第1章 第3节 位置变化的快慢与方向—速度（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第一册（教科版2019）

第3节　位置变化的快慢与方向—速度 核心素养导学 物理观念 (1)知道速度的定义式、单位和方向。 (2)知道匀速直线运动的特点及速率的含义。 (3)理解v-t图像的含义，并会根据v-t图像分析物体运动的速度随时间的变化。 科学思维 (1)通过抽象概括，理解速度的含义。 (2)理解平均速度和瞬时速度的区别与联系。 (3)初步体会极限法在研究物理问题中的应用和意义。 科学探究 能用实验数据绘制v-t图像，并会根据图像理解速度的变化特点。 科学态度与责任 联系与速度有关的实例，体会物理学在生产、生活中的用途，增强对物理学习的兴趣。 一、平均速度、瞬时速度 1．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：＝＝。 2．瞬时速度 (1)定义：物体在某时刻(或经过某位置时)的速度。 (2)速率：瞬时速度的大小。 (3)匀速直线运动：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。 (1)平均速度不是速度的平均值，需要根据定义来计算大小。 (2)只有指明是在哪段位移或哪段时间内，平均速度才有意义。　　 二、速度的测量 1．使用打点计时器测速度 (1)两种打点计时器：电磁打点计时器和电火花打点计时器。 (2)打点频率是50 Hz，即每隔0.02_s打一个点。 2．用光电门测速度 遮光板的宽度Δx与相应的时间间隔Δt的比认为是小车经过光电门时的瞬时速度。 三、速度—时间图像 1．图像的画法 以时间t为横轴，速度v为纵轴，根据测量的数据在坐标系中描点，然后用平滑的曲线把这些点连接起来，即得到速度—时间(v-t)图像，如图所示。 2．v-t图像的物理意义 可直观地表示物体速度随时间的变化情况。如图所示，从图中可看出物体的速度大小随时间不断变化；速度方向不变，与规定的正方向相同，做直线运动。 1.如图所示，百米赛跑中小明同学跑了 12 s，而小华同学跑了 13.5 s，请思考小明和小华谁跑的更快呢？ 提示：小明跑得更快。 2．若同样10 s的时间，甲跑了90 m，乙跑了80 m，则甲和乙谁跑的更快？ 提示：甲跑得更快。 3．如图甲所示，为某时刻汽车内的仪表示数，请对以下结论作出判断： (1)仪表此时显示了汽车的速率约为50 m/s。(×) (2)仪表此时显示了汽车的瞬时速度约为50 m/s。(×) (3)仪表此时显示了汽车的平均速度约为50 km/h。(×) (4)仪表此时显示的是汽车的速率，其大小为50 km/h。(√) (5)若汽车某过程运动的v-t图线如图乙所示，则汽车在这段时间内做匀速直线运动。(√) 新知学习(一)| 平均速度、瞬时速度与平均速率 [典例体验] [典例]　某物体由A点出发做直线运动，前5 s向东行驶了30 m到达B点，又向东行驶了5 s前进了60 m到达C点，在C点停了4 s后又向西行驶，经历了6 s运动了120 m到达A点西侧的D点，如图所示，求： (1)最后6 s时间内物体的平均速度大小和方向； (2)全过程的平均速度； (3)全过程的平均速率。 [解析]　(1)最后6 s时间内物体从C点到D点的位移大小为Δx3＝120 m 则平均速度为v1＝＝＝20 m/s，方向向西。 (2)全程中物体初位置为A点，末位置为D点，其位移是AD，方向向西，大小Δx＝Δx3－Δx1－Δx2＝120 m－30 m－60 m＝30 m 所用时间t总＝5 s＋5 s＋4 s＋6 s＝20 s 则平均速度大小为v2＝＝＝1.5 m/s，方向向西。 (3)全过程的路程s＝30 m＋60 m＋120 m＝210 m 全过程的平均速率＝＝10.5 m/s。 [答案]　(1)20 m/s，方向向西　(2)1.5 m/s，方向向西　(3)10.5 m/s [系统归纳] 1．平均速度和平均速率 (1)平均速度 位移与时间之比，即平均速度＝。 (2)平均速率 路程与时间之比，即平均速率＝。 2．瞬时速度和速率 (1)瞬时速度是物体在某时刻(或某位置)的速度。瞬时速度是矢量，其方向就是该时刻(或该位置)物体运动的方向。描述物体在某时刻(或某位置)的运动快慢和运动方向。 (2)速率是瞬时速度的大小。速率是标量，没有方向，速率只能反映某时刻(或某位置)物体运动的快慢，不能表示方向。 3．平均速度、瞬时速度、平均速率的比较 物理量 平均速度 瞬时速度 平均速率 物理意义 描述物体在一段时间(或一段位移)内位置改变的快慢及方向 描述物体在某一时刻(或某一位置)的运动快慢及方向 描述物体沿运动轨迹运动的平均快慢 标矢性 矢量 矢量 标量 大小与方向 对应一段位移或一段时间。 ①平均速度＝ ②方向与位移的方向相同 ①v＝，瞬时速度等于运动时间Δt→0的平均速度。对于匀