(讲义)第1章 3.位置变化的快慢与方向——速度-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理必修第一册(教科版2019)

3．位置变化的快慢与方向——速度 1．理解平均速度、瞬时速度、速率的概念及区别． 2．知道速度—时间图像的意义． 3．通过平均速度的定义，体会用比值法定义物理量的方法． 4．体会平均速度概念的等效思想方法和瞬时速度概念的极限思想方法． 5．了解打点计时器的原理，并会安装和使用． 6．了解打点计时器和传感器测速度的原理和方法． 一、平均速度和瞬时速度 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的比叫作这段时间内的平均速度． (2)公式：v＝． (3)物理意义：粗略地描述物体运动的快慢． (4)矢量性：平均速度既有大小又有方向，是矢量，其方向与一段时间Δt内发生的位移的方向相同． 2．瞬时速度 (1)定义：物体在某时刻或经过某位置的速度称为瞬时速度． (2)物理意义：描述物体在某时刻(或经过某位置)运动的快慢和方向． 3．速率和速度的区别 (1)速率：瞬时速度的大小称为速率． (2)速度与速率的区别：速度是矢量，速率是标量；速率只反映物体运动的快慢，而速度却同时反映运动的快慢和运动的方向． (3)平均速率：路程与时间之比叫平均速率． 二、速度的测量 1．速度测量的基本原理：Δx与Δt的比就是速度，为Δt这段时间的平均速度，即＝. 2．当Δt足够小，则就可以认为是测量时刻的瞬时速度． 3．用打点计时器测速度 (1)打点计时器是一种每隔0.02 s打一次点的计时仪器，打点频率为50 Hz. (2)中学实验室有两种：电磁打点计时器和电火花打点计时器 (3)测量平均速度 根据v＝，只需测出运动纸带上任意两点间的位移Δx和所用的时间Δt，就可以算出平均速度． (4)测量瞬时速度 如果要求不是很精确，可以用某两点间的平均速度粗略代表该两点间某点的瞬时速度，若这两点离所研究的那一点接近，算出的平均速度越接近那点的瞬时速度． 4．用光电门测速度 遮光板宽度Δx与相应的时间间隔Δt的比就可以认为是小车经过光电门时的瞬时速度． 三、速度—时间图像 1．定义：以速度为纵轴，时间为横轴，建立一个平面直 角坐标系，在该坐标系中画出物体的速度v随时间t变化关系的图像． 2．匀速直线运动的速度—时间图像 如图所示，是一条平行于时间轴的直线． 3．利用速度—时间图像求位移 匀速直线运动的速度—时间图像与t轴所围的矩形的“面积”表示物体对应时间内的位移． 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)由公式v＝知，运动物体的位移Δx越大，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. (√) (5)v­t图像就是物体运动的轨迹． (×) 2．(多选)下列关于速度的说法正确的是(　　) A．速度是矢量，既有大小，也有方向 B．速度描述物体运动的快慢，只有大小 C．速度越大，物体的位移越大 D．速度越大，物体在单位时间内的位移越大 AD　[速度是描述物体运动快慢的物理量，既有大小，也有方向；位移的大小，既与速度大小有关，又与时间长短有关，故A、D正确．] 3．下列速度中，指平均速度的是(　　) A．雨滴落地时的速度 B．汽车通过汕头海湾大桥的速度 C．子弹射出枪口时的速度 D．跳水运动员起跳后，到达最高点的速度 B　[平均速度是指物体在某段时间内或某段位移内的速度，A、C、D都是指物体在某一位置时的速度，均表示瞬时速度，故B正确．] 小明、小红和小兵由家到学校选择了3条不同的路径，三人同时出发，所用时间如图所示． (1)小明、小红和小兵在运动过程中哪个物理量是相同的？谁更“快”到达学校？这个“快”是怎么比较的？可以用哪个物理量来表示？ (2)能说小红在任何时刻的速度都大于小明和小兵的速度吗？ 提示：(1)位移　小红　通过相同的位移，小红所用的时间少　平均速度 (2)不能 考点1　平均速度和瞬时速度 1．平均速度与瞬时速度的区别与联系 平均速度 瞬时速度 区别 定义 物体的位移Δx与发生这段位移所用时间Δt的比 物体在某时刻或某位置的速度 物理意义 粗略地描述物体运动的快慢 描述物体在某时刻(或经过某位置)运动的快慢和方向 方向 与位移方向一致 与某时刻或经过某位置运动方向一致 联系 (1)瞬时速度可看作当Δt→0时，Δt内的平均速度 (2)匀速直线运动中，瞬时速度和平均速度相同 (3)两者的求解公式都为v＝ 2.平均速度的两种常见错误 (1)认为平均速度就等于速度的平均值，即v＝(v1、v2分别是物体的初、末速度).实际上这个式子对于极个别的运动适用，但对于一般的直线运动和曲线运动是不适用的． (2)认为平均速度大小等于平均速率．在计算平均速度时，用路程与时间