第一章 3 位置变化的快慢与方向—速度-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理必修第一册同步全程学习全书word（教科版）

3　位置变化的快慢与方向——速度 [学习目标] 1.理解平均速度和瞬时速度的区别和联系。知道平均速率与平均速度大小无关。 2.知道测量速度的原理和方法,了解打点计时器。 3.掌握v-t图像的物理意义,会利用v-t图像描述物体的运动。 知识点一　平均速度 1.定义:物体的位移Δx与发生这段位移所用时间Δt的比。 2.定义式:==。 3.单位:常用单位是米每秒和千米每时,符号是m/s和km/h。 4.矢量性:平均速度是矢量,它的方向就是物体位移的方向。 5.过程性:提到平均速度时,需要明确是哪段时间(或哪段位移)内的平均速度。 6.平均速率:路程与相应时间之比。它只有大小,没有方向;大小与平均速度大小无关。 知识点二　瞬时速度 1.定义:某时刻(或经过某位置时)的速度。 2.矢量性:大小反映了物体在该时刻的运动快慢,方向就是物体在该时刻的运动方向。 3.与平均速度的关系:时间间隔Δt越短,在Δt=t2-t1内的平均速度越接近t1时的速度v1,当Δt非常非常短,则 =v1。 4.瞬时速率:瞬时速度的大小。 知识点三　速度的测量 1.原理:测量某一段时间Δt内的位移Δx,如测量过程足够短,即Δt足够小,则可以认为是测量时刻的瞬时速度。 2.使用打点计时器测速度 (1)打点计时器是每隔相同的较短时间通过打点记录一次做直线运动的物体位置的仪器。 (2)实验室使用的打点计时器的打点频率是50 Hz,即每隔 0.02 s打一个点。  (3)打点计时器分为电磁打点计时器和电火花打点计时器。如表所示。 电火花打点计时器 电磁打点计时器 结构图示 工作电压 220 V交流电源 6 V交流电源 打点方式 周期性产生电火花 振针周期性上下振动 打点周期 0.02 s 记录信息 位移、时间 3.用光电门测速度 在运动的小车上固定一块窄窄的遮光板,在小车经过的轨道上某处固定一个光电门。当小车经过时,遮光板挡住光线,与光电门相连的计时器启动计时,当遮光板离开,计时器停止,由于遮光板很窄,遮挡光线的时间Δt足够短,则遮光板的宽度Δx与相应时间Δt的比就认为是小车经光电门时的瞬时速度。 知识点四　速度—时间图像 　在直角坐标系中,用纵轴表示物体运动的速度v,用横轴表示时间t,把测量所得的速度v相应的时间t的数值标注在坐标系中,再把各数据点连接成一条光滑的曲线,即是速度—时间图像,简称v-t图像。 1.思考判断 (1)由公式=知,运动物体的位移Δx越大,平均速度越大。(　×　) (2)运动的物体的平均速度一定不为零。(　×　) (3)运动的物体的平均速率一定不为零。(　√　) (4)瞬时速度的方向与物体运动的方向一致。(　√　) (5)瞬时速度是运动时间Δt非常非常小时的平均速度。(　√　) (6)做直线运动的物体的速度—时间图像一定是一条倾斜的直线。(　×　) 2.思维探究 (1)如图,汽车速度计上面显示的是平均速度还是瞬时速度的大小? 答案:汽车速度计上显示的是汽车各时刻的瞬时速度的大小。 (2)2020年6月23日9时23分,我国的第55颗北斗导航卫星在西昌卫星发射中心成功发射。这颗卫星运行在半径为4.23×107 m的地球同步轨道上,运行一周的时间是24 h。你能求出该卫星运行一周过程中的平均速度大小、平均速率以及瞬时速度的大小是多少吗? 答案:该卫星在t=24 h=24×3 600 s=8.6×104 s的路程 s=2πr=2×3.14×4.23×107 m=2.7×108 m 运行一周的平均速率v1===3.1×103 m/s 卫星运行一周的位移x=0, 则平均速度大小为=0 卫星在任一时刻的速度大小均为3.1×103 m/s。 要点一　对速度的理解 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30 min内行驶8 km;汽车在30 min内行驶50 km;百米比赛中,运动员甲用时10 s,运动员乙用时13.5 s。 试结合上述情境,讨论下列问题: (1)自行车和汽车哪个运动得快?运动员甲和运动员乙哪个跑得快? (2)自行车和运动员甲哪个运动得快?如何进行比较? 答案:(1)汽车运动得快,相同时间内位移大。 运动员甲运动得快,通过相同位移所需时间短。 (2)对于自行车和运动员甲,通过比较单位时间内的位移,可比较运动的快慢。 自行车为=≈4.4 m/s,运动员甲为=10 m/s,所以运动员甲运动得快。 1.对速度的理解 (1)速度指运动物体的位移与所用时间之比,与初中所学的路程与时间之比不同。 (2)=是平均速度的定义式,不是决定式,不能认为平均速度与位移成正比,与时间成反比。 (3)当Δt非常非常小时才是某时刻(或某位置)的瞬时速度。 2.速度的矢量性 (1)速度既有大小,又有方向,是矢量。瞬时速度