2019-2020学年新教材高中物理 第1章 第3节 位置变化快慢的描述——速度课件 新人教版必修第

第一章运动的描述第3节位置变化快慢的描述——速度学习目标核心素养形成脉络1.理解速度的概念，领会其矢量性，知道速度的方向．(重点)2．知道平均速度和瞬时速度的区别与联系，并能进行相应的计算．(难点)3．知道速度与速率的区别与联系．4．会利用打点计时器测量纸带的平均速度和瞬时速度.第一章运动的描述一、速度1．意义：描述物体运动______和运动______的物理量．2．定义：位移与发生这个位移所用时间的______．3．公式：v＝ΔxΔt.4．单位：在国际单位制中是________，符号_________________；常用的单位还有千米每时，符号km/h；1m/s＝______km/h.5．方向：速度是矢量．速度的方向就是____________的方向．快慢方向比值米每秒m/s或m·s－13.6物体运动二、平均速度和瞬时速度1．平均速度：公式v＝ΔxΔt，表示的只是物体在时间间隔Δt内运动的______快慢程度，称为平均速度．平均速度只能______地描述运动的快慢．2．瞬时速度：运动物体在________或____________的速度．它可以______地描述物体运动的快慢．3．速率：____________的大小．平均粗略某时刻某一位置精确瞬时速度三、实验：测量纸带的平均速度和瞬时速度1．测量平均速度：如图所示是打点计时器打出的一条纸带示意图，测出D、G间的位移和所用时间，利用v＝ΔxΔt计算平均速度．2．测量瞬时速度：纸带上某一位置的瞬时速度，可以粗略地由包含这一位置在内的一小段位移Δx内的平均速度表示，即根据v＝______，当Δt或Δx较小时，用这个____________代表纸带经过该位置的瞬时速度．如图所示，E点的瞬时速度可用DF段的平均速度代表，即vE＝ΔxΔt.ΔxΔt平均速度四．速度－时间图象1．物理意义：直观表示物体运动的______随______变化的情况．它不是物体运动的轨迹．2．v－t图象的画法：用横轴表示________，纵轴表示________，建立直角坐标系．根据测量的数据在坐标系中描点，然后用平滑的曲线把这些点连接起来，即得到如图所示的v－t图象．速度时间时间t速度v思维辨析(1)通过相同的路程，所用时间少的物体速度大．()(2)时间变化量一定为正值．()(3)速度在数值上等于单位时间内通过的路程．()(4)两物体的速度分别是v1＝2m/s，v2＝－3m/s，则它们的大小关系为v1v2.()(5)物体的瞬时速度总为零，则平均速度一定为零．()(6)物体的平均速度为零，则物体一定处于静止状态．()提示：(1)×(2)√(3)×(4)×(5)√(6)×基础理解(1)为测定某轿车在平直路面上行驶的速度，小明同学利用数码相机拍摄了一张在同一张底片上多次曝光的照片，如图所示．已知拍摄时间间隔设定为1s，轿车车身长为3.6m.①轿车在AC段做________运动．这段时间内的速度大小为________m/s.②轿车在CE段做________运动．CD、DE两段相比较，轿车通过________段的平均速度大，此段的平均速度等于________．提示：①AB＝BC，说明轿车在AC段做匀速运动．每格的长度为3.64m＝0.9m，则车速v1＝xt＝0.9×101m/s＝9m/s.②轿车在CE段做减速运动，且在CD段的平均速度大．其平均速度v2＝0.9×71m/s＝6.3m/s.答案：①匀速9②减速CD6.3m/s(2)“今天下午5点钟‘巴蓬’中心附近最大风力11级(30m/s)，将以每小时20千米左右的速度向西偏北方向移动，向琉球群岛东南部一带海域靠近，强度逐渐加强……”这段报道中提到的“30m/s”“每小时20千米”是平均速度还是瞬时速度？提示：30m/s是瞬时最大风速，是瞬时速度；“每小时20千米”描述的是台风移动的平均快慢，是平均速度．对速度的理解问题导引自行车和汽车都在平直公路上沿同一方向单向行驶，自行车在30min内行驶了8km；汽车在30min内行驶了50km；百米比赛中，运动员甲用时10s，运动员乙用时13.5s.(1)自行车和汽车哪个运动得快？你是如何进行比较的？(2)运动员甲和运动员乙哪个跑得快？你是如何进行比较的？(3)汽车和运动员甲哪个运动得快？你又是如何进行比较的呢？要点提示(1)汽车运动得快，相同时间内位移大的运动得快．(2)运动员甲跑得快，通过相同位移所需时间短的跑得快．(3)比较两物体单位时间内的位移，可比较两物体运动的快慢．汽车：ΔxΔt＝50km30min＝50×103m30×60s≈27.8m/s运动员甲：ΔxΔt＝100m10s＝10m/s，所以汽车运动得快．【核心深化】概念速度是矢量，是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定义式v＝ΔxΔt(1)公式v＝ΔxΔt中的Δx是物体运动的位移，也就是位置的变化，不是路程．速度ΔxΔt也可以说是物体位置的变化率；速度越大，表示物体运动得越快，其位置也就变化得越快(2)v＝ΔxΔt是采用比值法定义的，不能认为v与位移成正比、与时间成反比矢量性(1)速度既有大小，又有方向，是矢量．分析物体的速度时，既要计算速度的大小，又要确定速度的方向，不可只关注速度的大小(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(多选)(2019·南昌高一月考)关于速度的说法，下列各项中正确的是()A．速度是描述物体运动快慢的物理量，速度大表示物体运动得快B．速度描述了物体的位置变化快慢，速度大表示物体位置变化快C．速度越大，位置变化越快，位移也就越大D．以上说法都不正确[思路点拨]位移是由速度与时间共同决定的，速度大位移不一定大．[解析]引入速度概念就是为了描述物体的运动快慢，速度大表示物体运动得快，而运动快慢实质就是物体的位置变化快慢，速度大也可以理解为物体的位置变化快，所以A、B正确，D错误；根据v＝ΔxΔt，得到Δx＝vΔt，可见速度越大，物体位置的变化也就越快；如果时间很短，位移有可能较小，即位移由速度和时间共同决定，故C错误．[答案]AB(多选)关于速度的定义式v＝ΔxΔt，以下叙述正确的是()A．物体做匀速直线运动时，速度v与运动的位移Δx成正比，与运动时间Δt成反比B．速度v的大小与运动的位移Δx和运动的时间Δt都无关C．此速度定义式适用于任何运动D．物体做匀速直线运动时，位移Δx与运动时间Δt成正比解析：选BCD.v＝ΔxΔt是计算速度的公式，适用于任何运动，C对；此式只说明速度可用位移Δx除以时间Δt来计算，并不是说v与Δx成正比，与Δt成反比，A错，B对；在匀速直线运动中，v不变，由v＝ΔxΔt得，Δx＝vΔt，即Δx与Δt成正比，D对．(1)速度采用比值定义法，不能说v与Δx成正比，Δx大，物体的位置变化量就大．位移大，v不一定大；当物体位置变化快时，v才大．(2)式中Δx是位移不是路程，Δx与Δt具有对应性．(3)如果t时间内物体发生的位移为x，公式可表示成v＝xt.平均速度和平均速率问题导引小华同学从家出发步行到学校，要先向东走400m，然后再向北走600m，最后再向东走400m才能到达学校，所用时间为16min，如图所示．则他从家到学校的平均速度的大小与平均速率是否一样？要点提示平均速度应为位移与所用时间的比值；而平均速率是路程与所用时间的比值，显然小华的平均速度的大小与平均速率不一样．【核心深化】1．平均速度与平均速率的比较平均速度平均速率定义平均速度＝位移时间平均速率＝路程时间标矢性矢量标量联系都粗略地表示物体运动的快慢单位相同平均速度的大小一般小于平均速率，只有在单向直线运动中，平均速度的大小才等于平均速率2.速率与平均速率(1)速率为瞬时速度的大小，是瞬时速率的简称，而平均速率为路程与时间的比值，不是速率的平均值，也不是平均速度的大小．两者均是标量，前者是状态量，后者是过程量．(2)速率与平均速率没有确定的必然关系，某一运动过程中，速率可能大于平均速率，也有可能小于或者等于平均速率．关键能力1对平均速度和平均速率的理解(2019·长沙一中高一月考)某班同学去部队参加代号为“猎狐”的军事演习，甲、乙两个小分队同时从同一处O出发，并同时捕“狐”于A点，指挥部在荧光屏上描出两个小分队的行军路径如图所示．则下述说法中正确的是()①两个小分队运动的平均速度相等②甲队的平均速度大于乙队的平均速度③两个小分队运动的平均速率相等④甲队的平均速率大于乙队的平均速率A．①④B．①③C．②④D．②③[思路点拨]计算平均速度必须用位移与时间相比．[解析]根据荧光屏上显示的路径，可知甲、乙两队通过的路程不同，s甲s乙．但两者的始、末位置都相同，因此其位移大小、方向都相同，即x甲＝x乙．根据平均速度的定义，它等于位移与时间之比，所以甲、乙两队运动的平均速度相同．用运动物体通过的路程与时间之比表示物体运动的快慢，称为平均速率，可见，甲队的平均速率大于乙队的平均速率．[答案]A关键能力2对平均速度和平均速率的计算2018年4月12日，我国三大舰队齐赴南海举行了大规模军事演习．各种先进设备相继亮相，其中“飞豹”战机作战半径可达1500km.假设一架歼－15战机于4月12日8点整从“辽宁”号航母起飞，在8点18分正好抵达距航母680km的指定位置，战机仪表显示此段行程正好为800km.试求：(1)战机此段过程的平均速率和飞行100m约需的时间分别是多少？(2)此段过程中战机的平均速度又是多少？[解题探究]求解平均速度和平均速率时要从定义式着手分析．它们应分别选择哪个公式，是v＝st，还是v＝xt？[解析](1)战机的平均速率为vs＝st＝8×1051080m/s≈740.74m/s每飞行100m约需时间为t′＝s′vs＝100740.74s≈0.135s.(2)战机的平均速度为v－＝xt＝6.8×1051080m/s≈629.63m/s.[答案](1)740.74m/s0.135s(2)629.63m/s1．求平均速度时常见的两种错误(1)误认为平均速度就等于速度的平均值，即v－＝v1＋v22(v1、v2分别是物体的初、末速度)．(2)误认为平均速度大小等于平均速率，用路程与时间的比值去求解．而实际上平均速度必须依据其定义用位移与时间的比值去求解，并且必须强调针对的是哪段位移(或哪段时间)，不同过程的平均速度一般不相同．2．求平均速度的三步骤【达标练习】1．2019年伯明翰室内田径巡回赛男子60米比赛，中国飞人苏炳添以6秒47的成绩再展飞人本色，勇夺冠军．假定他在起跑后10m处的速度是8m/s，到达终点时的速度是9.6m/s，则他在全程中的平均速度约为()A．9.27m/sB．9.6m/sC．8.8m/sD．4.8m/s解析：选A.根据平均速度的定义v－＝ΔxΔt＝606.47m/s≈9.27m/s.2.(多选)如图所示，在1000m体能测试中，小明沿某圆形400m跑道从A点出发，其成绩为3分40秒，下列说法正确的是()A．小明的平均速率为4.55m/sB．小明的平均速率为0.91m/sC．小明的平均速度大小为0.91m/sD．小明的平均速度大小为0.58m/s解析：选AD.小明沿圆形跑道跑2.5圈完成测试，通过的路程为1000m，位移为2×63.7m＝127.4m，平均速率为1000220m/s≈4.55m/s，平均速度大小为127.4220m/s≈0.58m/s，故A、D正确．3．如图所示，小明骑自行车由静止沿直线运动，他在第1s内、第2s内、第3s内、第4s内通过的位移分别为1m、2m、3m、4m，则()A．他4s末的瞬时速度为4m/sB．他第2s内的平均速度为3m/sC．他4s内的平均速度为2.5m/sD．他1s末的速度为1m/s解析：选C.自行车速度是逐渐增大的，无法确定它的瞬时速度，只能求出平均速度，第2s内平均速度为21m/s＝2m/s；4s内平均速度v－＝1＋2＋3＋44m/s＝2.5m/s.平均速度和瞬时速度问题导引一辆汽车沿直线行驶，从出发地到目的地用