1、第3节 位置变化快慢的描述速度第一章 运动的描述 新高考教学设计 教学流程第一章 运动的描述 第3节 位置变化快慢的描述速度 问题生活和科学研究中经常需要知道物体运动的快慢和方向，你记得初中是怎样描述物体运动的快慢的吗？运动员在比赛中不同时段，运动的快慢一样吗？比较下列物体位置变化的快慢【问题2】运动会上举行百米赛跑，甲同学用时13.5s，乙同学用时12s。【问题1】自行车在30min内行驶8km，汽车在相同时间内行驶50km。【问题3】比较上两题中自行车和乙同学运动的快慢。方法：单位时间内走过的位置变化（即位移）第一章 运动的描述 第3节 位置变化快慢的描述速度 物理学中用位移与发生这段位移
2、所用时间之比表示物体运动的快慢，这就是速度。速度通常用字母 表示，如果在时间 内物体的位移是 ，它的速度就可以表示为：在国际单位制中，速度单位是米每秒，符号是m/s(或ms-1)。常用的单位还有千米每时(km/h或kmh-1)，厘米每秒(cm/s或cms-1)等。速度是矢量，它既有大小，又有方向。速度的方向（物体运动的方向）和位移方向相同。一、速度第一章 运动的描述 第3节 位置变化快慢的描述速度 vtxtxv注意：这里的速度和初中所学速度的含义不完全相同。物体在某一段时间内，运动的快慢通常是变化的。所以，由 求得的速度 ，表示的只是物体在时间 内运动的平均快慢程度，叫作平均速度。思考：平均速
3、度描述物体在一段时间内运动的平均快慢程度及方向。那么，怎样描述物体在某一时刻运动的快慢和方向呢？可以设想，用由时刻t到t+一小段时间内的平均速度来代替时刻t物体的速度，如果 取得小一些，物体在 这样一个较小的时间内，运动快慢的差异就不会太大。越小，运动快慢的差异越小，当 非常非常小时，运动快慢的差异可以忽略不计，此时，我们就把 叫作物体在t时刻的瞬时速度。二、平均速度和瞬时速度第一章 运动的描述 第3节 位置变化快慢的描述速度 vttxttttttx第一章 运动的描述 第3节 位置变化快慢的描述速度 平均速度 瞬时速度定义方向物体在某一段时间内运动的平均快慢程度物体在某一时刻或某一位置的运动快
4、慢与位移方向相同与该位置物体运动轨迹的切线方向相同 匀速直线运动是瞬时速度保持不变的运动。在匀速直线运动中平均速度与瞬时速度相等。瞬时速度的大小叫作速率。汽车速度计不能显示车辆运动的方向，它的示数实际是汽车的速率。日常生活中说道的“速度”，有时是指速率，要根据上下文判断。平均速度和瞬时速度的比较注意：平均速度并非速度的平均值，平均速度是指总位移与总时间的比值，平均速率是指总路程与总时间的比值，学习时需注重理解与区分。第一章 运动的描述 第3节 位置变化快慢的描述速度 【例1】下面描述的几个速度中，属于平均速度的是()A子弹以790 m/s的速度击中目标B信号沿动物神经传播的速度大约为10 m/
5、sC汽车上速度计的示数为80 km/hD足球以20 m/s的速度飞入球门典例讲解典例讲解【答案】B【解析】790 m/s是击中目标时刻的瞬时速度；信号沿动物神经传播是在一个过程内的平均速度；汽车速度计上显示的是瞬时速度；足球飞入球门的速度是瞬时速度。第一章 运动的描述 第3节 位置变化快慢的描述速度 【例2】(多选)如图所示，一人骑自行车晨练，由静止开始沿直线运动，她在第1 s内、第2 s内、第3 s内、第4 s内通过的位移分别为1 m、2 m、3 m、4 m，则()A她在4 s末的瞬时速度为4 m/s B她在第2 s内的平均速度为2 m/s C她在4 s内的平均速度为2.5 m/s D她在1
6、 s末的速度为1 m/s典例讲解典例讲解【答案】BC【解析】由 可得该人在第2s内的平均速度为2m/s,选项B正确；前4s内的平均速速为 m/s=2.5m/s,C正确；因无法确定该人的瞬时速度，选项A、D均错误。txv44321txv第一章 运动的描述 第3节 位置变化快慢的描述速度 【例3】某人爬山，从山脚爬上山顶，然后又从原路返回到山脚，上山的平均速率为v1，下山的平均速率为v2，求往返的平均速度的大小和平均速率.【答案】0；【解析】平均速度是位移与时间的比值，由于此人爬山往返一次，位移为零，平均速度等于=0；而平均速率是路程与时间的比值，由于此人往返一次，路程为山脚到山顶距离的2倍，平均
7、速率：212121212122vvvvvsvssttssv212121212122vvvvvsvssttssv 测量平均速度 用手拉通过打点计时器的纸带时，纸带运动确定时间内的位移就被记录下来，据此可以计算纸带运动的速度。图1.3-2是打点计时器打出的一条纸带示意图。若想计算实验时运动纸带在D、G两点的平均速度，只需测出D、G间的位移 和所用时间 ，就可以算出平均速度：三、实验：测量纸带的平均速度和瞬时速度第一章 运动的描述 第3节 位置变化快慢的描述速度 txtxv图 1.3-2 计算每隔01s的平均速度纸带示意图 每隔0.1s(或更短)计算一次平均速度。1.在图1.3-2中选取纸带上一点为
8、起始点0，后面每5个点取一个计数点，分别用数字1,2,3，.标出这些计数点；2.测量各计数点到起始点0的距离x,记录在表1中；3.计算两相邻计数点间的位移 ，同时记录对应的时间 ；4.根据 和 计算纸带在相邻计数点间的平均速度 。表表1 手拉纸带的位移和平均速度手拉纸带的位移和平均速度第一章 运动的描述 第3节 位置变化快慢的描述速度 vxtxt位置位置01234.x/m /m /s /(m/s)xtv 测量瞬时速度 下面考虑如何测量图1.3-2中E点的瞬时速度。E点在D、G两点之间，D、G两点间的平均速度也可以求出。如果不要求很精确，用这个平均速度粗略地代表E点的瞬时速度，也未尝不可，如果把
9、包含E点在内的间隔取得小一些，例如取图1.3-3中的DF线段，那么经过D、F两点所用的时间 就会变短，用两点间位移 和时间 算出的平均速度代表纸带在E点瞬时速度，就会精确一些。D、F两点离E点越近，算出的平均速度越接近E点的瞬时速度。第一章 运动的描述 第3节 位置变化快慢的描述速度 txt图1.3-3 计算每隔0.06s的平均速度纸带示意图D、F两点间的距离过小，测量误差会增大。所以实际测量过程中要根据需要及所用仪器的情况，在要测量的点附近选取合适的位移和时间。请考虑此实验中产生误差的原因。思考：此实验中产生误差的原因有哪些？第一章 运动的描述 第3节 位置变化快慢的描述速度 请根据上述测量
10、瞬时速度的方法，计算上节实验中纸带上各级计数点的瞬时速度。每隔0.06s计算一次速度。1.从纸带起始点0算起，后面每3个点取一个计数点；2.测量各计数点到起始点0的距离x,记录在表2中；3.计算两相邻计数点间的位移 ，同时记录对应的时间 ；4.根据 和 算出的速度值就可以代表在 这一区间内任意一点的瞬时速度。将算出的各计数点的速度值记录在表2中。表表2 手拉纸带各计数点的瞬时速度手拉纸带各计数点的瞬时速度xtxt位置位置01234.x/m /m /s /(m/s)xtv第一章 运动的描述 第3节 位置变化快慢的描述速度 四、速度时间图像物体运动的速度随时间变化的情况可以用图来直观表示。以时间t
11、横轴，速度v为纵轴，坐标中的图像为速度时间图像或v-t图像。思考：如下图是一个物体运动的v-t图象，从以下三个方面说明它的速度是怎样变化的(1)物体是从静止开始运动还是具有一定的初速度？(2)运动的方向是否变化？(3)速度的大小是否变化？怎样变化？【答案】（1）具有一定的初速度；（2）运动方向在t3时刻发生变化；（3）0t1时间段内，速度均匀增大；t1t2时间段内，速度不变；t2t3时间段内，速度均匀减小；t3时刻后，速度反向均匀增加。第一章 运动的描述 第3节 位置变化快慢的描述速度 【例4】用打点计时器可测纸带运动的时间和位移下面是没有按操作顺序写的不完整的实验步骤，按照你对实验的理解，在
12、各步骤空白处填上适当的内容，然后按实际操作的合理顺序，将各步骤的字母代号按顺序写在空白处A在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线，导线的另一端分别接在低压_(选填“交流”或“直流”)电源的两个接线柱上B把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过_，并压在_下面C用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离x.D切断电源，取下纸带，如果共有n个清晰的点，则这段纸带记录的时间t_.E打开电源开关，再用手水平地拉动纸带，纸带上打下一系列小点F利用公式典例讲解典例讲解第一章 运动的描述 第3节 位置变化快慢的描述速度 【答案】交流限位孔复写纸(n1)0.02 sBAEDCF【解析】A项中电磁打点计时器
13、应使用低压交流电源；B项中应将纸带穿过电磁打点计时器的限位孔，并压在复写纸的下面；D项中纸带上记录的时间t(n1)0.02 s合理的实验步骤为BAEDCF.【例5】如图所示，打点计时器所用电源的频率为50 Hz，某次实验中得到一条纸带，用毫米刻度尺测出各点间的距离如图所示，则：AC_ mm，AD_ mm.那么由此可以算出纸带在AC间的平均速度为_ m/s，纸带在AD间的平均速度为_m/s；B点的瞬时速度更接近于_ m/s.第一章 运动的描述 第3节 位置变化快慢的描述速度 【答案】14.025.00.350.420.35【解析】AC14.0 mm，AC间的平均速度为 20.02(14.0103
14、)m/s0.35 m/s；AD25.0 mm，AD间的平均速度为 30.02(25.0103)m/s0.42 m/s.对描述B点的瞬时速度来说，AC段所取的位移间隔更小，更能接近B点的真实速度，即B点的瞬时速度更接近于0.35 m/s.TxAC2TxAD3 【例6】某同学在做“练习使用打点计时器”实验时打出的纸带如图所示，每两点之间还有四个点没有画出来，图中上面的数字为相邻两点间的距离，打点计时器的电源频率为50 Hz.(1)相邻两个计数点间的时间为_ s.(2)打第4个计数点时纸带的速度v4_ m/s.(保留三位有效数字)第一章 运动的描述 第3节 位置变化快慢的描述速度 【答案】(1)0.
15、1(2)1.20【解析】(1)每两个计数点间有5个打点间隔，所以T50.02 s0.1 s.(2)打第4个计数点时的瞬时速度近似等于3、5两点间的平均速度，所以smsmv/20.1/1.02129.011.04【例7】某同学在“用打点计时器测速度”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点其相邻点间的距离如图所示，每两个相邻的测量点之间的时间间隔为0.10 s.(1)试根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、C、D、E、F 5个点时小车的瞬时速度，并将各个速度值填入表中(要求保留三位有效数字)第一章 运动的描述 第3节 位置
16、变化快慢的描述速度 vBvCvDvEvF数值/ms1 (2)将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中，并在下图148中画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线第一章 运动的描述 第3节 位置变化快慢的描述速度 【解析】(1)根据 知B点对应的速度：m/s0.400 m/s；C点对应的速度：m/s0.479 m/s；D点对应的速度：m/s0.560 m/s；E点对应的速度：m/s0.640 m/s；F点对应的速度：m/s0.721 m/s.10.0201.0)38.462.3(Bv10.0201.0)20.538.4(Cv10.0201.0)99.520.5(Dv10.0201.0)
17、80.699.5(Ev10.0201.0)62.780.6(FvTxxvnnn2)(1第一章 运动的描述 第3节 位置变化快慢的描述速度 vBvCvDvEvF数值/ms10.400 0.479 0.560 0.6400.721如表所示：(2)将计算出的各点速度描在坐标纸上，并将各点用平滑的曲线连接起来，如图所示1（多选）日常生活中所说的速度哪些是瞬时速度（）A汽车在高速公路行驶的最大速度限制在120km/hB刘翔以9.4m/s的速度冲刺C一辆汽车在高速公路上行驶的速度约为100km/hD声音在空气中的传播速度是340m/s2.下列说法正确的是（）A、平均速度就是速度的平均值B、匀速直线运动中，
18、瞬时速度等于平均速度C、汽车以速度v经过某一段路时，v指瞬时速度D、子弹以速度v从枪口射出，v是平均速度，汽车速度表测的是瞬时速度第一章 运动的描述 第3节 位置变化快慢的描述速度 答案 3.一汽车在一直线上运动，第一秒内通过5m，第二秒内通过10m，第三秒内通过20m，第四秒内通过5m，则最初2秒的平均速度为_；最后2秒的平均速度为_；全部时间的平均速度为_。4.一辆汽车沿直线从甲地到乙地，前一半时间的速度为60m/s，后一半时间的速度为80m/s，则全过程中的平均速度是多少？如果前一半位移的速度为60m/s，后一半位移的速度为80m/s，则全过程中的平均速度为多少？5.某人爬山，从山脚爬上
19、山顶，然后又从原路返回到山脚，上山的平均速率为v1，下山的平均速率为v2，则往返的平均速度的大小和平均速率各是多少.第一章 运动的描述 第3节 位置变化快慢的描述速度 答案 6(多选)根据打点计时器打出的纸带，下列说法正确的是()A能准确地求出某点的瞬时速度 B只能粗略地求出某点的瞬时速度 C能准确地求出某段时间内的平均速度 D可以任意地利用某段时间内的平均速度代表某点的瞬时速度 7(多选)关于打点计时器的原理和使用方法，下列说法中正确的是()A打点计时器应接交流电源，交流频率通常为50 Hz B如果纸带上相邻两个计数点之间有四个点，则相邻两个计数点间的时间间隔是0.08 s C如果打点计时器
20、在纸带上打下的点先密集后稀疏，则说明纸带的速度由小变大 D电磁打点计时器接在220 V电源上，电火花打点计时器接在6 V电源上第一章 运动的描述 第3节 位置变化快慢的描述速度 答案第一章 运动的描述 第3节 位置变化快慢的描述速度 【答案】1.AB 2.B 3.7.5m/s 12.5m/s 10m/s 4.（1）70m/s；（2）68.6m/s5.6.BC 7.AC 212121212122vvvvvsvssttssv第一章 运动的描述 第3节 位置变化快慢的描述速度 对平均速度和瞬时速度的理解1平均速度与瞬时速度的区别与联系(1)区别：平均速度与位移和时间有关，表示物体在某段位移或某段时间内的平均运动快慢程度；瞬时速度与位置或时刻有关，表示物体在某一位置或某一时刻的运动快慢程度(2)联系：瞬时速度是运动时间t0时的平均速度在匀速直线运动中，瞬时速度等于任意一段时间内的平均速度2平均速度与平均速率的区别平均速度的大小不能称为平均速率，因为平均速率是路程与时间的比值，它与平均速度的大小没有对应关系第一章 运动的描述 第3节 位置变化快慢的描述速度 感谢您的聆听
