第1章 3 第1课时 位置变化快慢的描述——速度(课件PPT)-【精讲精练】2024-2025学年高中物理必修第一册（人教版2019）

第一章　运动的描述 3　位置变化快慢的描述——速度 第1课时　位置变化快慢的描述——速度 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 预习案 必备知识·问题导学 01 探究案 关键能力·互动探究 02 知能达标训练 04 提升案 随堂演练·基础落实 03 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 01 预习案 必备知识·问题导学 栏目导航 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 位移 时间 快慢 米每秒 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 某段时间 平均 粗略 Δx 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 某一时刻 某一位置 精确 瞬时速度 相等 大小 栏目导航 第一章　运动的描述 1 时间t 速度v 不是 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 02 探究案 关键能力·互动探究 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 03 提升案 随堂演练·基础落实 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 栏目导航 第一章　运动的描述 1 04 知能达标训练 点击进入Word 栏目导航 栏目导航 第一章　运动的描述 1 谢谢观看 栏目导航 第一章　运动的描述 1 物理观念 1．理解速度的概念，知道速度是矢量。 2．能区别平均速度和瞬时速度，知道速率的概念。 3．理解速度—时间图像的意义，会根据图像描述物体速度的变化情况。 科学思维 1．通过速度的定义，体会比值定义法。 2．体会瞬时速度概念的极限思想方法。 3．会计算物体的平均速度。 一、速度 阅读教材，并回答： 比较不同物体运动的快慢：汽车在平直公路上是沿同一方向单向行驶，甲车2 h行驶了80 km，乙车2 h行驶了100 km；百米赛跑中，甲运动员的成绩为10 s，乙运动员的成绩为12 s。 试结合上述情境，讨论下列问题： (1)汽车甲和乙哪个运动得快？运动员甲和运动员乙哪个跑得快？ 答：汽车乙。运动员甲。 (2)汽车甲和运动员甲哪个运动得快？如何进行比较？ 答：汽车甲运动得快。比较相同的时间内的位移即单位的时间内的位移。 【概念·规律】 速度 定义 ________与发生这段位移所用________之比，表示物体运动的快慢 定义式 　v＝eq \f(Δx,Δt)　 物理意义 表示物体运动的________ 单位 国际单位制单位是__________，符号是m/s或m·s－1 二、平均速度 阅读教材，并回答： 运动员甲在100 m赛跑中用时10 s，整个赛跑过程中甲的速度是多少？这个速度是不是代表在整个10 s内速度一直都是这么大吗？如何理解这个速度的含义？ 答：10 m/s。不能。10 m/s是整个赛跑过程中的平均值，粗略地表示了运动的快慢。 【概念·规律】 平均 速度 概念 运动物体在____________内的位移与发生这段位移所用时间的比值 公式 v＝eq \f(Δx,Δt) 物理 意义 平均速度反映物体在某段时间内运动的________快慢，能________地描述物体运动的快慢 矢标性 是矢量，方向与Δt时间内发生的位移_______的方向相同 三、瞬时速度与速率 阅读教材，并回答： 1．如何精确的描述运动员在100 m赛跑中运动的快慢？ 答：需要知道运动员每一时刻或每一位置的速度。 2．汽车从制动到停止共用了5 s。这段时间内，汽车每1 s前进的距离分别是9 m,7 m,5 m,3 m,1 m。 求汽车前1 s、前2 s、前3 s、前4 s和全程的平均速度。在这五个平均速度中，哪一个最接近汽车刚制动时的速度？它比这个速度略大些，还是略小些？ 答：9 m/s,8 m/s,7 m/s,6 m/s,5 m/s，前1 s内的平均速度更接近汽车刚制动时的速度，它比刚制动时的速度略小些。 【概念·规律】 瞬时速度与速率 概念 运动物体在____________或经过____________的速度 物理 意义 瞬时速度反映的是物体在某一时刻(或经过某一位置)时运动的快慢，能________地描述物体运动的快慢 匀速直 线运动 ____________保持不变的运动，在匀速直线运动中，平均速度与瞬时速度________ 速率 瞬时速度的________ 四、用图像表示速度 1．速度—时间图像(v­t图像) 用横轴表示________，纵轴表示________，建立直角坐标系。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，即得到物体运动的v­t图像。 2．v­t图像的意义 v­t图像直观地反映了速度随时间变化的情况，但它________(选填“是”或“不是”)物体运动的轨迹。 (1)物体运动的时间越短，其速度一定越大。(　　) (2)两物体的速度分别是v1＝2 m/s，v2＝－3 m/s，则它们的大小关系为v1>v2。(　　) (3)物体的平均速度为零，则物体一定处于静止状态。(　　) (4)“复兴号”动车组列车速度计显示的速度为350 km/h，这里的速度是指瞬时速度。(　　) (5)时间越短，平均速度越接近某点的瞬时速度。(　　) (6)物体在某段时间内的平均速度是3 m/s，则物体在1 s内的位移一定是3 m。(　　) (7)子弹以900 m/s的速度从枪口射出，这里的速度指的是平均速度。(　　) (8)某城区道路汽车的限速为40 km/h，这里的速度指的是平均速度。(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√　(6)×　(7)×　(8)× 探究点一　速度、平均速度和瞬时速度 [交流讨论] 1．对于速度公式v＝eq \f(Δx,t)，能否说v的大小与Δx成正比，与t成反比？ 答：不能。v与Δx，t均无关。 2．物体运动的位移越大，其速度一定越大吗？ 答：不一定。速度的大小取决于位移与时间的比值。 [归纳总结] 关于速度的两点说明 (1)定义式v＝eq \f(Δx,Δt)的理解：公式v＝eq \f(Δx,Δt)中的Δx是物体运动的位移，不是路程。v＝eq \f(Δx,Δt)是速度的定义式，不是决定式，不能认为v与位移成正比、与时间成反比。 (2)速度是描述物体运动快慢的物理量，v＝eq \f(Δx,Δt)也叫物体位置的变化率，速度越大，表示物体运动得越快，其位置变化得也就越快。 (多选)下列关于平均速度和瞬时速度的说法正确的是(　　) A．平均速度eq \x\to(v)＝eq \f(Δx,Δt)，当Δt足够小时，该式可表示t时刻的瞬时速度 B．匀速直线运动的平均速度等于瞬时速度 C．瞬时速度和平均速度都可以精确描述运动的快慢 D．只有瞬时速度可以精确描述运动的快慢 [解析]　由平均速度定义式eq \x\to(v)＝eq \f(Δx,Δt)可知，当Δt足够小，趋近于零时，该式可表示t时刻的瞬时速度，A正确；匀速直线运动的速度不变，各段时间内的平均速度均等于瞬时速度，B正确；平均速度只能粗略反映一段时间内物体运动的快慢程度，而瞬时速度能精确地描述物体在某一时刻或某一位置运动的快慢及方向，C错误，D正确。 [答案]　ABD 极限(思维)法 极限(思维)法，就是把所思考问题及其条件进行理想化假设，当假设被一步步地推到极端时，问题的实质便会凸显出来的一种方法。在公式v＝eq \f(Δx,Δt)中，如果时间Δt足够小，趋近于零，这时的速度就称为瞬时速度，也就是说瞬时速度等于物体在某时刻前后无穷短的时间内的平均速度。因此，平均速度转化为瞬时速度就是利用了极限法。　 1．(多选)下面描述的几个速度中，说法正确的是(　　) A．子弹以790 m/s的速度击中目标时的速度指平均速度 B．信号沿运动神经传播的速度大约为100 m/s指瞬时速度 C．京沪高速铁路测试时的列车最高时速可达486.1 km/h，指的是瞬时速度 D．台风以36 km/h的速度向东北方向移动指平均速度 解析　子弹击中目标时对应一个瞬间，故为瞬时速度，故A错误；信号沿运动神经传播的速度大约为100 m/s，是一段过程中的速度，故为平均速度，故B错误；列车的最高时速指的是在安全情况下所达到的最大速度，为瞬时速度，故C正确，台风以36 km/h的速度向东北方向移动指平均速度，故D正确。 答案　CD 探究点二　平均速度和平均速率 [交流讨论] 1．如图甲所示，一辆汽车在平直的公路上运动，点O、A、A1是其运动轨迹上的点。如何描述汽车在点A的运动快慢呢？ (1)若测得汽车在AA1段位移的大小和所用时间，则可计算出平均速度，能否用这个平均速度来精确描述汽车经过点A时运动的快慢？ 答：不能。 (2)若在AA1之间找一点A2，如图乙所示，用同样的办法计算出AA2段的平均速度，相比AA1段而言，能否更精确地反映汽车经过点A的运动快慢？如果选取AA3、AA4、AA5呢？ 答：能。能。 (3)当位移足够小、所用的时间间隔也足够小时，能否认为这段时间内汽车做匀速运动呢？ 答：可以。 2．物体在某段时间内一直运动，它的平均速度可能等于零吗？平均速率呢？请举例说明。 答：可能。不可能。例如物体沿圆轨道运动一周平均速度等于零而平均速率不等于零。 3．运动物体平均速度的大小等于平均速率吗？ 答：不一定，只有物体沿直线做单方向的运动二者才相等。 [归纳总结] 1．平均速度和瞬时速度的比较 平均速度 瞬时速度 物理 意义 描述物体在一段位移或一段时间内的位置变化快慢和方向 描述物体在某一位置或某一时刻位置变化的快慢和方向 方向 与对应时间内物体的位移方向相同 与物体所在位置的运动方向相同 联系 (1)在公式v＝eq \f(Δx,Δt)中，当Δt→0时，v为瞬时速度； (2)在匀速直线运动中，各点的瞬时速度都相等，所以任意一段时间内的平均速度等于任一时刻的瞬时速度 2．平均速度与平均速率的比较 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＝eq \f(位移,时间) 平均速率＝eq \f(路程,时间) 方向 与位移方向相同 无方向 联系 ①单位都是m/s，②单向直线运动中，平均速度的大小等于平均速率 [注意]　位移与路程一般不相等，故平均速度大小与平均速率一般不相等。 (教材本节练习与应用第3题变式)汽车从制动到停止共用了5 s。这段时间内，汽车每1 s前进的距离分别是9 m、7 m、5 m、3 m、1 m，如图所示。则下列说法正确的是(　　) A．汽车在刹车后2 s内的平均速度大小为7 m/s B．汽车在刹车后第3 s内的平均速度大小为7 m/s C．汽车前1 s内的平均速度比前2 s内的平均速度更接近刚制动时的瞬时速度 D．汽车5 s内的平均速度小于其第3 s内的平均速度 [解析]　汽车在刹车后2 s内的平均速度大小eq \o(v,\s\up6(－))＝eq \f(x1＋x2,2T)＝eq \f(9＋7,2) m/s＝ 8 m/s，故A错误；汽车在刹车后第3 s内的平均速度大小eq \x\to(v3)＝eq \f(x3,T)＝eq \f(5,1) m/s＝5 m/s，故B错误；汽车做减速运动，则前1 s内的平均速度比前2 s内的平均速度大，则更接近刚制动时的瞬时速度，故C正确；汽车5 s内的平均速度eq \o(v,\s\up6(－))＝eq \f(x总,t总)＝eq \f(9＋7＋5＋3＋1,5) m/s＝5 m/s，与第3 s内的平均速度相等，故D错误。 [答案]　C 　汽车从制动到停止共用了5 s。这段时间内，汽车每1 s前进的距离分别是9 m、7 m、5 m、3 m、1 m，下列说法正确的是(　　) A．前3秒的平均速度大小是10 m/s B．全程的平均速度大小比刚制动时的瞬时速度大小略大些 C．全程的平均速度大小比停止前1秒时的瞬时速度大小略大些 D．全程的平均速度大小比第1秒的平均速度大小更接近刚制动时的速度大小 解析　前3秒的平均速度大小为7 m/s，故A错误；由于汽车做减速运动，所以全程的平均速度大小比刚制动时的瞬时速度大小略小些，故B错误；汽车做减速运动，全程的平均速度大小比停止前1秒时的瞬时速度大小略大些，故C正确；第1秒的平均速度大小比全程的平均速度大小更接近刚制动时的速度大小，故D错误。 答案　C (多选)如图所示，某质点沿直线进行往返运动，先从A处向前运动80 m到达B处再向后运动30 m到达C处，全程花了5 s，针对A→B→C这一过程，以下说法正确的是(　　) A．该质点的路程为110 m，位移的大小为50 m B．该质点的速度大小为10 m/s C．该质点的平均速率为22 m/s D．若该质点A→B所花时间为8 s，B→C所 花时间为3 s，则A→B和B→C的速度相等 [解析]　路程为运动轨迹的长度，则该质点的路程为s＝80 m＋30 m＝110 m，位移为初位置指向末位置的有向线段，则该质点的位移的大小为x＝80 m－30 m＝50 m，故A正确；根据题意，由公式v＝eq \f(x,t)可得，该质点的速度大小为v＝eq \f(50,5) m/s＝10 m/s，故B正确；根据题意，由公式v＝eq \f(s,t)可得，该质点的平均速率为v＝eq \f(110,5) m/s＝22 m/s，故C正确； 根据题意，由公式v＝eq \f(x,t)可得，该质点在A→B的速度为v＝eq \f(80,8) m/s＝10 m/s，方向由A→B，在B→C的速度为v＝eq \f(50,5) m/s＝10 m/s，方向由B→C，则A→B和B→C的速度大小相等，方向相反，故D错误。 [答案]　ABC 　在例题中若质点做单向直线运动，从A点经B点运动到C点，如图所示，已知BC＝3AB，从A点到B点过程的平均速度为2.5 m/s，从B点到C点过程的平均速度为5 m/s，则该质点从A点运动到C点的平均速度为(　　) A．3 m/s　　　　　　　 B．3.5 m/s C．4 m/s D．4.5 m/s 解析　质点从A到B的时间为tAB＝eq \f(AB,2.5)，质点从B到C的时间为tBC＝eq \f(BC,5)＝eq \f(3AB,5)，物体质点从A点运动到C点的平均速度为v＝eq \f(AB＋BC,tAB＋tBC)，联立解得v＝4 m/s，故选C。 答案　C 　在例题中若质点沿直线运动方向不变，在前三分之一时间内做匀速运动的速度为30 km/h，后三分之二时间内做匀速运动的速度为 45 km/h，则在整段时间内的平均速度大小为(　　) A．30 km/h B．37.5 km/h C．40 km/h D．42 km/h 解析　设总时间为3t，则全程的平均速度为eq \x\to(v)＝eq \f(v1t＋v2×2t,3t)＝eq \f(30t＋90t,3t) km/h＝40 km/h，故选C。 答案　C 求平均速度的三步走 2．一质点由位置A向北运动了6 m用时3 s到达B点，然后B点向东运动了8 m用时7 s到达C点。(质点在B点停顿) (1)求整个运动过程的平均速率； (2)求整个运动过程的平均速度大小。 解析　(1)整个运动过程的平均速率为v＝eq \f(s,t)＝eq \f(6＋8,3＋7) m/s＝1.4 m/s。 (2)整个运动过程的位移大小为x＝eq \r(62＋82) m＝10 m。 整个运动过程的平均速度大小eq \x\to(v)＝eq \f(x,t)＝eq \f(10,3＋7) m/s＝1 m/s。 答案　(1)1.4 m/s　(2)1 m/s 1．关于速度，下列说法正确的是(　　) A．速度是表示物体运动的快慢的物理量，既有大小，又有方向，是矢量 B．平均速度就是初、末速度的平均值，它只有大小，没有方向，是标量 C．运动物体在某一时刻或某一位置的速度，叫作瞬时速度，它是标量 D．汽车上的速度计是用来测量汽车平均速度大小的仪器 解析　平均速度指的是位移与时间的比值，是矢量，B项错误；瞬时速度是矢量，C项错误；速度计是用来测量汽车瞬时速度大小的仪器，D项错误，故选A。 答案　A 2．2023年5月30日9时31分，神舟十六号飞船成功飞上太空，飞船绕地球飞行一圈时间为90分钟，则以下说法中错误的是(　　) A．“9时31分”和“90分钟”前者表示“时刻”后者表示“时间间隔” B．飞船绕地球飞行一圈，它的位移和路程都为0 C．飞船绕地球飞行一圈平均速度为0，但它在每一时刻的瞬时速度都不为0 D．地面卫星控制中心在对飞船进行飞行姿态调整时不可以将飞船看成质点 解析　“9时31分”是一个时间点，表示时刻，“90分钟”是一段时间，表示时间间隔，A正确；飞船绕地球飞行一圈，它的位移是0，路程不为0，B错误；飞船绕地球飞行一圈，位移是0，平均速度为0，但它在每一时刻的瞬时速度都不为0，C正确；研究飞船飞行姿态时，不能忽略其大小、形状，此时飞船不能看成质点，D正确。 答案　B 3．(2023·鄂州高一阶段练习)高空跳伞是一种非常刺激的体育运动。如图所示，某运动员从匀速飞行的飞机跳伞后，运动员经过10分钟落地。下列说法正确的是(　　) A．在研究飞机在天空中的位置时，可以把飞机看作质点 B．10分钟表示时刻，飞行员甲和地面上的人乙得出不同的结论是因为参考系的选择不同 C．运动员从跳伞到落地这一过程，位移的方向是竖直向下的 D．运动员从跳伞到落地这一过程，平均速率要小于平均速度 解析　在研究飞机在天空中的位置时，飞机的形状可以忽略，可以把飞机看作质点，选项A正确；10分钟表示一段时间，飞行员甲和地面上的人乙得出不同的结论是因为参考系的选择不同，选项B错误；位移是指从初位置到末位置的有向线段，所以运动员从跳伞到落地这一过程，位移的方向不是竖直向下的，选项C错误；运动员从跳伞到落地这一过程，路程大于位移，则平均速率要大于平均速度，选项D错误。 答案　A 4．甲、乙两车沿平直公路通过同样的位移，甲车在前半段位移以v1＝50 km/h的速度运动，后半段位移以v2＝30 km/h的速度运动；乙车在前半段时间内以v1＝50 km/h的速度运动，后半段时间以v2＝30 km/h的速度运动。则甲、乙两车在整个位移中的平均速度大小的关系是(　　) A．v甲＜v乙　　　　　 B．v甲＝v乙 C．v甲＞v乙 D．无法确定 解析　甲的平均速度为v甲＝eq \f(x甲,t甲)＝eq \f(2x,\f(x,v1)＋\f(x,v2))＝37.5 km/h，乙的平均速度为v乙＝eq \f(x乙,t乙)＝eq \f(v1t＋v2t,2t)＝40 km/h，所以有v甲＜v乙，故选A。 答案　A 5．为了监控车辆是否超速，交通部门常用测速仪来检测。测速原理如图所示，测速仪前后两次发出并接收超声波信号，再根据两次信号的时间差，测出被测车辆的速度。如果某次检测车速时，第一次从发出至收到超声波信号用了0.6 s，第二次从发出至收到超声波信号用了0.3 s，两次信号发出的时间间隔是2 s，则测得汽车的速度约为(假设超声波的速度为 340 m/s，且保持不变)(　　) A．25.5 m/s B．51.0 m/s C．27.6 m/s D．75.0 m/s 解析　由于第一次从发出至接收到超声波信号用了0.6 s，测速仪第一次发出的超声波到达汽车处所用的时间t1＝eq \f(0.6,2) s＝0.3 s。测速仪第一次发出的信号从汽车处返回到测速仪时，汽车距测速仪x1＝v声t1＝340×0.3 m＝102 m，由于第二次从发出至接收到超声波信号用了0.3 s，测速仪第二次发出超声波到达汽车处所用的时间为t2＝eq \f(0.3,2) s＝0.15 s，第二次发出的信 号从汽车处返回到测速仪时，汽车距测速仪x2＝v声t2＝340×0.15 m＝51 m，因此汽车在两次与信号相遇的过程中，行驶了x＝x1－x2＝102 m－51 m＝51 m，这51 m共用了t′＝Δt＋t2－t1＝2 s＋0.15 s－0.3 s＝1.85 s，所以汽车的车速为v′＝eq \f(x,t′)＝eq \f(51,1.85) m/s≈27.6 m/s，故选C。 答案　C $$