为零,所以路程很大时,速度可能为零。
Δx 是物体运动的位移,不是路程。
(2)v= 是速度的定义式,不是决定式,不能认为 v 与位移成正 比、与时间成反比。
3.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。 (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。 4.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。
2. 某学校教室、寝室、食堂的位置关系如图所示,放学后甲同 学直接去食堂吃饭,用了 2 min 到食堂 ,乙先去寝室拿东西然后立即 赶到食堂,结果用了 4 min。求甲、乙各自运动的平均速度和平均 速率。
迁移应用 1.(多选)下列关于速度的说法正确的是( ) A.速度是矢量,既有大小又有方向 B.速度描述物体运动的快慢,只有大小 C.速度越大,物体的位移越大 D.速度越大,物体在单位时间内的位移越大 解析:速度是描述物体运动快慢的物理量,既有大小,又有方向; 位移的大小,既与速度大小有关,又与时间长短有关。 答案:AD
A.1 200 m/s C.500 m/s
B.900 m/s D.300 m/s
解析 : 由题图甲得雷达第一次发射电磁波时,飞机距离雷达的 距离 s1= ct1= ×3×108×4×10-4 m=6×104 m。由图乙得雷达第二次
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发射电磁波时 ,飞机和雷达的竖直高度 h= ct2= ×3×108×2×10-4 m=3×10 m,设该段时间内飞机的水平飞行距离为 s2,s1、 s2、 h 在空 间构成一个直角三角形,如图所示 ,故 s2= ������1 2 -ℎ2 =3 3×104 m,飞机 ������2 匀速飞行 ,所以其速度为 v= ≈300 m/s。
2.雷达是一种利用电磁波来测定物体位置和速度的设备。某防 空雷达发现一架飞机正在以水平速度朝雷达正上方匀速飞来,已知 该雷达发射相邻两次电磁波之间的时间间隔为 5×10-4 s。某时刻在 雷达监视屏上显示的波形如图甲所示,经过 t=173 s 后雷达向正上 方发射和接收到的波形如图乙所示,已知雷达监视屏上相邻刻度线 间表示的时间间隔为 1×10-4 s,则该飞机的飞行速度大小约为( )
2.速度 (1)定义:位移与发生这段位移所用时间的比值。 (2)定义式:v= 。 (3)物理意义:描述物体运动的快慢及运动方向。 国际单位:米每秒(符号: m/s) (4)单位 常用单位:千米每时(符号:km /h)、 厘米每秒(符号:cm/s) (5)矢量性:速度既有大小又有方向 ,速度的大小在数值上等于物 体在单位时间内发生的位移大小,速度的方向就是物体运动的方 向。
解析 :若物体在某段时间内任意时刻的瞬时速度都为零,则说明 物体是静止的 ,没有发生位移 ,平均速度一定等于零,选项 A 正确。 若物体从某一点出发,经过一定的路径又回到该点,则物体的位移等 于零 ,物体的平均速度等于零,但物体在这过程中是运动的,某一瞬时 的速度可能不为零,选项 B 错误。在匀速直线运动过程中,速度的大 小和方向都不变 ,任一时刻的瞬时速度和任一时间内的平均速度都 相同 ,选项 C 正确。以后我们要讨论一种匀变速直线运动,该运动中 某一段时间内的平均速度都和该段时间中点的瞬时速度相等,所以 选项 D 错误。 答案:AC