(2021新人教版)高中物理必修第一册暑假先修学案3 位置变化快慢的描述-速度.doc

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1、1理解速度的概念,知道它的含义、公式、符号和单位,知道速度是矢量。 2知道平均速度和瞬时速度的意义,了解它们的区别与联系。 3知道速度与速率的区别与联系。 4用打点计时器测量纸带的平均速度和瞬时速度。 5用速度时间图像分析实验数据,描述物体运动速度的变化规律。 教 材 展 示教 材 展 示 学案 3 3位置变化快慢的描述位置变化快慢的描述速度速度 知 识 梳 理知 识 梳 理 (一)速度 1定义:跟发生这段位移所用的比值。 2定义式:vx t。 3单位:在国际单位制中是米每秒,符号 m/s 或 ms 1,常用的还有千米每时(km/h 或 kmh 1)、厘米每秒(cm/s 或 cms1)等。换算

2、关系:1 m/s km/h。 4矢量性:速度既有大小又有方向,是。速度的大小在数值上等于单位时间内物体 的大小,速度的方向与的方向相同。 (二)平均速度和瞬时速度 1平均速度 描述物体在某段位移(或某段时间)内运动的平均程度。只能粗略地描述运动的快慢。 平均速度的方向与物体的方向一致。 2瞬时速度:运动物体在(或经某一位置)的速度。 3匀速直线运动:匀速直线运动是瞬时速度的运动。在匀速直线运动中,平均速 度与瞬时速度。 4速率:瞬时速度的叫作速率,瞬时速度是矢量,而速率是。 (三)速度时间图像 1物理意义:vt 图像反映的是做运动的物体的速度随时间变化的情况。 2图像的建立 (1)以时间 t

3、为横轴,速度 v 为纵轴建立平面直角坐标系。 (2)根据计算出的不同时刻的值,在坐标系中描点。 (3)用来描出这些点,曲线所反映的情况就会与实际更加接近。 知 识 拓 展知 识 拓 展 一、一、平均速度和瞬时速度平均速度和瞬时速度 牙买加田径运动员博尔特以 9.56 s 的成绩创下了百米跑世界纪录。 下表中给出了当时博尔特 的百米实测记录。 (1)在每个 10 m 内的平均速度是不是相同?我们在求平均速度时应注意什么? 位移 x/m0102030405060708090 100 时间 t/s01.78 2.76 3.68 4.51 5.31 6.16 7.00 7.83 8.70 9.56 通

4、过每 10 m 的时间 t/s1.78 0.98 0.92 0.83 0.80 0.85 0.84 0.83 0.87 0.86 (2)根据表格中的数据, 可以计算博尔特在前 10 m 内的平均速度, 如果还可以求出他在前 9 m 内的平均速度,前 8 m 内的平均速度前 2 m 内的平均速度,最初 1 m 内的平均速度, 等等。在这些求出的平均速度中,哪一个更能准确地描述博尔特在起跑时的速度? 二、二、速度和速率速度和速率 小李和老刘从某地同时出发去图书馆,小李骑自行车,老刘开车,小李抄近路提前到达。两 个人对此展开了争论,他们都说自己走得更快一些。请你根据学过的知识判断,他们两人谁 更快一

5、些? 三、三、平均速度和瞬时速度的计算方法平均速度和瞬时速度的计算方法 1图示是一位同学利用电磁打点计时器打出的一条纸带,相邻点的时间间隔为 0.02 s,纸 带旁边是一把最小刻度为 1 mm 的直尺,试计算拖着纸带做直线运动的物体在 AC 段内的平 均速度和在 B 点的瞬时速度。 四、四、用图象表示速度用图象表示速度 2图示是一条利用打点计时器打出的纸带,0、1、2、3、4、5、6 是七个计数点,每相邻 两个计数点之间还有四个点未画出,各计数点到 0 的距离如图所示。求出 1、2、3、4、5 这五个计数点的瞬时速度并画出速度时间图象。 1下列关于速度的说法正确的是() A速度描述物体运动的快

6、慢,只有大小,没有方向 B物体运动的时间越短,速度越大 C物体运动的位移越大,速度越大 D物体位置变化得越快,速度越大 2(多选)对速度的定义式 vx t,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 x 成正比,与运动时间 t 成反比 B速度 v 的大小与物体运动的位移 x 和时间 t 都无关 C此速度定义式适用于任何运动 D速度是表示物体运动快慢及方向的物理量 3下列情境中的速度,表示平均速度的是() A苏炳添在某次百米赛跑中以 10 m/s 的速度冲过终点线 B返回地面的太空舱以 8 m/s 的速度落入太平洋中 C由于堵车,汽车从甲地到乙地的车速仅为 10 km

7、/h DC919 以 260 km/h 的速度从跑道上起飞 4电动自行车以其时尚、方便、快捷深受广大中学生的喜爱,但由电动自行车引发的交通 事故也在逐年增多。“学习交通安全常识,自觉遵守交通法规”是确保学生交通安全的重要举 措之一。按规定电动自行车在城区限速 20 km/h。下列说法正确的是() A电动自行车限速 20 km/h,指的是平均速度 B电动自行车限速 20 km/h,指的是瞬时速度 C交通事故发生时,相互碰撞的速度指的是平均速度 D在某一路段行驶的速度,指的是瞬时速度 5 “水立方”的泳池长 50 m, 在 100 m 蝶泳比赛中, 测得菲尔普斯在 10 s 末的速度为 1.8 m

8、/s, 50 m 时的速度为 2.1 m/s,经过 50.58 s 到达终点时的速度为 2.4 m/s,则他在全程中的平均 速度为() A1.98 m/sB1.2 m/sC2.1 m/sD0 m/s 6某人爬山,从山脚爬上山顶,然后又沿原路返回到山脚,上山的平均速度为 v1,下山的 平均速度为 v2,则往返的平均速度的大小和平均速率分别是() Av1v2 2 ,v1v2 2 Bv1v2 2 ,v1v2 2 C0,v1v2 v1v2 D0, 2v1v2 v1v2 7质点沿直线运动,其位移时间图像如图所示,关于质点的运动,下列说法中正确的是 () A02 s 末质点的位移为零,前 2 s 内位移为

9、负,后 2 s 内位移为正,所以 2 s 末质点改变 了运动方向 B02 s 质点的位移为零,速度为零 C质点做匀速直线运动,速度大小为 0.1 m/s,方向与规定的正方向相反 D质点在 04 s 的位移大小为 0.4 m,位移的方向与规定的正方向相同 8小军的爸爸携全家驾车去外地游玩,途中,路边窜出一只小猫,他紧急刹车才没撞到它。 如图所示为紧急刹车前后汽车行驶的速度时间图像,根据图像,下列说法中不正确的是 () A紧急刹车发生在 9:06 B在 9:029:06 时间段内他驾车匀速前进 C在 9:009:11 时间段内他驾车的最大速度为 60 km/h D在 9:009:11 时间段内他驾

10、车的平均速度为 60 km/h 9如图所示,两路灯灯杆 A、B 相距 40 m,一辆汽车用 3.2 s 时间通过这两根路灯灯杆, 据此可以计算出汽车在这段位移中的平均速度大小为_ m/s。若灯杆 A 的近旁相距 0.42 m 处有一块路牌,汽车驶过路牌和灯杆的这一小段距离只用了 0.03 s,则在这段时间里 汽车的平均速度大小为_ m/s,可以认为汽车驶过灯杆 A 时的瞬时速度为_ m/s。 10在练习使用打点计时器的实验中,得到了一条如图所示的纸带,其中 0、1、2、3是 选用的计数点, 每相邻两个计数点之间还有 3 个打出的点没有在纸带上标出。 图中画出了将 米尺靠在纸带上测量的情况,图中

11、所测量点的读数分别是_ cm、_ cm、 _ cm 和_ cm;打第 2 个计数点时纸带的速度是_ m/s。 11 两个人以相同的速率同时从圆形轨道的 A 点出发, 分别沿 ABC 和 ADC 行走, 如图所示, 当他们在 C 点相遇时(AC 为圆的直径)() A平均速度不同B位移不同 C路程不同D瞬时速度不同 12如图所示是三个质点 A、B、C 的运动轨迹,三个质点同时从 N 点出发,又同时到达 M 点,下列说法正确的是() A从 N 到 M 的过程中,质点 A 的平均速率最大 B三质点从 N 到 M 的平均速率相同 C三质点从 N 到 M 的平均速度不相同 D到达 M 点时质点 A 的瞬时

12、速率最大 13如图所示为表示三个物体运动位置和时间的函数关系图像,其异同点是() A运动速率相同,3 s 内经过的路程相同,起点位置相同 B运动速率相同,3 s 内经过的路程相同,起点位置不同 C运动速率不同,3 s 内经过的路程不同,起点位置相同 D无共同点 14图示为一物体的速度时间图像,根据图线做出以下几个判定,正确的是() A物体始终沿正方向运动 B物体先沿负方向运动,在 t2 s 后开始沿正方向运动 C物体始终沿负方向运动 D物体先沿正方向运动,在 t2 s 后开始沿负方向运动 15 在某高架道路上有段区域限速 80 km/h。 为了监控车辆是否超速, 设置了一些“电子警察” 系统,

13、其工作原理如图所示:路面下相隔 L 埋设两个传感器线圈 A 和 B,当有车辆经过线 圈正上方时,传感器能向数据采集器发出一个电信号;若有一辆汽车(在本题中可看成质点) 匀速经过该路段,两传感器先后向数据采集器发送信号,时间间隔为t;经微型计算机处理 后得出该车的速度,若超速,则计算机将开启架设在路面上方的照相机 C 对汽车拍照,留 下违章证据。 (1)根据以上信息,回答下列问题:微型计算机计算汽车速度的表达式 v_。 (2)若 L7 m,t0.3 s,则照相机将_工作。(填“会”或“不会”) 知识梳理:知识梳理: (一)速度 【答案】位移时间3.6矢量位移时间t 内的位移x (二)平均速度和瞬

14、时速度 【答案】快慢位移某个时刻保持不变相等大小标量 (三)速度时间图像 【答案】直线瞬时速度平滑的曲线 知识拓展:知识拓展: 一、一、平均速度和瞬时速度平均速度和瞬时速度 【答案】(1)每个 10 m 内的平均速度并不相同。我们在求平均速度时应注意,变速运动中在 不同时间内的平均速度一般不同, 当提及平均速度时, 必须要指明是哪段时间内的平均速度。 (2)如果想再进一步了解博尔特跑步的快慢,我们可以取更短的位移进行研究,因为位移越 短,越能准确描述运动的快慢。最初 1 m 内的平均速度最接近起跑时的速度。 二、二、速度和速率速度和速率 【答案】平均速度 v=,小李抄近路,老刘开车,他们的位移

15、相同,时间不同,所以小李 的平均速度大。在这里平均速度无法显示他们运动快慢的不同,要用到另一物理量:平均速 率。平均速率等于物体运动通过的路程跟所用时间的比值。通过的路程相同,用时短的运动 得快,也就是平均速率大,这就是我们初中学过的速度。 三、三、平均速度和瞬时速度的计算方法平均速度和瞬时速度的计算方法 【解析】AC 段内的平均速度就等于 A 到 C 的位移跟所用时间的比值。位移的大小从刻度尺 上读出: x=4.20 cm, A 到 C 共 11 个点, 有 10 个时间间隔, 所以 A 到 C 所用的时间 t=0.0210 s=0.2 s,所以 = =m/s=0.21 m/s。 根据公式计

16、算 B 点的瞬时速度,为了尽量精确地反映物体在 B 点的运动快慢,我们尽量在 靠近 B 点的地方取得数据,例如,取靠近 B 点的左右两个点,左边一个点在刻度尺上的示 数是 1.73 cm,右边一个点在刻度尺上的示数是 2.61 cm,那么x=(2.61-1.73) cm=0.88 cm, 两点间相隔的时间为t=0.022 s=0.04 s,所以 v=m/s=0.22 m/s。 四、四、用图象表示速度用图象表示速度 【解析】1 点是 0、2 间的中间时刻,求出 0、2 间的平均速度即可认为是 1 点的瞬时速度, 同理 2、3、4、5 点的瞬时速度也可求出。0 和 6 两个点的瞬时速度不便求出,然

17、后根据求 出的数据画出速度时间图线。注意相邻计数点的时间间隔t=0.1 s。 v1=m/s0.20 m/s,v2=m/s=0.40 m/s v3=m/s=0.61 m/s,v4=m/s=0.69 m/s v5=m/s=0.70 m/s 以 O 点为坐标原点建立直角坐标系,横轴表示时间,纵轴表示速度。根据计算出的结果在 直角坐标系中描点,然后连线得到图象如图所示。 先学后练:先学后练: 1【答案】D 【解析】速度是描述物体运动快慢的物理量,速度为矢量,既有大小又有方向,A 错误;速 度等于物体的位移与发生这段位移所用时间的比值,物体的位置变化得越快,速度越大,B、 C 错误,D 正确。 2【答案

18、】BCD 【解析】 速度是表示物体运动快慢及方向的物理量, vx t是速度的定义式, 适用于任何运动, 此式只说明计算速度可用位移 x 除以时间 t 来获得,并不是说 v 与 x 成正比,与 t 成反比。 A 错误,B、C、D 正确。 3【答案】C 【解析】苏炳添在某次百米赛跑中以 10 m/s 的速度冲过终点线,对应一个点,为瞬时速度, A 错误;返回地面的太空舱以 8 m/s 的速度落入太平洋中,对应一个位置,表示瞬时速度, B 错误;由于堵车,汽车从甲地到乙地的车速仅为 10 km/h,对应一段位移,表示平均速度, C 正确;C919 以 260 km/h 的速度从跑道上起飞,对应一个点

19、,表示瞬时速度,D 错误。 4【答案】B 【解析】电动自行车限速 20 km/h,是指电动自行车的最高时速,为瞬时速度,A 错误,B 正确;交通事故发生时,相互碰撞的速度指的是碰撞瞬间的速度,为瞬时速度,C 错误;在 某一路段行驶的速度,指的是平均速度,D 错误。 5【答案】D 【解析】由题意可知,菲尔普斯的位移为零,故他在全程的平均速度为零,D 正确。 6【答案】D 【解析】往返的平均速度 v x 位移 t 0 t 0,平均速率 v s 路程 t 2s s v1 s v2 2v1v2 v1v2,D 正确。 7【答案】D 【解析】由所给图像可知:t0 时刻质点从“负”方向上距原点 0.2 m

20、处沿规定的正方向做匀 速直线运动,经 4 s 运动到“正”方向上距原点 0.2 m 处,在位移时间图像中,位移为正表 示质点的位移沿规定的正方向, 位移为负表示质点的位移沿规定的负方向, 与质点实际运动 方向无关,位移由负变为正并不表示质点运动方向改变,A 错误。由图像的斜率可得质点运 动速度大小为 0.1 m/s, 方向与规定的正方向相同, 质点在 02 s 的位移大小为 0.2 m, 在 0 4 s 的位移大小为 0.4 m,方向均与规定的正方向相同,B、C 错误,D 正确。 8【答案】D 【解析】由图像可知,速度急剧减小的时间是 9:06,即紧急刹车发生在 9:06,A 正确; 在 9:

21、029:06 时间段内汽车的速度是 60 km/h,即汽车在这段时间做匀速运动,B 正确; 由图像可知,在 9:009:11 时间段内他驾车的最大速度为 60 km/h,最小速度为 0,平均 速度一定小于 60 km/h,C 正确,D 错误。 9【答案】12.51414 【解析】由题意可知,两路灯灯杆 A、B 相距 40 m,汽车用 3.2 s 时间通过这两根路灯灯杆, 则汽车通过这段位移的平均速度为: v x t 40 3.2 m/s12.5 m/s。汽车驶过路牌和灯杆的这 一小段距离为 0.42 m,只用了 0.03 s,故在这段位移中的平均速度为: v x t 0.42 0.03 m/s

22、 14 m/s。极短时间内的平均速度可认为是瞬时速度,故可以认为汽车驶过灯杆 A 时的瞬时速 度为 14 m/s。 10【答案】10.0012.6022.6029.900.625 【解析】0、1、3、4 点的读数分别是 10.00 cm、12.60 cm、22.60 cm、29.90 cm。 打第 2 个计数点时纸带的速度 v2x3x1 2T 22.6012.60 240.02 cm/s62.5 cm/s0.625 m/s。 11【答案】D 【解析】位移是从初位置到末位置的有向线段,他们的起点和终点都相同,则位移相同。他 们的位移相同,所用时间也相同,则他们的平均速度 v x t相同,A、B

23、错误;两人经过轨 迹的长度均为半圆的弧长,则他们的路程相同,C 错误;两人在 C 点相遇时,速度方向相 反,则瞬时速度不同,D 正确。 12【答案】A 【解析】平均速率等于路程除以时间,从 N 到 M,质点 A、B、C 的运动时间相同,A 的路 程最大,故 A 的平均速率最大,A 正确,B 错误;平均速度等于位移除以时间,三质点在 相同时间内的位移相同,故它们的平均速度相同,C 错误;根据该题所给条件,不能比较在 M 点时三个质点的瞬时速率大小关系,D 错误。 13【答案】B 【解析】由图像可知,它们的运动速率都是 1 m/s,起始位置分别是 x13 m,x23 m,x3 3 m,都做匀速直线运动,3 s 内经过的路程都是 3 m,B 正确。 14【答案】B 【解析】速度的正负表示速度的方向,由图像知在前 2 s 内物体沿负方向运动,后 2 s 内物 体沿正方向运动,A、C、D 错误,B 正确。 15【答案】(1) L t (2)会 【解析】(1)微型计算机计算汽车速度时是用短时间内的平均速度代替瞬时速度,所以汽车 速度的表达式为 v L t。 (2)根据 v L t得:v 7 0.3 m/s84 km/h80 km/h,超速,故照相机会工作。

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