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

位置变化快慢的描述——速度 一、速度 初中我们用哪个物理量来描述物体运动的快慢？ 这节我们学习用来描述物体位置变化快慢的物理量-----速度，并非初中我们所学的“速度“ 初中我们所学的“速度”，是用路程与时间的比值来定义。 现在我们要描述位置变化快慢，显然，路程不能很好地反映位置变化的信息。用位移来反映位置变化的信息。 高中，用位移与时间的比值来定义物理量描述位置变化快慢，我们叫它速度。 注意，用比值来定义的物理量，不说v与△x成正比，v与△t成反比。 1.用位移与时间的比值来定义物理量描述位置变化快慢，我们叫它速度。 路程与时间的比值，高中我们叫它平均速率。 △x 越大，v越大吗？ △x，位移，是矢量，有大小，有方向，单位m、km △t，时间间隔，是标量，有大小，无方向，单位s、h。 那么速度v呢，是标量还是矢量？ v是矢量，有方向，（等号两边方向相同）v的方向与△x方向相同。 3.v单位：m/s或km/h 1km/h= m/s 1m/s=3.6 km/h 2.矢量性： 大小：在数值上等于单位时间内的位移大小 方向：与位移∆x的方向相同，正号表示与规定正方向相同 4.物理意义：表示物体运动快慢（位置变化快慢）和方向的物理量 二、平均速度和瞬时速度 当时间间隔t非常非常小，小到极致，可以认为对应某一时刻 瞬时速度的大小通常叫做速率。 即△t→0 瞬时速度的方向是轨迹的切线方向。 区分平均速率、平均速度、瞬时速度、平均速度大小、速率 平均速率与平均速度大小一样吗？ 不同 平均速率与速率一样吗？ 任何平均速度总是同“一段时间”或“一段位移”相对应 平均速率：路程÷时间 标量 平均速度：位移÷时间 矢量 瞬时速度：在某一时刻或某一位置的速度 速率：瞬时速度的大小 不同 例：小明坐在沿直线行驶的汽车上，从甲地到乙地用时20 min，行程20 km。根据公式v＝，他计算出自己的速度为60 km/h，而途中某时刻小明发现速度计显示为70 km/h。 (1)上面提到的两个速度各表示什么速度？ 思考与讨论 答案　60 km/h为平均速度；70 km/h为瞬时速度 （2)若小明由乙地返回甲地又用了20 min，则整个过程的平均速度和平均速率各是多少？ 答案　0；60 km/h (3)瞬时速度的大小叫作速率，但是平均速度的大小不是平均速率，什么运动情境中平均速度的大小才等于平均速率？ 答案　单方向直线运动中 (1)物体的平均速度为零，则物体一定处于静止状态。(　　) (2)时间越短，平均速度越接近某点的瞬时速度。(　　) (3)只有瞬时速度才可以精确描述变速运动。(　　) (4)瞬时速度的方向与位移的方向相同。(　　) × √ √ × 三、x-t图像 x­t图像，位置时间图像或位移时间图像 a、b、c三种运动，哪种运动的速度最快？ a b c a运动的速度最快，因为相同时间内a的x最大 换个角度，考虑谁的速度最大 三、x-t图像 x­t图像，位置时间图像或位移时间图像 图像中 可以表示图像的倾斜程度 即，此图像的陡度（倾斜程度、斜率），可以表示速度大小 显然倾斜程度越大，斜率越大，相同时，越大，越大，v越大 同数学中，y=kx+b中k=表示图像倾斜程度 x-t图像中，可见， x-t图像，斜率（倾斜程度）表示速度大小，斜率（倾斜程度）越大表示速度越大，斜率（倾斜程度）越小表示速度越小。 x-t图像，斜率（倾斜程度）表示速度大小，斜率（倾斜程度）越大表示速度越大，斜率（倾斜程度）越小表示速度越小。 a b c 可见，a倾斜程度最大，即速度最大 如果x-t图像，不是直线而是曲线，能不能找到斜率（倾斜程度），能不能用这个结论？ 可以用，极限、微元的思想，曲线可以看成是“很多直线连在一起” 曲线上怎么看斜率， 作曲线上某点的切线，看切线的斜率 哪处斜率大，该x-t图像反映的是什么运动？ 速度增大的直线运动。 如图甲乙分别做什么运动？ 甲斜率不变，速度不变，甲做匀速直线运动，乙做速度增大的直线运动。 2s时甲乙速度相同吗？ 速度不同，位置相同 何时，甲乙速度相同？ x-t图像反映物体运动的速度方向吗？ 此时，位移什么方向？ 正方向 此时，位移什么方向？ 负方向 正，速度方向为正 负，速度方向为负 x­t图像，位置时间图像或位移时间图像 从图像上，可以得到哪些信息 ①时间、位置 ②位移----位置坐标末减初 ③位移方向（运动方向）------向上为正方向，向下为负方向，水平为静止 ④速度v的大小方向 x-t图像、斜率代表速度，倾斜程度(斜率的绝对值)代表速度大小，倾斜方向代表速度方向，向上倾斜代表速度为正，向正方向运动。斜率正负代表速度方向 x-t图像为曲线，作曲线上某点的切线，看切线的斜率 1.测量平均速度 三、测量纸带的平均速度和瞬时速度 已知打点计时器D、G两点间的时间间隔为0.1s，如何测量纸带DG间的平均速度？ 如何测出E点的瞬时速度？ D F C H A B 原则：准确性 可行性 在Δt很小的情况下，某点的瞬时速度可用以该点为中间时刻的的一段时间内的平均速度v=来代替，在遵循“可行性”与“准确性”原则下，所选时间越短，误差越小 在上面纸带上得到带入速度公式，测量后计算得出的是D两点间用打点计时器测量瞬时速度的平均速度。 如果我们不要求很精确，用这个平均速度粗略地代表E点的瞬时速度，也未尝不可。 然而，如果把包含E点在内的间隔取得小一些，例如图中的CF段，那么根据上两点间的位移和时，算出纸带在这两点问的平均速度v=，用这个平均速度代表纸带经过E点时的瞬时速度，就会更准确。同理，AB段就更准确。 作图步骤: 1.建系①在坐标纸上建立坐标系②选取合适的标度（反映记录数据的有效数字,使曲线能分布于大部分的坐标系中!）； 2.描点； 位置 t/s v/（m · s-1） A 0 0.33 B 0.06 0.51 C 0.12 0.70 D 0.18 0.86 E 0.24 1.06 F 0.30 1.26 × × × × × × 四、速度—时间图像 先粗略计算出不同点的瞬时速度 3.连线（①顺势平滑②尽可能多的点在去线上③不能通过的点均匀分布在曲线两侧④错误的点舍弃） 4、速度－时间图像 注意：不要直接与坐标原点相连 图像反映了质点速度随时间的变化规律，称为速度—时间图像，又称v-t图像。 × 1.认识图象 从“左往右看”图线离时间轴越来越远，物体速度越来越 ，故物体在做 （加速、减速或匀速）直线运动 该图象位于时间轴的上方,任意时刻速度的值都是正值，表示物体运动方向与正方向 。 五、速度—时间图像 图中A点（1，2）含义 ， 图中B点（2，5）含义 , 在t=1s时，物体速度为2m/s 在t=2s时，物体速度为5m/s 大 加速 相同 物体沿着正方向做加速直线运动 t/s A B 5 2 2 1 v/(m/s) 该图象位于时间轴的上方,任意时刻速度的值都是正值，表示物体运动方向与正反向 。 从“左往右看”图线离时间轴越来越近，物体速度越来越 ，故物体在做 （加速、减速或匀速）直线运动 小 减速 相同 物体沿着正方向做减速直线运动 图中A点（0，5）含义 ， 图中B点（2，3）含义 , 该物体的初速度为5m/s 在t=2s时，物体速度为3m/s t/s A B 5 3 2 v/(m/s) Ｏ Ｖ ｔ t1 t2 v0 思考：v-t图像的面积代表什么？ 面积代表这段这段时间内的位移 如果图像是曲线？ 极限、微元的思想，v-t图像与时间轴围城的面积代表这段这段时间内的位移 v-t图像 物体在每一时刻的位置或每一时间间隔的速度可以用图像直观地表示 从图像上，可以得到哪些信息 ①时间、速度 ②速度方向（运动方向）------在时间轴上方为正方向（数值为正），在时间轴下方为负方向 ③图像与时间轴围成的面积代表位移 ④... t/s A B 5 2 2 1 v/(m/s) 1. (多选)对速度的定义式v＝ ，以下叙述正确的是（ ） A.物体做匀速直线运动时，速度v与运动的位移Δx成正比，与运动时间Δt成反比 B.速度v的大小与运动的位移Δx和时间Δt都无关 C.此速度定义式适用于任何运动 D.速度是表示物体运动快慢及方向的物理量 B\C\D 练习 2.下列位移—时间图像中，均表示物体做直线运动，其中表示物体做匀速直线运动的速度为2 m/s的图像是 (　　)