1.3 位置变化快慢的描述—速度 教学设计-2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

§1.3 位置变化快慢的描述—速度 学习目标： 1、理解速度的含义，知道速度的定义式、单位和方向。 2、理解平均速度和瞬时速度的区别与联系，初步体会极限思想在研究物理问题中的应用。 3、会使用打点计时器测量平均速度和瞬时速度。 4、理解v-t图像的含义，能用实验数据绘制v-t图像，并能根据图像分析物体运动的速度随时间的变化。 新课引入： 大家都听过龟兔赛跑的故事，那么兔子和乌龟谁跑得快呢？ 还记得初中是怎么描述物体运动快慢的吗？ 它们在不同的时段，运动的快慢一样吗？ 新课教学： 提出问题： （1）甲、乙哪个位置变化大？ （2）甲、乙哪个位置变化快？为什么？ （3）甲、乙哪个运动得快？ （4）物理学中怎么去描述运动的快慢呢？ 一、速度 1、物理意义：描述物体运动快慢的物理量 2、定义：位移与发生这段位移所用时间之比 4、单位：m/s 5、方向：与Δt时间内的位移Δx的方向相同→矢量 问题1：甲、乙两位同学的运动快慢是变化的，由Δx/Δt求得的速度v，表示的到底是什么含义呢？是不是说甲一直比乙快呢？ 二、平均速度 1、物理意义：描述物体在一段位移Δx或一段时间Δt内运动的平均快慢程度和方向的物理量（只能粗略地描述了物体平均运动快慢程度） 2、定义：位移与发生这段位移所用时间之比 例1：小明同学绕周长300m的操场跑了一圈后回到出发点，用时50s，求他的平均速度是多大？ 介绍平均速率的概念，与平均速度要区分开来 问题2：甲、乙两位同学经过中点50m处时，还是甲更快吗？ 怎么描述他们在这个位置或这个时刻运动的快慢和方向呢？ 如果时间间隔Δt取得小一些，物体在Δt这样一个较小的时间内，运动快慢的差异就很小，而且Δt越小，这个差异就越小。 当Δt非常非常小时，运动快慢的差异就可以忽略不计，此时就可以用这段时间内的平均速度来代替该时刻物体的速度。 三、瞬时速度 1、物理意义：描述物体在某个位置或某个时刻运动的快慢程度和方向的物理量（比较精确地描述了物体运动快慢程度） 2、定义：当Δt→0时位移与发生这段位移所用时间之比 3、定义式： 见识一下：应该叫速度计还是速率计呢？ 日常生活中说的“速度”，有时指的是速率，有时是平均速率等，要根据上下文判断。 问题3：匀速直线运动中，平均速度和瞬时速度是什么关系呢？ 匀速直线运动是瞬时速度保持不变的运动，它的平均速度和瞬时速度相等 说一说：“十次事故九次快”，这是人们在无数次的交通事故中总结出来的安全警语。在公路上经常可以看到的一些限速牌，这里限的是平均速度还是瞬时速度呢？ 四、实验：测量纸带的平均速度和瞬时速度 1、平均速度的测量 （1）原理：若要求运动的纸带在两点间的平均速度，需要测出两点间的位移Δx和所用的时间Δt，由v=Δx/Δt算出平均速度 （2）实验步骤 ①在图中选取纸带上一点为起始点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测量并记录各计数点到起始点0的距离x； ③计算两相邻计数点间的位移Δx，同时记录对应的时间Δt； ④根据Δx和Δt计算纸带在相邻计数点间的平均速度v。 2、瞬时速度的测量 （1）原理：例如如何测量E点的瞬时速度？ E点在D、G两点之间，D、G两点间的平均速度可以求出。如果不要求很精确，可以用这个平均速度粗略地代表E点的瞬时速度。如果把包含E点的时间间隔取得更小一些（如图中的D、F两点之间），那么这两点之间的平均速度就更加接近E点的瞬时速度。 （2）实验步骤 ①从纸带起始点0算起，后面每3个点取一个计数点； ②测量并记录各计数点到起始点0的距离x； ③计算两相邻计数点间的位移Δx，同时记录对应的时间Δt； ④根据Δx和Δt计算出的速度值就可以代表在Δx这一区间内任意一点的瞬时速度。 拓展：用光电门测速度 光电门(photogate/light gate)是一个像门样的装置，一边安装发光装置，一边安装接收装置并与计时装置连接。当物体通过光电门时光被挡住，计时器开始计时，当物体离开时停止计时，这样就可以根据遮光片宽度d与遮光时间Δt计算物体运动的速度。 由于遮光时间极短，遮光片通过光电门的瞬时速度等于其通过光电门时的平均速度大小，即。 五、速度—时间图像 在直角坐标系中以时刻t为横轴，以速度v为纵轴，画出的图像称为速度—时间图像或v-t图像。 1、v-t图像反映了物体的速度随时间变化的关系，图像上任一点表示物体在该时刻的速度。 2、图像位于t轴上方，表示物体向正方向运动；图像位于t轴下方，表示物体向负方向运动。 例2：如图是某物体沿直线运动的v-t图像，请说明： （1）物体是从静止开始运动还是具有一定的初始速度？ （2）物体的初速度是多少？ （3）0~2s内物体是怎么运动的？ （4）2s~3s内物体是怎么运动的？ （5）3s~5s内物体是怎么运动的？ 学科网（北京）股份有限公司 $$