2019-2020学年高中物理 第一章 3 运动快慢的描述——速度课件 新人教版必修1

3运动快慢的描述——速度1.理解物体运动的速度,知道速度的意义、公式、符号、单位、矢量性。2.理解平均速度的意义,会用公式计算物体运动的平均速度,认识速度计中的速度。3.理解瞬时速度的意义。4.能区别质点的平均速度和瞬时速度等概念。5.知道速度和速率以及它们的区别。一二三一、坐标和坐标的变化量1.物体沿直线运动,以这条直线为坐标轴,这样,物体的位置就可以用坐标来表示,时刻t1物体所处的坐标为x1,时刻t2物体所处的坐标为x2,则Δx=x2-x1就是坐标的变化量。2.物体的位移可以用坐标的变化量来表示,Δx的大小表示位移的大小,Δx的正负表示位移的方向。一二三二、速度定义:物体运动的位移跟发生这个位移所用时间的比值公式:𝑣=Δ𝑥Δ𝑡单位:国际单位制为米每秒,符号为m/s其他单位有km/h、cm/s等速度是矢量(选填“矢量”或“标量”),方向就是物体运动的方向物理意义:描述物体运动快慢和运动方向的物理量;速度越大,表示物体运动得越快一二三一架飞机,在2s内飞行了1360m;某同学在12s内跑完了100m。飞机与这位同学,谁运动得更快?提示:飞机和这位同学运动的时间不同,发生的位移也不同,要比较运动的快慢,就要求出速度。飞机:v1=Δ𝑥1Δ𝑡1=1360m2s=680m/s同学:v2=Δ𝑥2Δ𝑡2=100m12s=8.3m/s所以飞机比这位同学运动得快。一二三三、平均速度和瞬时速度项目平均速度瞬时速度定义物体的位移与发生这段位移所用时间的比值。符号:v。公式v=𝛥x𝛥t运动物体经过某一时刻或某一位置的速度。瞬时速度的大小叫瞬时速率,有时简称速率单位国际单位:m/s国际单位:m/s矢量性既有大小,又有方向,是矢量,方向与位移的方向相同既有大小,又有方向,是矢量,方向与经过某位置时的运动方向相同物理意义表示运动的物体在某段时间内或某段位移上的平均快慢程度精确反映物体在某个时刻(或某个瞬间)运动的快慢程度一二三平均速度跟速度的平均值是不是一回事呢?提示:不是一回事。平均速度是位移与发生该段位移所用时间的比值;速度的平均值是几个速度值的数学平均值。一二三四一、对瞬时速度的理解1.矢量性:瞬时速度有大小、方向,方向就是物体此时刻的运动方向,即物体运动轨迹在该点的切线方向。2.物理意义:精确地描述物体运动快慢和运动方向的物理量。3.速度公式v=Δ𝑥Δ𝑡也可写作𝑣=𝑥𝑡是速度的定义式,意义是速度的大小用位移大小与发生该位移所用时间的比值表示,而不能认为𝑣与Δ𝑥成正比、与Δ𝑡成反比。一二三四温馨提示(1)速度的大小,是用物体(质点)运动的位移的大小Δx跟发生这段位移所用时间Δt的比值来表示的,这个比值越大,表明物体运动得越快,其位置变化得就越快。(2)关于速度的变化我们可以从以下三个方面表述:一是速度大小不变而方向发生改变;二是速度的方向不变而大小改变;三是速度的大小和方向都发生了改变。只要符合上述三方面中的一个,我们就说这个物体的速度发生了变化。一二三四二、平均速度和平均速率有什么区别项目平均速度平均速率定义位移与时间的比值路程与时间的比值标量或矢量矢量标量关系平均速度的大小不大于平均速率,仅当物体做单向直线运动时,两者大小才相等温馨提示(1)平均速度只能反映一段时间内物体运动的平均快慢程度。(2)一般情况下,平均速度不等于这段时间内初、末时刻速度的算术平均值,只有在匀变速直线运动(第二章将学到)中,某段时间内(或某一段位移上)的平均速度才用这段时间始末的瞬时速度之和除以2来求,𝑣=𝑣0+𝑣𝑡2。一二三四三、平均速度与瞬时速度的比较项目平均速度瞬时速度区别反映一段时间内物体运动的平均快慢程度精确描述物体运动的快慢及方向对应一段时间(过程)对应某一时刻或某一位置方向与位移的方向相同,与运动方向不一定相同方向就是物体的运动方向,不一定与位移方向相同共同点描述物体运动的快慢和方向,都是矢量,单位都是m/s联系(1)当位移足够小或时间足够短时,可以认为瞬时速度就等于平均速度(2)匀速直线运动中平均速度等于瞬时速度温馨提示平均速度的大小与瞬时速度的大小没有必然的联系,即瞬时速度大的物体,其平均速度不一定大。一二三四四、位移图像的理解图像的四个应用要点:(如图所示,四个质点的轨迹在同一直线上)一二三四要点坐标斜率截距图线交点意义横、纵坐标分别表示时间、位移斜率的绝对值表示速率,斜率的正、负号表示速度的方向图线在纵、横轴上的截距分别为初位置、位移为零的时刻表示两运动质点相遇的时刻和相遇时的位移实例对于图线1,t1、t2时刻对应的位移分别为x1、x2v1v2,v4与v1、v2反向,v4的方向为负方向,v3逐渐减小,最后v3=0对于图线4,t=0时位移为x3;t=t3时x=0对于图线1和4,在t2时刻相遇,共同的位移为x2温馨提示x-t图像表示的是位移x随时间t变化的情况,绝不是物体运动的轨迹。类型一类型二类型三类型四类型一对速度的理解【例题1】(多选)下列关于速度和速率的说法,正确的是()A.速率是瞬时速度的大小B.对运动物体,某段时间的平均速度不可能为零C.平均速率是平均速度的大小D.对运动物体,某段时间的平均速率不可能为零解析:瞬时速度的大小叫速率,选项A正确;运动物体,若在某段时间内的位移为零,则这一过程中的平均速度就为零,比如物体沿圆周运动,运动一周,平均速度为零,选项B错误;平均速率是路程与时间的比值,而平均速度是位移与时间的比值,两者不是一回事,选项C错误;运动物体,在某段时间内,路程不可能为零,所以平均速率不可能为零,选项D正确。答案:AD类型一类型二类型三类型四题后反思准确把握瞬时速度、速率、平均速度及平均速率的概念是解决本题的关键所在。类型一类型二类型三类型四类型二对平均速度的理解【例题2】(多选)在110m跨栏比赛中,某运动员用了13.15s跑完全程。通过测量,测得他在5s末的速度是8.00m/s,到达终点的速度是9.80m/s,则以下有关平均速度和瞬时速度的说法中正确的是()A.8.00m/s是瞬时速度B.9.80m/s是全程的平均速度C.全程的平均速度是8.90m/sD.全程的平均速度是8.37m/s点拨:审题时注意以下两点:(1)8.00m/s对应着5s末时刻;(2)9.80m/s对应着终点位置。类型一类型二类型三类型四答案:AD题后反思平均速度的大小跟选定的时间或位移有关,不同的位移或不同时间内的平均速度一般不同,必须明确求出的速度是对应哪一段位移或哪一段时间内的平均速度。解析:8.00m/s对应着5s末时刻,是瞬时速度,选项A对;9.80m/s对应着终点位置,是瞬时速度,选项B错;平均速度不是瞬时速度的算术平均值,即不等于12×(8.00+9.80)m/s=8.90m/s,选项C错;据平均速度定义可知平均速度为11013.15m/s=8.37m/s,选项D对。类型一类型二类型三类型四类型三区分平均速度和平均速率【例题3】(多选)某班同学去参加野外游戏。该班同学分成甲、乙、丙三个小组,同时从营地A出发,沿各自的路线搜寻目标,要求同时到达营地B,右图为其运动轨迹。则关于他们的平均速度和平均速率的说法中正确的是()A.甲、乙、丙三组的平均速度大小相同B.甲、乙、丙三组的平均速率大小相同C.乙组的平均速度最大,甲组的平均速度最小D.乙组的平均速率最小,甲组的平均速率最大点拨:位移用从初位置到末位置的有向线段表示。类型一类型二类型三类型四解析:根据题图可知,甲、乙、丙三组的位移相同,运动时间相同,所以三组平均速度的大小相同;甲组的路程最大,所以甲组的平均速率最大,乙组的最小。答案:AD题后反思认真理解“平均速度”与“平均速率”概念的区别是解决问题的关键。平均速率是路程与时间的比值;平均速度是位移与时间的比值。从本例可以看出,平均速率并不等于平均速度的大小。类型一类型二类型三类型四类型四对位移图像的理解【例题4】(多选)a、b两个质点相对于同一质点在同一直线上运动的x-t图像如图所示。关于a、b的运动,下面说法正确的是()A.a、b两个质点运动的出发点相距5mB.质点a比质点b迟1s开始运动C.在0~3s时间内,a、b的位移大小相等,方向相反D.质点a运动的速率比质点b运动的速率大类型一类型二类型三类型四解析:由题图可以看出:被选作参考系的质点位于坐标轴上的原点,质点a从坐标轴上+5m处向坐标原点运动,经2s到达坐标原点,速率va=2.5m/s。在t=1s时,质点b从坐标原点出发,沿坐标轴的正方向运动,1s内的位移为5m,速率vb=5m/s;质点a运动了2s,质点b只运动了1s,它们的位移大小相等,均为5m,而方向相反。综上所述可知选项A、C正确,B、D错误。故选A、C。答案:AC题后反思x-t图像中图线的斜率大小表示物体运动速度的大小,斜率的正负表示物体的运动方向与规定的正方向相同或者相反。图线的起点反映了物体从何时何地开始运动。图线的交点表示物体在同一个位置,即表示相遇。对于给定物体运动的x-t图像,要正确识别图像,充分利用图像的数据,得到所要解决问题的答案,在此基础上分析物体的运动情况。