第一章第3节速度
学习目标思维导图1.理解速度的概念,知道速度的物理意义、定义式及其矢量性。(物理观念)2.理解平均速度的概念,会用平均速度的公式解答有关的问题。(物理观念)3.理解瞬时速度的概念及其意义,体会极限思想,知道瞬时速度与平均速度的区别和联系。(物理观念)4.知道速度和速率以及它们的区别。(物理观念)5.理解位移—时间图像的物理意义,并能用它分析、计算速度。(科学思维)
内容索引0102基础落实•必备知识全过关重难探究•能力素养全提升03学以致用·随堂检测全达标
基础落实•必备知识全过关
一、平均速度1.定义:物体运动的__________与所用__________之比。2.大小:=__________。3.方向:与__________的方向相同。4.单位:国际单位制单位为米每秒,符号为m/s。其他单位有km/h、cm/s等。5.物理意义:大致描述一段时间内物体__________和方向的物理量。位移时间位移运动的快慢
二、瞬时速度1.定义:物体在某__________(时刻)的速度。2.大小:又叫瞬时速率;当t非常小时,就可以看作某位置(或某时刻)的__________。3.方向:与物体的__________方向相同,是矢量。4.单位:m/s。5.物理意义:精确描述物体运动快慢和方向的物理量。位置瞬时速度运动
6.瞬时速率的测量(1)原理:很短时间内的平均速度大小近似等于瞬时速率。(2)方法1:光电门测速。如图甲所示,当滑块通过光电门时,测得滑块上遮光板的遮光时间t,结合遮光板的宽度d,可得滑块通过光电门时的速率为v=__________。甲瞬时速率测量装置
方法2:激光测速仪。如图乙所示,测速仪在设定的极短时间Δt内分别发射两束激光,对汽车进行两次距离测量(s1、s2),结合测速仪离地面的高度l,可得汽车的瞬时速率v=____________________。乙激光测速仪的测量原理示意图
三、匀速运动瞬时速度始终保持不变的运动。四、平均速度的大小与平均速率1.平均速度的大小:物体平均速度的大小,不能叫平均速率。2.平均速率:物体运动的__________与所经历的时间之比。由于路程不小于位移的大小,所以平均速率不小于平均速度的大小,平均速率不是平均速度的大小。路程
易错辨析判一判(1)平均速度在数值上等于单位时间内通过的路程。()(2)两物体的速度分别是v1=3m/s,v2=-5m/s,则它们的大小关系为v1>v2。()(3)可以用t时刻到t+Δt一小段时间内的平均速度来代替t时刻物体的速度。()(4)匀速直线运动的平均速度等于瞬时速度。()×解析平均速度在数值上等于单位时间内的位移大小。×解析速度是矢量,两速度比较大小时要比较其绝对值。√√解析匀速直线运动的速度不变,各段时间内的平均速度均等于瞬时速度。
合格考试练一练短跑运动员在100m训练中,前5s跑完了47m,速度大小达到10.4m/s,10s末到达终点,速度大小是10.2m/s,则运动员在后5s内的平均速度大小是()A.10.2m/sB.10.3m/sC.10.4m/sD.10.6m/sD解析后5s通过的位移为s2=s-s1=100m-47m=53m,所需时间t2=5s,所以后5s内的平均速度为=10.6m/s,故D正确。
重难探究•能力素养全提升
探究一平均速度与瞬时速度的区别与联系【情境探究】一辆汽车沿直线行驶,从出发地到目的地用时2.0h,行程120km,所以它的速度为=60km/h。而t=0.5h时,它的速度计显示为35km/h。情境中的两个速度为什么会不同?有什么区别?要点提示60km/h是行驶全程的平均速度,35km/h是相应时刻的瞬时速度,前者反映了汽车在全程的运动快慢,后者反映了汽车在某一瞬间的运动快慢。
【知识归纳】1.平均速度与瞬时速度的比较比较项平均速度瞬时速度区别反映一段时间内(或一段位移内)物体运动的快慢及方向精确描述物体运动的快慢及方向对应一段时间(或位移)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名师点睛平均速度与一段时间或一段位移相对应,而瞬时速度与一个时刻或一个位置相对应。
2.平均速度与平均速率的比较名师点睛位移与路程一般不相等,故平均速度大小与平均速率大小一般不相等。
【应用体验】典例1小蒙骑自行车由静止开始沿直线运动,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1.5m/sC.他4s内的平均速度为2.5m/sD.他1s末的瞬时速度为1m/sC
规律方法关于平均速度与瞬时速度应注意的问题(1)我们平时所说的速度有时指平均速度,有时指瞬时速度,应根据前后文判断。(2)平均速度的大小和瞬时速度的大小无必然关系。平均速度大的物体,其某时刻的瞬时速度不一定大,选定的时刻不同,瞬时速度一般不同;某时刻瞬时速度大的物体,其一段时间内的平均速度不一定大,选定的时间不同,计算的平均速度一般不同。(3)在匀速直线运动中,物体的平均速度等于瞬时速度,而在变速直线运动中,不同时间(或不同位移)内的平均速度一般不相同,因此,求出的平均速度必须指明是哪段时间(或哪段位移)内的平均速度。
针对训练1下列事例中有关速度的说法正确的是()A.子弹以800m/s的速度从枪口射出,指的是瞬时速度B.高速公路上限速120km/h,指的是平均速度C.火车从济南到北京的速度约为220km/h,指的是瞬时速度D.汽车速度计上显示80km/h,指的是平均速度A解析子弹从枪口射出的速度,与枪口这一位置相对应,因此是瞬时速度,故A正确;高速公路上的限速指的是瞬时速度,故B错误;火车从济南到北京的速度与这一过程相对应,因此是平均速度,故C错误;汽车速度计上显示的速度是汽车在某一时刻或者某一位置的速度大小,即为瞬时速度的大小,不是平均速度,故D错误。
典例2某质点由A出发做直线运动,前5s向东运动了30m经过B点,又运动了5s前进了60m到达C点,在C点停了4s后又向西运动,经历了6s运动120m到达A点西侧的D点,如图所示,求:(1)全过程的平均速度;(2)全过程的平均速率。答案(1)1.5m/s,方向向西(2)10.5m/s
归纳总结求平均速度的方法
针对训练2一物体沿正东方向以4m/s的速度匀速运动4s,又以3m/s的速度向北匀速运动4s,求这8s内物体的平均速度和平均速率(tan37°=)。解析如图所示,物体先向东由A运动到B,通过的位移s1=4×4m=16m,接着又向北运动s2=3×4m=12m,到达C点,答案平均速度大小2.5m/s,方向为东偏北37°平均速率为3.5m/s
探究二从s-t图像看速度【情境探究】右图中的两条直线A、B分别是两个物体A和B运动的s-t图像。(1)试分析物体A和B的运动方向。(2)判断物体A和B是否做匀速直线运动。(3)E、F两点的坐标分别是(t1,s1)、(t2,s2),求t1~t2内A的平均速度。(4)比较物体A和B的速度大小。
要点提示(1)每一时刻的位移(坐标)都大于0,表示物体沿正方向运动。(2)经相等时间,A和B分别增加相同位移,A和B均做匀速直线运动。(4)图线的倾斜程度越大,速度越大,vA>vB。
【知识归纳】1.s-t图像的意义s-t图像描述的是物体的位移随时间的变化规律。2.s-t图像的理解(1)图线上的点:表示某一时刻物体相对于原点的位移。(2)图像的斜率:表示物体的速度,斜率的大小表示速率,正负表示方向。(3)图像描述物体的位移随时间变化的情况,不是运动轨迹。(4)图像只能描述静止或直线运动,不能描述曲线运动。
【应用体验】典例3(多选)甲、乙两物体的s-t图像如图所示,下列判断正确的是()A.甲、乙两物体从同一位置开始运动B.在0~t1时间内甲、乙两物体从不同位置,同时相向运动C.在0~t1时间内甲的速率小于乙的速率D.甲、乙两物体在t1时刻相遇,相遇后都静止BCD
解析t=0时,甲、乙的位置坐标不等,即从不同位置出发,选项A错误。0~t1时间内,甲的图线为负斜率的直线,表示甲的正方向的位移随时间在减小,即甲沿负方向做匀速直线运动;乙的图线为正斜率的直线,表示乙的正方向的位移随时间在增大,即乙沿正方向做匀速直线运动,选项B正确。图线的倾斜程度越大表示相同时间内位移变化越大,即速率越大,由题图可知,乙的速率大于甲的速率,选项C正确。甲、乙图像在t1时刻相交,即在该时刻,物体的位置相同;平行直线表示静止,故选项D正确。
规律方法
学以致用·随堂检测全达标
1.(2022高一阶段练习)若一飞机0.5h内沿着航线巡航300km,则它在这段时间的平均速度()A.一定等于150km/hB.可能等于300km/hC.一定等于600km/hD.可能等于800km/hB解析飞机0.5h内沿着航线巡航300km,300km是路程,则位移大小小于等于300km,故平均速度=600km/h,故选B。
2.下图是三个质点A、B、C的运动轨迹,三个质点同时从N点出发,同时到达M点。下列说法正确的是()A.三个质点从N到M的平均速度相同B.三个质点到达M点的瞬时速度相同C.三个质点从N到M的平均速率相同D.B质点从N到M的平均速度方向与任意时刻的瞬时速度方向相同A解析平均速度等于位移与时间的比值,由于位移与时间都相同,故平均速度相同,故A正确;平均速率等于路程与时间的比值,由于时间相等,路程不等,故平均速率不相等,故C错误;三个质点到达M点的瞬时速度方向不同,所以瞬时速度肯定不同,B错误;B质点不一定做单向直线运动,所以B质点从N到M的平均速度方向与任意时刻的瞬时速度方向不一定相同,D错误。
3.甲、乙两物体向同一方向运动,已知甲的速度大于乙的速度,t=0时乙在甲的前面一定的距离处,则两物体的s-t图像是()C解析甲的速度较大,即其图像倾斜程度较大,选项A、D错误;t=0时乙在甲的前面一定的距离处,即乙图像的纵截距不为零,选项B错误,C正确。
本课结束
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