内容正文:
速 度
第 三 节
物理观念 (1)知道速度的定义式、单位和方向。
(2)知道平均速度和瞬时速度的含义。
(3)理解v-t图像的含义,并会根据v-t图像分析物体运动的速度随时间的变化。
科学思维 (1)通过抽象概括,理解速度的含义。
(2)理解平均速度和瞬时速度的区别与联系。
(3)初步体会极限法在研究物理问题中的应用和意义。
科学态度与责任 联系与速度有关的实例,体会物理学在生产、生活中的用途,增强对物理学习的兴趣。
核心素养导学
1
四层学习内容1 落实必备知识
2
四层学习内容2 强化关键能力
3
四层学习内容3·4
浸润学科素养和核心价值
4
课时跟踪检测
CONTENTS
目录
四层学习内容1 落实必备知识
一、认识速度
1.物理意义:反映物体运动______和方向的物理量。
2.定义:位移跟发生这段位移所用______之比。
3.定义式:v=______。
快慢
时间
4.单位:在国际单位制中,速度的单位是________,符号是m/s或m·s-1,常用的单位还有千米每时(km/h或km·h-1)、厘米每秒(cm/s或cm·s-1)等。
5.矢量性:速度是矢量,既有大小,又有方向。
米每秒
二、平均速度 瞬时速度
1.平均速度
(1)定义:物体的______与相应时间之比。
(2)矢量性:是矢量,其方向由_____方向决定。
(3)物理意义:描述某一段时间内或某一段位移上物体运动的_______快慢程度。
(4)符号:通常用 表示。
位移
位移
平均
2.平均速率
(1)定义:物体的______与相应时间之比。
(2)矢标性:是标量。
3.瞬时速度
(1)定义:运动物体在某一时刻或经过某一_______时的速度。
(2)方向:在物体运动轨迹中该点的_____方向。
(3)瞬时速率:瞬时速度的大小。
(4)物理意义:精确描述物体在任意时刻运动的快慢和_____。
路程
位置
切线
方向
(1)平均速度不是速度的平均值,需要根据定义来计算大小。
(2)只有指明是在哪段位移或哪段时间内,平均速度才有意义。
(3)在匀速直线运动中,平均速度与瞬时速度相等。
三、速度—时间图像
1.图像的建立:用纵坐标表示物体运动的速度v,用横坐标表示时间t,建立直角坐标系,根据物体在各个时刻的速度,将坐标在坐标系中描点,将点连线后得出的图像称为速度—时间图像或v-t图像。
2.加速直线运动与减速直线运动的图像
(1)加速直线运动 (2)减速直线运动
1.如图所示,百米赛跑中小明同学跑了 12 s,而小华同学跑了 13.5 s,请思考小明和小华谁跑的更快呢?
提示:小明跑得更快。
2.蜗牛要横向爬过一本教科书,至少得用2 min的时间。乌龟爬行1 m需要50 s,猎豹平均每秒可跑32 m。请比较哪种动物运动得快呢?
提示:猎豹
3.如图甲所示,为某时刻汽车内的仪表示数,请对以下结论作出判断:
(1)仪表此时显示了汽车的速率约为50 m/s。 ( )
(2)仪表此时显示了汽车的瞬时速度约为50 m/s。 ( )
(3)仪表此时显示了汽车的平均速度约为50 km/h。 ( )
(4)仪表此时显示的是汽车的速率,其大小为50 km/h。 ( )
(5)若汽车运动的某过程的v-t图线如图乙所示,则汽车在这段时间内做匀速直线运动。 ( )
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四层学习内容2 强化关键能力
自行车和汽车都在平直公路上沿同一方向单向行驶,自行车在 30 min内行驶了 8 km;汽车在 30 min内行驶了 50 km;百米比赛中,运动员A用时 10 s,运动员B用时 13.5 s。
新知学习(一)|对速度的理解
任务驱动
(1)自行车和汽车哪个运动得快?你是如何进行比较的?
提示:汽车运动得快,相同时间内位移大的运动得快。
(2)运动员A和运动员B哪个跑得快?你是如何进行比较的?
提示:运动员A跑得快,通过相同位移所需时间短的跑得快。
(3)汽车和运动员A哪个运动得快?你又是如何进行比较的呢?
重点释解
2.速度矢量性的理解
(1)速度既有大小,又有方向,是矢量。瞬时速度的方向就是物体此时刻的运动方向。
(2)在一维直线坐标系中,速度方向可用数值前的正、负号表示,正号表示与规定的正方向相同,负号表示与规定的正方向相反。
(3)比较两个速度是否相同时,既要比较其大小是否相等,又要比较其方向是否相同。
1.(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
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针对训练
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解析: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。综上分析可知A、D正确,B、C错误。
2.(2024·佛山高一调研)某驾驶员使用定速巡航,在高速公路上以时速110公里行驶了200公里。其中“时速110公里”“行驶200公里”分别是指( )
A.速度、位移 B.速度、路程
C.速率、位移 D.速率、路程
解析:时速不考虑方向,即为速率,200公里为路程,D正确。
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3.(2024·广东乐昌高一检测)(多选)甲、乙两质点在同一直线上匀速运动,取向右为正方向,甲质点的速度为2 m/s,乙质点的速度为-4 m/s,则可知( )
A.乙质点的速度大于甲质点的速度
B.因为+2>-4,所以甲质点的速度大于乙质点的速度
C.这里正、负号的物理意义是表示质点的运动方向
D.若甲、乙两质点同时由同一点出发,则10 s后甲、乙两质点相距60 m
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解析:速度是矢量,其正、负表示质点的运动方向,故A、C正确,B错误;甲、乙两质点在同一直线上沿相反方向运动,10 s内甲运动了20 m,乙运动了40 m,故10 s后甲、乙相距60 m,D正确。
1.平均速度和瞬时速度的比较
新知学习(二)|平均速度与瞬时速度、平均,速率的比较
任务驱动
平均速度 瞬时速度
物理意义 描述物体在一段时间内运动的快慢和方向,与一段时间或位移对应,只能粗略描述物体运动的快慢及方向 描述物体在某时刻运动的快慢和方向,与某一时刻或位置对应,可以精确描述物体运动的快慢及方向
大小
方向 与位移的方向相同,不一定与物体瞬时运动方向相同 某一时刻物体运动的方向
联系 (1)在匀速直线运动中,平均速度和瞬时速度相等
(2)当位移足够小或时间足够短时,可以认为平均速度就等于瞬时速度
续表
2.平均速度与平均速率的区别与联系
续表
[典例] 某物体由A点出发做直线运动,前5 s向东行驶了30 m到达B点,又向东行驶了5 s前进了60 m到达C点,在C点停了4 s后又向西行驶,经历了6 s运动了120 m到达A点西侧的D点,如图所示,求:
典例体验
(1)最后6 s时间内物体的平均速度大小和方向;
[答案] 20 m/s,方向向西
(2)全过程的平均速度;
[答案] 1.5 m/s,方向向西
(3)全过程的平均速率。
[答案] 10.5 m/s
/方法技巧/
物体做变速运动时,在不同阶段的平均速度一般不同,因此在求解平均速度时一定要明确所求的是哪一段时间(或位移)内的平均速度,要紧扣平均速度的定义。
1.关于平均速度和瞬时速度,下列说法正确的是( )
A.平均速度的大小等于初速度与末速度的平均值
B.瞬时速度是指单位时间内的平均速度
C.在匀速直线运动中,平均速度与瞬时速度相等
D.若物体在某段时间内的平均速度为零,则这段时间内任意时刻的瞬时速度也为零
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针对训练
解析:平均速度是位移与时间的比值,其大小不一定等于初末速度的平均值,A错误;瞬时速度是指某一时刻或某一位置时的速度,我们采用了取时间非常小,即让时间趋向无穷小时的平均速度作为瞬时速度,B错误;匀速直线运动的物体速度处处相同,所以平均速度与瞬时速度相等,C正确;若物体在某段时间内平均速度为零,只能说明这段时间内物体回到了出发点;但它在中间过程中,不一定静止,D错误。
2.(2023·福建高考) “祝融号”火星车沿如图所示路线行驶,在此过程中揭秘了火星乌托邦平原浅表分层结构,该研究成果被列为“2022年度中国科学十大进展”之首。“祝融号”从着陆点O处出发,经过61天到达M处,行驶路程为585米;又经过23天,到达N处,行驶路程为304米。已知O、M间和M、N间的直线距离分别约为463米和234米,则火星车( )
A.从O处行驶到N处的路程为697米
B.从O处行驶到N处的位移大小为889米
C.从O处行驶到M处的平均速率约为20米/天
D.从M处行驶到N处的平均速度大小约为10米/天
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如图所示,当两条速度—时间图像相交时,其交点的含义表示什么?
提示:表示此时刻两物体的速度相同。
新知学习(三)|v-t图像的理解及初步应用
任务驱动
1.图像的意义
如图所示:
(1)图线1表示物体沿着正方向做匀速直线运动。
(2)图线2表示物体沿着负方向做匀速直线运动。
(3)图线4、5表示物体沿着正方向做加速直线运动。
重点释解
(4)图线3表示物体沿着负方向做加速直线运动。
(5)图线6表示物体先沿着正方向做减速直线运动,速度减到零以后沿着负方向做加速直线运动。
2.斜率的意义
表示速度变化的快慢,斜率的绝对值越大,表示速度变化越快;反之,表示速度变化越慢。
(1)如图线1、2,图线平行于t轴,斜率为零,表示速度不变,则物体做匀速直线运动。
(2)如图线3、4、5、6,图线不平行于t轴,斜率不为零,表示物体做变速运动,且倾斜程度越大,即斜率的绝对值越大,表示速度变化越快。
3.截距的意义
(1)纵轴上的截距:表示初始时刻物体的瞬时速度。
(2)横轴上的截距:表示该时刻物体的速度为零。
4.图线交点的意义
两条图线相交,表示该时刻两物体的瞬时速度相同。
1.(多选) 甲、乙两物体的v-t图像如图所示,则( )
A.甲、乙两物体都做匀速直线运动
B.甲、乙两物体若在同一直线上,就一定会相遇
C.甲的速率大于乙的速率
D.甲、乙两物体即使在同一直线上,也不一定会相遇
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针对训练
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解析:两物体速度—时间图像中速度不变,均为匀速直线运动,横轴以上速度为正,横轴以下速度为负,所以两物体运动方向相反,不一定会相遇,甲的速率大于乙的速率,A、C、D正确。
2.(2023·江苏高考)电梯上升过程中,某同学用智能手机记录了电梯速度随时间变化的关系,如图所示。电梯加速上升的时段是( )
A.从20.0 s到30.0 s B.从30.0 s到40.0 s
C.从40.0 s到50.0 s D.从50.0 s到60.0 s
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解析:电梯上升,由速度时间图像可知,电梯加速上升的时段为20.0 s到30.0 s。故选A。
3.如图 所示是某物体做直线运动的v-t图像。由图可知,该物体( )
A.第1 s内和第3 s内的运动方向相反
B.第2 s内物体静止不动
C.第3 s内和第4 s内的运动方向相反
D.第2 s末和第4 s末的速度相同
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解析:物体在第1 s内和第3 s内的速度都为正值,因此这两段时间内物体的运动方向相同,A错误; 第2 s内物体的速度保持不变,做匀速直线运动,B错误;物体在第3 s内的速度为正值,在第4 s内的速度为负值,因此这2秒内物体的运动方向相反,C正确;第2 s末的速度和第4 s末的速度大小相同,但方向相反,D错误。
四层学习内容3·4
浸润学科素养和核心价值
一、好素材分享——看其他教材如何落实核心素养
物理观念——对速度的理解
1.(选自鲁科版教材课后练习)如图所示,在寓言“龟兔赛跑”中,乌龟先到达终点。你认为乌龟和兔子谁跑得更快?请作出解释。
若兔子跑过某位置时的瞬时速度为6 m/s,能否说兔子每1 s都跑了6 m,或者说每跑6 m都用1 s的时间?其含义是什么?
提示:在竞赛中,是以时间来计算比赛成绩的,同样的路程,同样的位移,所用时间越短,平均速度越大,就说其跑得越快,并不是按照通过某一位置瞬时速度的大小来比较其跑得快慢。“龟兔赛跑”中,乌龟先到达终点,用时较短,平均速度较大,所以乌龟跑得快。
瞬时速度是物体在某位置或某时刻的速度,物体在下一位置或下一时刻的速度如何并不知道。本题中兔子跑过某位置的瞬时速度为6 m/s,若从该位置起6 m内或1 s内的速度不变,则兔子1 s跑6 m,或跑6 m用时1 s,但兔子跑过该位置后的速度是否仍为6 m/s,我们并不知道,故也就不能得出兔子每1 s都跑6 m或每跑6 m都用了1 s的时间的结论。
科学探究——用位移传感器测速度
2.(选自教科版教材“发展空间”)位移传感器由发射器和接收器两部分构成,其中发射器固定在运动小车上,而接收器则固定在运动小车的正前方某处,如图所示。发射器每隔一段很短的时间Δt,就同时发射一组短促的红外线信号和超声波信号(信号持续的时间远小于Δt)。红外线以光速传播,可以忽略它传播所需的时间,而超声波传播速度是声速,接收器接收到的光信号与超声波信号的时间差t1可以认为就是声波从运动小车到接收器所需的时间,用它乘以声速v声
二、新题目精选——品立意深处所蕴含的核心价值
1.(2024年1月·吉林、黑龙江高考适应性演练)如图,齐齐哈尔到长春的直线距离约为400 km。某旅客乘高铁从齐齐哈尔出发经哈尔滨到达长春,总里程约为525 km,用时为2.5 h。则在整个行程中该旅客( )
A.位移大小约为525 km,平均速度大小约为160 km/h
B.位移大小约为400 km,平均速度大小约为160 km/h
C.位移大小约为525 km,平均速度大小约为210 km/h
D.位移大小约为400 km,平均速度大小约为210 km/h
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2.(2024·中山高一调研)在高速公路上超速行驶是很大的安全隐患,为了防止超速,交警部门设置了两套监控系统:一套是固定测速点,定点测速;另一套是在一段路线区 间设置区间测速,通过记录通过固定区间的时间,分析汽车是否超速。如图所示,是一辆汽车在高速上导航仪的某时刻界面截图,该路段限速120 km/h。据此分析正确的是( )
A.这辆汽车在区间行驶中已有超速行为
B.18.3公里表示剩余行程的位移大小
C.118 km/h表示此次行程的平均速率
D.根据“18.3公里,24分钟”这两个数据,可以算出剩余行程的平均速度
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解析:由该截图可得,此时汽车的瞬时速率为118 km/h,汽车从区间测速开始到现在的平均速率是120 km/h,距离终点的路程还有18.3公里,还需要24分钟到达终点。汽车从区间测速开始到现在的平均速率是120 km/h,此时的瞬时速度大小为118 km/h,则在此之前汽车已有超速行为,故A正确;18.3公里表示剩余行程的路程大小,故B错误;118 km/h表示此时的速率,故C错误;根据“18.3公里,24分钟”这两个数据,可以算出剩余行程的平均速率,故D错误。
3.利用位移传感器测量距离的示意图如图所示。这个系统由发射器A与接收器B组成,发射器A能够发射传播速度为c=3×108 m/s的红外线和传播速度为v=340 m/s的超声波信号,接收器B可以接收红外线和超声波信号,发射器A固定在被测的运动物体上,接收器B固定在桌面上。测量时A向B同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲,B接收到红外线脉冲时开始计时,接收到超声波脉冲时停止计时,若某次测量时,传感器记录的时间为Δt,由此可知发射脉冲信号时A与B的距离约为( )
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课时跟踪检测
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A级——学考达标
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2.以下关于瞬时速度、平均速度、平均速率的说法正确的是( )
A.瞬时速度是指物体在某一位置或某一时刻的速度
B.平均速度是物体在一段时间内各个时刻瞬时速度的平均值
C.做变速运动的物体,平均速率就是平均速度的大小
D.物体做变速运动时,平均速度是指物体通过的路程与所用时间的比值
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解析:瞬时速度是指物体在某一位置或某一时刻的速度,A正确;平均速度是物体在某一段时间内的位移与经过这段位移所用时间的比值,并不是物体在某一段时间内各个时刻瞬时速度的平均值,平均速率是指物体通过的路程与所用时间的比值,一般情况下,运动物体的位移大小和路程是不相等的,B、C、D错误。
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3. 电动自行车以其时尚、方便、快捷深受人们的喜爱,但由电动自行车引发的交通事故也在逐年增多。学习交通安全常识、自觉遵守交通法规是确保人们交通安全的重要举措之一。按规定电动自行车在城区限速20 km/h。下列说法正确的是( )
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A.电动自行车限速20 km/h,指的是平均速度
B.电动自行车限速20 km/h,指的是瞬时速度
C.交通事故发生时,相互碰撞的速度指的是平均速度
D.在某一路段行驶的速度,指的是瞬时速度
解析:电动自行车限速20 km/h,是指电动自行车最高时速即瞬时速度,故A错误,B正确;交通事故发生时,相互碰撞的速度指的是碰撞瞬间的速度即瞬时速度,故C错误;在某一路段行驶的速度,指的是平均速度,故D错误。
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4.(2024·东莞高一月考)汽车越野场地赛是一种在封闭式赛道上进行的汽车比赛,车手们驾驶各类越野车驰骋于泥泞的赛道之中,如脱缰野马,漂移过弯、腾空飞起、越过各种坡道,惊险场景让人目不暇接,现场观众一阵阵掌声响彻赛场。下列说法正确的是( )
A.车手驾车沿赛道行驶一周回到初始位置路程为0
B.车手驾车沿赛道行驶一周回到初始位置平均速度为0
C.车手驾车沿赛道行驶一周回到初始位置平均速率为0
D.某时刻车辆仪表盘上显示30 km/h,此值为车辆运动的平均速度
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解析:车手驾车沿赛道行驶一周回到初始位置路程不为0,则车手驾车沿赛道行驶一周回到初始位置平均速率不为0,故A、C错误;车手驾车沿赛道行驶一周回到初始位置位移为0,则车手驾车沿赛道行驶一周回到初始位置平均速度为0,故B正确;某时刻车辆仪表盘上显示 30 km/h,此值为车辆运动的瞬时速度大小,故D错误。
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5.(2024·中山高一统考期末) 在某次伐木工攀爬大赛中,伐木工甲和乙同时开始攀爬,伐木工甲率先爬到顶端,结果却是乙第一个返回到出发点,则( )
A.向上爬的过程中,经过中点时甲的速度一定大于乙的速度
B.甲在最高点的速度一定大于乙在最高点的速度
C.从顶端返回的过程中,甲的平均速度一定大于乙的平均速度
D.全过程中,甲、乙的平均速度一样大
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6.2024年春,某校进行一次远足。李华同学先用地图计算出出发地A和目的地B的直线距离为9 km,实际从A运动到C用时55 min,在C处休息了20 min,从C运动到B用时45 min,路标指示A到B的实际里程数是12 km,当他经过某路标C时,速度为4 km/h,那么可以确定的是( )
A.整个过程中该同学的平均速度大小为1.67 m/s
B.整个过程中该同学的平均速度大小为1.25 m/s
C.该同学经过路标C时的瞬时速度大小为2 m/s
D.该同学经过路标C时瞬时速度方向为由A指向B
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8.如图所示,物体沿曲线轨迹运动,沿AB、ABC、ABCD、ABCDE四段轨迹运动所用的时间分别是1 s、2 s、3 s、4 s。图中方格的边长均为1 m。下列说法不正确的是( )
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(1)质点的位移s和路程l;
答案:28.3 cm,方向由A点指向B点 94.2 cm
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(2)质点平均速度的大小v和平均速率v率;
答案:0.141 5 m/s 0.471 m/s
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(3)质点运动到B点时瞬时速度的大小vB。
答案:0.471 m/s
解析:质点运动的速率不变,所以质点运动到B点时,瞬时速度大小等于平均速率,即vB=v率=0.471 m/s。
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B级——选考进阶
10.如图所示,汽车从0时刻开始制动,之后汽车在连续的每1 s内前进的距离依次是9 m、7 m、5 m、3 m、1 m。某同学根据题目所提供的信息,猜想汽车在制动后做减速直线运动。如果他的猜想是正确的,可进一步推断( )
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A.前2 s内的平均速度为4 m/s
B.第2 s内的平均速度为6 m/s
C.第2 s初的瞬时速度一定大于第2 s末的瞬时速度
D.第1 s末的瞬时速度一定大于第2 s初的瞬时速度
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11.一质点沿直线Ox方向做变速直线运动,它离开O点的距离x随时间变化的关系为x=3t-t3(m),它的速度v随时间t变化的关系为v=3-3t2(m/s),则该质点在t=2 s时的瞬时速度、t=0到t=2 s间的平均速度和平均速率分别为( )
A.-3 m/s、0、2 m/s
B.-9 m/s、-3 m/s、3 m/s
C.-9 m/s、-1 m/s、1 m/s
D.-9 m/s、-1 m/s、3 m/s
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12.(多选)如图所示是A、B两个物体的速度图像,则下列说法正确的是( )
A.A、B两物体运动方向一定相反
B.开始4 s内A的速度一直小于B的速度
C.t=4 s时,A、B两物体的速度相同
D.A、B物体都做加速运动
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√
√
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解析:由题图可知,两物体的速度均沿正方向,故运动方向相同,A错误;前4 s内A的速度一直小于B的速度,B正确;t=4 s时,两图像相交,表示A、B两物体的速度相同,C正确;由图像可知,A物体做加速运动,B物体做减速运动,D错误。
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13.(16分)一辆汽车从甲地沿平直的公路以v1=36 km/h的速度行驶,经过2 h到达乙地,休息了4 h后,又沿原路返回,以v2=54 km/h的速度运动了3 h越过甲地到达丙地。求汽车运动全程的平均速度和平均速率。
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答案:10 km/h,方向由甲地指向丙地 26 km/h
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提示:汽车的速度v车===≈27.8 m/s,运动员A的速度vA===10 m/s,所以汽车运动得快。
1.对定义式v=的理解
(1)公式v=中的s是物体运动的位移,不是路程。
(2)v=是定义式,不是决定式,不能认为v与位移s成正比、与时间t成反比。
(3)v=也叫物体位移对时间的变化率。
由= 求出
当Δt→0时,用= 计算出的是那一时刻的瞬时速度
平均速度
平均速率
区别
定义
平均速度==
平均速率==
标矢性
矢量
标量
物理意义
粗略描述物体位置变化的快慢
粗略描述物体运动的快慢
联
系
都是描述物体运动平均快慢的物理量
都是描述物体运动平均快慢的物理量
单位相同
单位相同
表达式相似:平均速度=,平均速率=
表达式相似:平均速度=,平均速率=
只有在单方向直线运动中平均速度的大小才等于平均速率
只有在单方向直线运动中平均速度的大小才等于平均速率
[解析] 最后6 s时间内物体从C点到D点的位移大小为Δx3=120 m
则平均速度为v1===20 m/s,方向向西。
[解析] 全程中物体初位置为A点,末位置为D点,其位移是AD,方向向西,大小s=Δx3-Δx1-Δx2=120 m-30 m-60 m=30 m
所用时间t总=5 s+5 s+4 s+6 s=20 s
则平均速度大小为v2===1.5 m/s,方向向西。
[解析] 全过程的路程l=30 m+60 m+120 m=210 m
全过程的平均速率==10.5 m/s。
解析:由题意可知从O到N处的路程为lON=lOM+lMN=585 m+304 m=889 m,故A错误;位移的大小为两点之间的直线距离,因“祝融号”行驶路径是一条曲线,则位移大小一定小于路程,故B错误;平均速率为路程与时间的比值,故从O行驶到M处的平均速率为OM==米/天≈9.59米/天,故C错误;平均速度大小为位移与时间的比值,则从M行驶到N处的平均速度大小为MN==米/天≈10米/天,故D正确。
就是小车离接收器的距离x1。间隔很短的时间Δt后,发射器又发射第二组信号,同样可以得到小车离接收器的距离x2;……由此每个Δt时间内的平均速度都可求出,即1=,2=,……由于Δt非常小(例如 0.02 s或更小),因此这个平均速度可以认为就是该时刻的瞬时速度。
解析:位移是起点到终点的有向线段,则在整个行程中该旅客位移大小约为400 km,平均速度大小约为v== km/h=160 km/h,故选B。
A.cΔt B.vΔt
C. D.
解析:设发射脉冲信号时A与B的距离为s,由公式可得Δt=-,解得s=,依题意,c≫v,即s≈vΔt,A、C、D错误;B正确。
1.(多选)关于速度的定义式v=,下列叙述正确的是( )
A.物体做匀速直线运动时,速度v与运动的位移s成正比,与运动时间t成反比
B.速度v的大小与运动的位移s和时间t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
解析:v=是计算速度的定义式,适用于任何运动,C正确;此式说明速度可用位移s与时间t的比值来获得,并不能说速度v与位移s成正比,与时间t成反比,A错误,B正确;速度的大小表示物体运动得快慢,方向表示物体运动的方向,D正确。
解析:根据题意,无法比较甲、乙在中点时的速度,故A错误;甲、乙在最高点的速度都为零,甲在最高点的速度等于乙在最高点的速度,故B错误;从顶端返回的过程中,甲、乙的位移相等,伐木工甲率先爬到顶端,乙先返回到出发点,说明从顶端返回的过程中,乙所用的时间较短,根据=可知从顶端返回的过程中甲的平均速度一定小于乙的平均速度,故C错误;全过程中,甲、乙的位移相等,均为零,故甲、乙的平均速度一样大,故D正确。
解析:平均速度等于位移与时间的比值,即== m/s=1.25 m/s,A错误,B正确;该同学经过路标C时的瞬时速度大小v= m/s= m/s,C错误;该同学经过路标C时瞬时速度方向为运动方向,并不一定是由A指向B,D错误。
7.A、B、C三物体同时出发做直线运动,它们的运动情况如图所示。在20 s内,它们的平均速度的关系正确的是( )
A.A=B=C
B.A>B=C
C.A<C<B
D.A=B>C
解析:由题图可知A、B、C三物体在20 s内通过相同的位移,据平均速度的定义式=可知,20 s内三物体的平均速度相等,故A正确。
A.物体在AB段的平均速度大小为 1 m/s
B.物体在ABC段的平均速度大小为 m/s
C.AB段的平均速度比ABC段的平均速度更能反映物体处于A点时的瞬时速度
D.物体在B点时的速度大小等于物体在ABC段的平均速度大小
解析:物体在AB段的位移为1 m,因此平均速度为v===1 m/s,故A正确;物体在ABC段的位移大小为:s′= m= m,所以有v′== m/s,故B正确;当物体位移无限小,时间无限短时,物体的平均速度可以代替某点的瞬时速度,位移越小时间越短,平均速度越能代表某点的瞬时速度,故C正确;物体做曲线运动,物体在B点的速度不等于ABC段的平均速度,故D错误。
9.(14分)如图所示,一质点沿半径r=20 cm的圆周自A点出发沿逆时针方向匀速率运动,在2 s内运动圆周到达B点,π取3.14。求:
解析:质点的位移是由A点指向B点的有向线段,则位移大小为线段AB的长度,
由题图中几何关系可知位移大小
s==r≈28.3 cm,
位移的方向由A点指向B点,
质点的路程为轨迹的长度,则
l=×2πr=×2π×20 cm=94.2 cm。
解析:根据平均速度的定义得
v===0.141 5 m/s
根据平均速率的定义得
v率===0.471 m/s。
解析:前2 s内的平均速度为= m/s=8 m/s,A错误;第2 s内的平均速度为= m/s=7 m/s,B错误;汽车做减速运动,则第2 s初的瞬时速度一定大于第2 s末的瞬时速度,C正确;第1 s末与第2 s初是同一时刻,则第1 s末的瞬时速度一定等于第2 s初的瞬时速度,D错误。
解析:质点在t=2 s时的瞬时速度v2=3-3t2=(3-3×22)m/s=-9 m/s
由公式x=3t-t3(m)可知质点开始时的位置x0=0
2 s内的位移Δx2=x2-x0=(3×2-8)m=-2 m
则平均速度== m/s=-1 m/s
由公式v=3-3t2(m/s)
知质点速度为0的时间t=1 s
则第1 s内的位移大小为Δx1=x1-x0=(3×1-1)m=2 m
因为2 s内的位移为-2 m,则第2 s内的位移为-4 m,则2 s内的路程为l=2 m+4 m=6 m
平均速率v== m/s=3 m/s,D正确,A、B、C错误。
解析:汽车全程的位移大小为
s=v2t2-v1t1=54×3 km-36×2 km=90 km,
全程所用时间为t=2 h+4 h+3 h=9 h,
故汽车运动全程的平均速度大小
===10 km/h,
方向由甲地指向丙地。
汽车运动全程的路程为
l=v2t2+v1t1=54×3 km+36×2 km=234 km,
所以汽车运动全程的平均速率为
′===26 km/h。
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