高中物理新课标必修一第一章运动的描述第三节速度

1运动快慢的描述——速度（一）新课导入在前面两节课,我们学习了质点、参考系、坐标系、时间、时刻、位移和路程等概念,当物体做直线运动时，在坐标系中，与某一时刻t1对应的点x1，表示t1时刻物体的位置，与另一时刻t2对应的点x2，表示t2时刻物体的位置，则△x=x2－x1,就表示从t1到t2这段时间内的位移。能不能说,物体的位移越大,物体运动得就越快?(不能,因为物体的位移与运动的时间有关)那么,如何来描述物体运动的快慢呢?(二)新课内容1.坐标与坐标的变化量(1)位移是描述物体位置变化的物理量，所以物体的位移可以通过位置坐标的变化量来表示。(2)设时刻t1物体处于A点，其位置坐标为x1，一段时间后,时刻t2物体处于B点,其位置坐标为x2，这一过程中，坐标的变化量为△x＝x2－x1，则△x的大小表示位移的大小，△x的正负表示位移的方向。同样这一过程中时间的变化量可表示成△t＝t2－t1。(3)要注意:①位置“坐标的符号”、“坐标的数值”与“坐标的正负”的意义;②某个物理量的变化量的一般计算方法是：用后来的量减去原来的量;③用位置坐标差表示位移，强化“差的数值”与“差的正负”的意义。2.速度(1)如何比较运动快慢？2如果两物体运动时间相同，可比较位移x的大小，如果位移x相同，可比较时间大小，一般情况下如何比较？（用速度表示物体运动的快慢。）①定义:物理学中用位移与发生这个位移所用时间的比值叫做速度，通常用字母v表示。②表达式：txv③单位：在国际单位制中，速度的单位是米每秒，符合是m/s或m·s-1。常用单位还有千米每小时（km/h或km·h-1）、厘米每秒（cm/s或cm·s-1）等。1m/s＝3.6km/h④速度是矢量，既有大小，又有方向。速度的大小在数值上等于单位时间内物体位移的大小，速度的方向就是物体运动的方向。3.平均速度和瞬时速度如果物体做变速直线运动，在相等的时间里位移是否都相等？那速度还是否是恒定的？那又如何描述物体运动的快慢呢？问题：百米运动员，10s时间里跑完100m，那么他1s平均跑多少呢？回答：每秒平均跑10m。百米运动员是否是在每秒内都跑10m呢？答：否。说明：对于百米运动员，谁也说不来他在哪1秒跑了10米，有的1秒钟跑10米多，有的1秒钟跑不到10米，但当我们只需要粗略了解运动员在100m内的总体快慢，而不关心其在各时刻运动快慢时，就可以把它等效于运动员自始至终用10m/s的速度匀速跑完全程。此时的速度就称为平均速度。所以在变速运动中就用这平均速度来粗略表示其快慢程度。(1)平均速度①定义：表达式txv中所求得的速度，表示的只是物体在时间间隔t内3的平均快慢程度，称为平均速度。②平均速度只能粗略地描述运动的快慢。③平均速度既有大小又有方向，是矢量，其方向与一段时间t内发生的位移方向相同。④平均速度必须明确是哪段时间或哪段位移上的平均速度，取不同的时间段或位移段平均速度一般是不同的。(2)瞬时速度①定义：运动物体在某一时刻（或某一位置）的速度，叫做瞬时速度。②瞬时速度和平均速度的关系：如果时间t非常小时，就可以认为平均速度txv，表示的是物体在时刻t的瞬时速度。③瞬时速度精确地描述了物体运动的快慢。④初中学到的匀速直线运动，就是瞬时速度保持不变的运动。4.速度和速率(1)定义：速度的大小叫做速率。(2)速度与速率的区别：速度是矢量，而速率是标量；速率只反映物体运动的快慢，而速度却同时反映物体运动的快慢和运动的方向。(3)测量仪器：速度计（速度计所指的数值就是某时刻汽车的瞬时速率，随着行驶的快慢而定）。了解常见物体的速度。例：自行车、摩托车、人的步行。注意点：瞬时速率等于瞬时速度的大小，但平均速率不一定等于平均速度的大小。例如，沿闭合圆周运动一圈，位移是零，平均速度是零，但平均速率并不等于零。经典例题物体沿直线向同一方向运动，通过两个连续相等的位移的平均速度分别为v1=10m/s和v2=15m/s，则物体在这整个运动过程中的平均速度是多少？【分析与解答】设每段位移为s，由平均速度的定义有4v=212121212//22vvvvvsvsstts=12m/s[点评]一个过程的平均速度与它在这个过程中各阶段的平均速度没有直接的关系，因此要根据平均速度的定义计算，不能用公式v=(v0+vt)/2，因它仅适用于匀变速直线运动。一质点沿直线ox方向作加速运动，它离开o点的距离x随时间变化的关系为x=5+2t3(m)，它的速度随时间变化的关系为v=6t2(m/s)，求该质点在t=0到t=2s间的平均速度大小和t=2s到t=3s间的平均速度的大小。【分析与解答】当t=0时，对应x0=5m，当t=2s时，对应x2=21m，当t=3s时，对应x3=59m，则:t=0到t=2s间的平均速度大小为2021xxv=8m/st=2s到t=3s间的平均速度大小为1232xxv=38m/s[点评]只有区分了求的是平均速度还是瞬时速度，才能正确地选择公式。针对训练一架飞机水平匀速地在某同学头顶飞过，当他听到飞机的发动机声音从头顶正上方传来时，发现飞机在他前上方与地面成600角的方向上，据此可估算出此飞机的速度约为声速的多少倍？【分析与解答】设飞机在头顶上方时距人h，则人听到声音时飞机走的距离为：3h/3对声音：h=v声t对飞机：3h/3=v飞t解得：v飞=3v声/3≈0.58v声[点评]此类题和实际相联系，要画图才能清晰地展示物体的运动过程，挖掘出题中的隐含条件，如本题中声音从正上方传到人处的这段时间内飞机前进的距离，就能很容易地列出方程求解。5课后作业1.下列关于速度和速率的说法正确的是①速率是速度的大小②平均速率是平均速度的大小③对运动物体，某段时间的平均速度不可能为零④对运动物体，某段时间的平均速率不可能为零A.①②B.②③C.①④D.③④2.试判断下列几个速度中哪个是平均速度A.子弹出枪口的速度800m/sB.小球第3s末的速度6m/sC.汽车从甲站行驶到乙站的速度40km/hD.汽车通过站牌时的速度72km/h3.一辆汽车从甲地开往乙地的过程中，前一半时间内的平均速度是30km/h，后一半时间的平均速度是60km/h.则在全程内这辆汽车的平均速度是A.35km/hB.40km/hC.45km/hD.50km/h4.一个学生在百米赛跑中，测得他在7s末的速度为9m/s，10s末到达终点的速度为10.2m/s，则他在全程内的平均速度是A.9m/sB.9.6m/sC.10m/sD.10.2m/s5.物体通过两个连续相等位移的平均速度分别为v1=10m/s,v2=15m/s，则物体在整个运动过程中的平均速度是.A.13.75m/sB.12.5m/sC.12m/sD.11.75m/s66.两列火车相向而行，第一列的速度大小为36km／h，第二列为54km／h。第一列火车上的乘客测出第二列火车从他旁边通过所用的时间为5s。以下结论正确的是A.两列火车的长度之和为125mB.第二列火车的长度是125mC.第二列火车的长度是75mD.由于第一列火车的长也未知，故无法求出第二列火车的长7．在百米比赛中，计时裁判员应在看到发令员放枪的“白烟”，立即启动秒表计时开始。若计时裁判员是听到枪响才启动秒表，则他因此而晚计时多少？（设声波速度340m/s，且远小于光速）8．如图所示，左图是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号间的时间差，测出被测物体的速度，右图中p1、p2是测速仪发出的超声波信号，n1、n2分别是p1、p2由汽车反射回来的信号．设测速仪匀速扫描，p1、p2之间的时间间隔为Δt＝1.0s，超声波在空气中传播的速度是v＝340m/s，若汽车是匀速行驶的，则根据右图可知，汽车在接收到p1、p2两个信号之间的时间内前进的距离是＿＿＿＿m，汽车的速度是＿＿＿＿m/s。9．一支300m长的队伍，以1m/s的速度行军，通讯员从队尾以3m/s的速度赶到队首，并立即以原速率返回队尾，求通讯员的位移和路程各是多少？10．火车从甲站到乙站正常行驶速度是60km/h，有一次火车从甲站开出，由于迟开了5分钟，司机把速度提高到72km/h，才刚好正点到达乙站。求：（1）甲、乙两站间的距离（2）火车从甲站到乙站正常行驶的时间7教学资源1.速度在1米/秒以下的表演(1)10的负11次方米／秒(10微微米/秒)青藏高原缓慢上升青藏高原只是在近二百万年左右的时间内，从海拔1000米的高度达到了现在的海拔4700米的高度。它的平均上升速度是58.7微微米/秒。但每个地质时期它隆升的速度并不均匀，在距今两百万年前的早更新世时期，它上升了1000米；在距今一百万年前的中更新世时期又上升了1000米；但从晚更新世以来的仅10余万年，它却上升了1500米以上，平均每年升高10毫米，其中，从距今一万年前起，它上升的速度加快，平均每年上升70毫米。现在，它仍处在快速上升的时期。应当说明的是，迄今为止，10微微米/秒的速度并不是人类观测到的物质运动的最慢速度。物质运动的最慢速度仍有待于进一步的观测和确定。(2)10的负10次方米／秒(1埃/秒)尔威兹加树慢慢长高自然界树木生长的速度，真是千差万别，有的快得惊人，有的慢得出奇。例如在前苏联的喀拉哈里沙漠中，有一种名叫尔威兹加的树，个子很矮，整个树冠是圆形的，从正面看，象是沙地上的小圆桌。它的生长速度极慢，100年才长高30厘米，即1埃/秒。也就是说，每秒钟它仅仅长高十亿分之一厘米。(3)10的负9次方米／秒(1纳米/秒)东非大裂谷不断开裂据地球物理勘探资料分析，东非裂谷带存在着许多活火山。这些活火山的不间断活动，导致大裂谷不停地向两边开裂，虽然速度非常缓慢，但近200万年来，却达到了平均每年开裂大约2～4厘米的速度。按中间数每年开裂3厘米的速度计算，速度达到了1纳米/秒。可别小看这个速度，它1万年就是300多米。如果依此不停地开裂下去，未来的某一天，东非大裂谷终会将它东面的陆地从非洲大陆分离出去，从而产生一片新的海洋以及众多的岛屿。(4)10的负8次方米／秒(10纳米/秒)海岸一步步后退本世纪初，我国局部地区海岸侵蚀还相当严重。特别是在采沙过度的海岸，近2～3年8内海水向陆地侵蚀100多米，侵蚀最严重的地方达200～300米。黄河入海口一带的海岸，仍以2.3米/年、即72纳米/秒的速度后退。(5)10的负7次方米／秒(100纳米/秒)沙丘缓缓移动自1950年以后，由于我国塔里木河上游耕垦不断扩大，致使塔里木河下游生态环境急剧恶化，主要表现在水源减少，特别是若羌县所属阿拉干以下，在1972年后已经断流，地下水位下降，水质变坏，森林植被衰败，土地沙漠化加剧发展。到1985年，低矮沙丘以10米/年、317纳米/秒的速度向前移动。由于水源枯竭和植被死亡，更使原有的灌丛沙堆迅速向流动沙丘方向发展。(6)10的负6次方米／秒(1微米/秒)大气尘粒降落大气中还含有大量的尘粒和其它固体物质。尤其是粒径为0.1微米到5微米的微粒，对于地表能量平衡影响甚大。根据测定，此类尘粒中的少部分尘粒在大气中的下沉速度约为1厘米/小时，即2.8微米/秒。如在2公里高空处存在着这类粒子时，约需20多年的时间才能沉降到地面。在英国发现一种生长很快的花卉植物，这种花卉属于西洋丁香家族的一种。在14天的时间里它长高3.65米，也就是说每天长254毫米，长高速度达到了2.9微米/秒。