2019-2020学年高中物理 第一章 描述运动的基本概念 3 位置变化的快慢与方向——速度课件 教

位置变化的快慢与方向——速度新知导入百米赛跑是奥运会田径赛场上最短的直道项目，被称为“飞人大战”。它根据什么确定选手的名次呢？百米赛跑世界纪录保持者为什么被称为“世界上跑得最快的人”？一、速度1、比较物体运动快慢的方法（1）相同时间比较位移相同时间内，位移越大，物体运动越快。一、速度3min3min30s思考讨论：如果时间和位移都不同，怎样比较物体运动快慢呢？用单位时间内的位移来比较物体运动快慢。（2）相同位移比较时间相同的位移，所用时间越短的物体运动的越快。一、速度（1）定义：物理学中用位移与发生这段位移所用时间之比表示物体运动的快慢，这就是速度。ΔxΔtv＝——（2）定义式v表示速度；Δx表示物体在Δt内的位移。（3）单位：米每秒（m/s）、千米每时（km/h）、厘米每秒（cm/s）等。2、速度一、速度（4）物理意义：描述物体运动快慢的物理量速度大小在数值上等于单位时间内物体位移的大小；速度的方向是物体运动的方向。（5）速度是矢量，它既有大小，又有方向。v的方向是由对应Δt时间内位移Δx的方向决定，正号表示与规定的正方向相同，负号表示与规定的正方向相反。随堂练习1、说出下面速度方向并比较大小v1=5m/sv2=20km/hv3=-8m/s解答：v1=5m/s和v2=20km/h方向与规定正方向相同v3=-8m/s方向与规定正方向相反v1v2v3注意：矢量的正负号仅表示方向，比较大小取绝对值，绝对值大的速度大。二、平均速度和瞬时速度（1）定义：物体在时间Δt内运动的平均快慢程度（物体运动的位移与发生这个位移所用的时间的比值），叫作平均速度。（2）定义式：ΔxΔtv＝——（3）物理意义粗略地描述了物体运动快慢程度和方向；平均速度大，物体运动快，反之慢。1、平均速度二、平均速度和瞬时速度①平均速度必须指明哪段时间和哪段位移。③平均速率不是平均速度的大小，平均速率等于路程与时间的比值；平均速度大小一般不等于平均速率。（4）平均速度是矢量，方向由位移的方向决定，它的大小表示这段时间内运动的快慢。②平均速度不考虑运动过程的细节问题，只考虑初末位置及整个过程的运动时间问题。注意：随堂练习某校教师举行50m往返跑接力比赛，胡老师一次往返用时20s，则他的平均速度是______m/s平均速率———m/s05提示：物体往返一次位移为x=0，所以平均速度为0。物体往返一次路程为100m，平均速率是路程与时间的比值。二、平均速度和瞬时速度思考讨论：平均速度描述物体在一段时间内运动的平均快慢程度及方向。那么，怎样描述物体在某一时刻运动的快慢和方向呢？t（t＋Δt）可用时刻t到t＋Δt一小段时间内的平均速度来代替时刻t物体的速度，Δt越小，运动快慢的差异就越小。当Δt非常非常小时，运动快慢的差异可以忽略不计，就可认为是t时刻的速度。ΔxΔtv＝——Δx（4）速率：瞬时速度的大小通常叫作速率。二、平均速度和瞬时速度2、瞬时速度（1）定义：物体经过某一位置或在某一时刻的运动快慢程度就是瞬时速度。（3）匀速直线运动是瞬时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等。（2）瞬时速度精确地描述了物体运动的快慢。汽车速度计不能显示车辆运动的方向，它的示数实际是汽车的速率。注意：日常生活中说到的“速度”，有时是指速率，要根据上下文判断。二、平均速度和瞬时速度三、速度的测量1.打点计时器的分类供高中学生实验用有：电磁打点计时器和电火花打点计时器。电磁打点计时器电火花打点计时器三、速度的测量（2）原理：接通交流电源后，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便振动起来，带动其上的振针上下振动。这时，如果纸带运动，振针就通过复写纸在纸带上留下一行小点。2.电磁打点计时器（1）工作电压：4~6V交流电源磁铁线圈振针振片复写纸限位孔纸带3.电火花计时器（1）工作电压：220V交流电源（2）原理：当接通电源、按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的纸带上就打出一行点迹。墨粉纸盘纸带三、速度的测量打点计时器的电源频率为50Hz时，它每隔0.02s打一次点。打点计时器和纸带配合，可以记录物体运动的时间及在一段时间内的位移。三、速度的测量怎么利用打点计时器测量速度呢？启动电源，拉纸带，纸带上就打出一行小点随后立即关电源，测量出某两个点迹间的距离𝚫𝒙，除以相应的时间间隔𝚫𝒕即得到这段时间内的平均速度，如果这段时间很短，所得的结果也可认为是瞬时速度。三、速度的测量3.光电门测速装置工作原理：光电门的A为发光管、B为接收管，当小车经过时，遮光板阻挡了射到B管上的光线，与光电门相连的计时器启动开始计时；而当遮光板离开，光线重新照射到B管时，计时器停止。三、速度的测量因为遮挡光线的时间𝚫𝒕足够短，所以遮光板的宽度𝚫𝒙与相应的时间间隔𝚫𝒕的比就可以认为是小车经过光电门时的瞬时速度。光电门测瞬时速度四、速度—时间图像（4）用平滑的曲线将点连起来。1、图像特点：直观2、作图步骤：v/（m·s-1）t/sO（1）建立坐标系：以O为原点，时间t为横轴，速度v为纵轴（3）描点12345248610（2）标度：根据数据选取合适的标度并标注随堂练习质点做直线运动，其s-t关系如图所示，质点在0～20s内的平均速度大小为_____m/s，质点在__________时的瞬时速度等于它在6～20s内的平均速度。0.810s和14s由s-t图像可知，在0～20s内，质点位移的大小为16m，故平均速度为v=Δs/Δt=16/20m/s=0.8m/s。图像的斜率代表速度，连接6s、20s两个时刻对应图像的点，左右平移，与图像相切位置对应的横坐标就是与6～20s内平均速度相等的时刻，可知10s和14s时的瞬时速度等于它在6～20s内的平均速度。五、拓展学习实验室用位移传感器测速度的装置。借助传感器与计算机测速度五、拓展学习用“位移传感器”把物体运动的位移、时间转换成电信号，经过计算机的处理，可以立刻在屏幕上显示物体运动的速度，自动绘制出物体运动的v-t图像。这样，同学们就可以用更多的时间和精力对物理过程进行分析。五、拓展学习常见物体的速度（m/s）光在真空中传播3.0×108巡航导弹约800地球绕太阳3.0×104军用喷气式飞机约600近地圆轨道上的卫星约7.0×103大型客机约300洲际弹道导弹约5.0×103火车（快车）可达60远程炮弹约2.0×103高速公路上的汽车最快33普通炮弹约1.0×103野兔约18步枪子弹约900远洋轮船8～171.下列对速率和速度的说法中正确的是（）A．平均速率就是平均速度B．瞬时速率是指瞬时速度的大小C．匀速直线运动中任意一段时间内的平均速度都相等D．匀速直线运动中任意一段时间内的平均速度都等于其任一时刻的瞬时速度课堂练习BCD课堂练习2.短跑运动员在100m竞赛中，测得她在50m处的瞬时速度为6.0m/s，16s末到达终点时的瞬时速度是7.5m/s，此运动员在这100m中的平均速度大小为（）A.6m/sB.6.25m/sC.6.75m/sD.7.5m/sB课堂练习3.下列所说的速度中，哪个是平均速度（）A.百米赛跑的运动员以9.5m/s的速度冲过终点线。B.返回地面的太空舱以8m/s的速度落入太平洋。C.由于堵车，在隧道内的车速仅为1.2m/s。D.子弹以800m/s的速度撞击在墙上。C课堂练习4.如图所示为某物体的s-t图像，在第1s内物体的速度是————，从第2s至第3s内物体的速度是——，物体返回时的速度是————，4s内通过的路程是———，位移是———，4s内物体的平均速度是——————。1m/s0-3m/s4m-2m-0.5m/s