第一章 第3节 位置变化的快慢与方向——速度-【高考领航】2023-2024学年高中物理必修第一册同步核心辅导与测评（教科版）

第3节　位置变化的快慢与方向——速度 1．理解速度的概念，知道速度的方向即物体运动的方向。 2．能够区别平均速度和瞬时速度，并能进行计算。 3．知道速度和速率的区别和联系。 4．会用打点计时器测平均速度。 5．理解速度—时间图像。 1．物理观念：理解速度、平均速度、瞬时速度、速率的概念。 2．科学思维：会应用比值定义法、极限分析法、图像法分析情境问题。 3．科学探究：能够用打点计时器测量平均速度。 4．科学态度与责任：利用测速仪测车速，能解释赛跑类、自行车比赛类等问题。　　　　　　　　　　　　　　　 　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的比叫作这段时间内的平均速度。 2．表达式：＝＝。 3．方向：平均速度的方向就是物体位移的方向。 4．单位：米每秒和千米每时，符号是m/s和 km/h。 　瞬时速度 1．瞬时速度：某时刻(或经过某位置时)的速度称为瞬时速度。 2．速率：瞬时速度的大小称为速率。 3．平均速率：路程与时间之比是平均速率。 　速度的测量 1．原理：当Δt足够小时，平均速度＝就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)两种打点计时器的对比 电磁打点计时器 电火花打点计时器 结构图示 工作电压 6 V交流电 220 V交流电 打点方式 振针周期性上、下振动 周期性产生电火花 打点周期 0.02 s(根据交流电频率而定) 记录信息 位置、时刻和位移、时间 (2)实验器材：电磁打点计时器(或电火花打点计时器)、学生电源、复写纸、导线、刻度尺、纸带、坐标纸。 (3)速度的计算：根据v＝可求出任意两点间的平均速度。在Δt足够小时，我们可以认为其平均速度近似看作某点的瞬时速度。 (4)位移的测量：Δx是纸带上两点间的距离，利用刻度尺测量。 (5)时间的测量：Δt是这两点间的时间间隔。 3.用光电门测速度 (1)如图所示，当小车遮光板阻挡了射到B管上的光线，与光电门相连的计时器启动开始计时；而当遮光板离开，光线重新照射到B管时，计时器停止。 (2)遮光板很窄，遮挡光线的时间Δt足够短，遮光板的宽度Δx与相应的时间间隔Δt的比可以认为是小车经过光电门时的瞬时速度。 　速度—时间图像 1．速度—时间图像(v-t图像)：在直角坐标系中，用纵轴表示速度v，用横轴表示时间t，把测量所得的各数据标注在坐标系中，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。 2．v-t图像的意义：v-t图像直观地表示物体的速度随时间变化的情况。 [课前小练] 1．判断下列说法是否正确。 (1)由公式＝知，运动物体的位移Δx越大，平均速度越大。(×) (2)瞬时速度是运动时间Δt→0时的平均速度。(√) (3)物体的平均速度为零，则物体一定处于静止状态。(×) (4)子弹以速度v从枪口射出，v指瞬时速度。(√) 2．下列说法正确的是(　　) A．甲图是高速上的指示牌，上面的“77 km”“100 km”等指的是位移 B．乙图是高速上的指示牌，上面的“120”“100”等指的是平均速度 C．丙图是汽车上的时速表，上面的“72”指的是速率 D．丁图是导航中的信息，上面的“12分钟”“13分钟”指的是时刻 解析：C　甲图是高速上的指示牌，上面的“77 km”“100 km”等指的是路程，故A错误；乙图是高速上的指示牌，上面的“120”“100”等指的是瞬时速率，故B错误；丙图是汽车上的时速表，上面的“72”指的是速率，故C正确；丁图是导航中的信息，上面的“12分钟”“13分钟”指的是时间，故D错误。故选C。 　平均速度与瞬时速度 [思考探究] 如图所示，几位同学用不同的时间围操场跑了一圈，都回到了出发点。他们的平均速度是多少？在此种情况下如何描述物体运动的快慢？ 提示：他们的位移是0，＝，平均速度为0；在这种情况下，平均速度无法显示他们运动快慢的不同，要用到另外一个物理量——平均速率，平均速率＝。 [思维深化] 1．平均速度和瞬时速度的比较 物理量 比较项目　　 平均速度 瞬时速度 区别对应 关系 与一段时间或一段位移对应 与某一时刻或某一位置对应 物理意义 可粗略地描述物体在某段时间内或某段位移上的运动快慢程度 可精确地描述物体在某时刻或某位置时的运动快慢程度 方向 与所对应时间内位移方向相同 物体在该时刻的运动方向 联系 (1)在公式＝中，Δt→0时，平均速度即为瞬时速度 (2)匀速直线运动中，任意一段时间内的平均速度等于任意时刻的瞬时速度 2.平均速度和平均速率的比较 平均速度 平均速率 物理意义 描述物体运动快慢和方向的物理量，是矢量 描述物体运动快慢的物理量，是标量 公式 平均速度＝ 平均速