2019-2020学年高中物理 1.3 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——速度知识纲要导引核心素养目标(1)理解速度的概念和矢量性，理解速率的概念，会区别平均速度和瞬时速度．(2)会用速度公式解决实际问题，理解位移－时间图象描述直线运动的方法，理解极限分析的思想．(3)体会图象在物理中的应用，养成良好的思维习惯和科学的价值观.知识点一坐标与坐标的变化量1．直线坐标系：直线坐标轴上每一点的数值表示该点的，两个坐标的差值表示坐标的，不同含义的坐标轴上坐标的变化量具有不同的物理意义．坐标变化量计算坐标的变化量时，应该用后来的坐标减去原来的坐标．(适用于直线运动)2．位移：物体沿直线运动，以这条直线为x坐标轴，则位移用表示，即Δx＝.Δx的大小表示位移的，Δx的正负表示位移的，如图甲．3．时间：在时间轴上坐标变化量表示，即Δt＝，如图乙．坐标的变化量x2－x1大小方向时间t2－t1知识点二速度1．物理意义：表示物体运动的．2．定义：位移与发生这段位移所用时间的．3．定义式：v＝ΔxΔt.4．单位：国际单位制单位：，m/s或m·s－1.常用单位：(km/h或km·h－1)、厘米每秒(cm/s或cm·s－1)等．5．矢量性：速度既有大小又有方向，是．(1)大小：在数值上等于单位时间内物体的大小．(2)方向：就是物体的方向.快慢比值米每秒千米每小时矢量位移运动(1)v＝ΔxΔt是采用比值法定义速度的，不能认为v∝Δx，v的大小与Δx无关；(2)单位换算关系：1m/s＝3.6km/h.思考1一辆汽车沿直线行驶，从出发地到目的地用时1.5h，行程90km，则它的速度是多少？提示：根据v＝ΔxΔt得v＝901.5km/h＝60km/h.知识点三平均速度和瞬时速度1．平均速度：(1)定义：在变速直线运动中，位移Δx跟发生这段位移所用时间Δt的比值叫作变速直线运动的平均速度．(2)公式：v－＝ΔxΔt.(3)物理意义：反映了物体在某段时间内运动的快慢，它是对物体运动快慢的粗略描述．(4)矢量性：平均速度是矢量，它的方向与Δt时间内发生的位移Δx方向相同．平均速度与Δx和Δt是严格对应的，同一物体在运动过程中选取不同的位移或时间段，平均速度一般不同．2．瞬时速度：(1)定义：物体在某一时刻(或经过某一位置)的速度．(2)物理意义：精确地描述物体运动的快慢．(3)矢量性：跟物体的运动方向相同．思考2三个人从A地分别沿三条不同的路线到B地，所用时间如图所示，他们的平均速度一样吗？提示：不一样，大小不相等．知识点四位移－时间图象1．x­t图象的建立：在平面直角坐标系中，用横轴表示时间t，用纵轴表示位移x，根据给出的(或测定的)数据描出几个点，用直线将几个点连接起来，则这条直线就表示物体的位移随时间变化特点，这种图象就叫作位移－时间(x­t)图象，简称位移图象．2．意义：反映了物体的位移随时间变化的规律．3．从x­t图象看物体的运动：(1)图象为倾斜直线时，表示物体做匀速直线运动，如图中的a、b所示．(2)直线的斜率表示物体的速度.(1)x­t图象只能用来描述直线运动．(2)在同一个坐标平面上，x­t图象越陡，即斜率越大，表示速度越大．核心一平均速度与平均速率平均速度与平均速率的区别与联系平均速度平均速率定义式平均速度＝位移时间平均速率＝路程时间标矢量矢量标量区别物理意义粗略描述物体运动的快慢和方向仅描述物体运动的快慢联系(1)单位相同；(2)跟位移和路程关系相类似，平均速度的大小一般不等于平均速率，只有在单一方向直线运动中，平均速度的大小才等于平均速率.例1(多选)下列说法中正确的是()A．平均速率是平均速度的大小B．瞬时速率是瞬时速度的大小C．瞬时速度是指较短时间内的平均速度D．对于匀速直线运动，平均速度与瞬时速度相等【解析】B对：瞬时速度是指物体在某一位置(或某一时刻)的速度，即v＝ΔxΔt，当Δt趋近于零时的速度值．由于Δt趋近于零时，Δx已足够小，无论运动的轨迹是直线还是曲线，位移的大小与路程的差别消失，因而瞬时速率是指瞬时速度的大小．D对：值得注意的是，Δt趋近于零，不能认为是较短时间，对于匀速直线运动，因为速度的大小、方向始终不变，所以平均速度与瞬时速度相等．【答案】BD平均速率是路程与时间的比值，不是平均速度的大小．只有在单向直线运动中平均速率才等于平均速度的大小．瞬时速率就是瞬时速度的大小．训练1(多选)下列说法中，正确的是()A．物体沿半径为R的圆周运动一周，平均速度为零B．物体沿半径为R的圆周运动一周，平均速率为零C．物体某时刻速度为v，则该物体下一时刻的速度也为vD．物体某时刻速度为v，则该物体下一时刻的速度不一定为v解析：物体沿半径为R的圆周运动一周，物体位移为零，路程大小等于圆周周长，根据定义，平均速度为零，平均速率不为零；物体不一定做匀速直线运动，所以某时刻的速度为v，不代表下一时刻的速度也为v.答案：AD核心二瞬时速度与平均速度平均速度与瞬时速度的区别和联系平均速度瞬时速度定义运动物体的位移与所用时间的比值运动物体在某一时刻或某一位置的速度物理意义粗略描述物体运动的快慢精确描述物体运动的快慢区别方向与Δx方向一致与某时刻或某位置运动方向一致联系(1)瞬时速度可看做当Δt→0时，Δt内的平均速度；(2)在匀速直线运动中，瞬时速度和平均速度始终相同判断瞬时速度和平均速度的方法(1)从时间上看，与时刻对应的是瞬时速度，与时间对应的是平均速度．(2)从空间上看，与位置对应的是瞬时速度，与位移对应的是平均速度．例2下面几个速度中属于平均速度的是()A．子弹射出枪口的速度是800m/sB．子弹以790m/s的速度击中目标C．汽车通过站牌时的速度是72km/hD．小球第3秒内的速度是5m/s【解析】子弹射出枪口的速度和击中目标的速度对应的都是某一位置，是时刻，A、B错误；汽车通过站牌时的速度对应的是站牌所在位置，为瞬时速度，C错误；小球第3秒内的速度对应的是一段时间间隔，为平均速度，D正确．【答案】D例3在伦敦奥运会上，“世界飞人”博尔特分别以9秒63和19秒32的成绩夺得男子100m和200m的冠军，继北京奥运会后再次蝉联双冠王，下列说法不正确的是()A．博尔特在百米比赛中的平均速度是10.38m/sB．博尔特在百米比赛中的平均速率是10.38m/sC．博尔特在200米比赛中的平均速度是10.35m/sD．博尔特在200米比赛中的平均速率是10.35m/s【解题指导】第一步：抓关键点关键点获取信息100m比赛跑道是直线，位移大小＝路程＝100m200m比赛跑道一部分为弯道，位移大小路程＝200m第二步：找突破口平均速度＝位移时间，平均速率＝路程时间【解析】100m比赛中，位移大小和路程都等于100m，平均速度的大小和平均速率相等，即v1＝1009.63m/s＝10.38m/s，故A、B对；在200m比赛中，路程是200m，位移小于200m，故平均速率v2＝20019.32m/s＝10.35m/s且大于平均速度的大小，故C错、D对．【答案】C平均速度的计算方法平均速度对应一段时间或一段位移，对于一般的变速运动，根据定义式v－＝ΔxΔt求解是基本方法．训练2一个朝着某方向做直线运动的物体，在时间t内的平均速度是v，紧接着t2内的平均速度是v2，则物体在这段时间内的平均速度是()A．vB.23vC.34vD.56v解析：位移x总＝vt＋v2×t2，时间t总＝t＋t2，平均速度v－＝x总t总.答案：D核心三位移—时间图象位移—时间图象的信息(1)由x­t图象各时刻纵坐标的坐标值可判断各个时刻物体的位置．(2)由x­t图象与x轴的交点的纵坐标值，可判断运动的初位置．(3)由x­t图象可判断物体的运动性质，当x­t图象是一条倾斜的直线时，表示物体做匀速直线运动；当x­t图象是平行于时间轴的直线时，表示物体静止．(4)由x­t图象的斜率可判断物体的速度．速度大小等于x­t图线的斜率大小，速度方向由斜率的正、负确定．x­t图象中图线的斜率为正，则物体向正方向运动；斜率为负，则物体向负方向运动．(5)x­t图象的交点表示在同一直线上运动的两个物体相遇．如图所示，两个物体在t1时刻相遇．例4如图所示是一辆汽车做直线运动的x­t图象，对线段OA、AB、BC、CD所表示的运动，下列说法正确的是()A．OA段汽车运动的速度最大B．AB段汽车做匀速运动C．CD段汽车的运动方向与初始运动方向相反D．汽车运动4h的位移大小为30km【解题指导】【解析】x­t图象的斜率表示速度，斜率越大，速度越大，从图象中可以看出CD段的斜率最大，速度最大，选项A错误；AB段斜率为零，速度为零，汽车静止，选项B错误；OA段的斜率为正，说明汽车的运动方向与正方向相同，CD段的斜率为负，说明汽车的运动方向与正方向相反，即与初始运动方向相反，选项C正确；运动4h汽车的位移大小为零，选项D错误．【答案】分析x­t图象的技巧(1)观察图线是直线还是曲线．(2)判断物体开始运动的初始位置(t＝0时的位置，即纵轴的截距)．(3)分析物体运动的速度．斜率等于物体运动的速度，其正负表示速度的方向．训练3如图折线是表示物体甲从A地向B地运动的x­t图象，直线表示物体乙从B地向A地运动的x­t图象，则下列说法正确的是()A．在2～6s内甲做匀速直线运动B．乙做匀速直线运动，其速度大小为5m/sC．从计时开始至甲、乙相遇的过程中，乙的位移大小为60mD．在t＝8s时，甲、乙两物体的速度大小相等解析：位移时间图象的斜率表示运动的速度，故乙做匀速直线运动，甲在0～2s内做匀速直线运动，2～6s内处于静止状态，A错误；乙做匀速直线运动的速度为v乙＝60－1008m/s＝－5m/s，负号表示朝着负方向运动，B正确；在t＝8s时，甲、乙相遇，此时甲的斜率即速度为v甲＝60－402m/s＝10m/s，乙的速度为－5m/s，所以两者的速度不相等，相遇时乙的位移大小为40m，C、D均错误．答案：BC物体通过的位移等于x的变化量．1．下列说法正确的是()A．平均速度就是速度的平均值B．若物体在某段时间内的平均速度等于零，但它在这段时间内任一时刻的瞬时速度不一定等于零C．火车以速度v经过某一段位移，是指瞬时速度D．子弹以速度v从枪口射出，是指平均速度解析：A错：平均速度为位移与时间的比值，不一定等于速度的平均值．B对：某段时间内的平均速度等于零时，任一时刻的瞬时速度不一定等于零，例如质点往复运动再次回到出发点时．C错：火车经过某段位移时对应的速度是指平均速度．D错：子弹从枪口射出时的速度是指瞬时速度．答案：B2．中国越来越多的城市提供了共享单车的服务，极大地方便了日常出行．小明在某个停放点取了一辆单车，骑行10min回到原停放点，共行驶3km.小明在此过程中()A．位移为3kmB．路程为3kmC．平均速度为5m/sD．最大速度为5m/s解析：初位置与末位置为同一点，位移为0，平均速度为0，平均速率为5m/s，最大速度无法确定．答案：B3．(多选)如图所示是某物体在0～10s内的x­t图象，下列说法中正确的是()A．物体在第1s内的位移为4mB．物体在第5s内的位移为8mC．物体在前5s内的位移为8mD．物体在后5s内的位移为16m解析：由题中图象可知，物体在0～2s内位移从0均匀增加到8m，即每秒钟发生的位移是4m，A正确；物体在第5s内是静止的，位移为零，B错误；物体在前5s内的位移即为前2s内的位移，等于8m，C正确；物体在后5s内的位移为6～10s的位移，等于8m，D错误．答案：AC4．图甲是一种应用传感器检测轨道运行的实验装置．在轨道某处设置监测点，当车头达到传感器瞬间和车尾离开传感器瞬间，信号发生器各发出一个脉冲信号，由记录仪记录．假如轨道车长度为22cm，记录仪记录的信号如图乙所示，则轨道车经过该监测点的速度为()A．0.20cm/sB．2.0cm/sC．22cm/sD．220cm/s解析：由题图可知车头到达该监测点与车尾离开该监测点的时间间隔为1.0s，即轨道车运行车身长度的位移时所用时间为1.0s，故车速为v＝xt＝22cm/s，C项正确．答案：C