1.3 位置变化的快慢 速度 第 2 课时 瞬时速度-2024-2025学年上海市高一物理必修一（沪科版2020）同步讲义

第 2 课时 瞬时速度 课时聚焦 三、瞬时速度 1．定义：物体在某________或经过某________的速度。 2．物理意义：更加精确地描述物体做变速运动的________和运动________。 3．瞬时速度的大小通常称为________。 4．瞬时速度是________量，其大小表示物体经过某位置瞬间的运动快慢，瞬时速度的方向就是物体在该瞬间的________方向。 5．匀速直线运动是________速度保持不变，瞬时速度与________速度相等的运动。 【例 1】 下列关于各种“速度”的说法中，哪些是平均速度？哪些是瞬时速度？ （1）羽毛球比赛中的最高球速度可达到 420 km/h。 （2）高铁经 12 min 加速到 350 km/h。 （3）台风中心以 20 km/h 的速度向西北方向移动。 （4）车辆通过 1 km 拥堵路段耗时 20 min，车速仅为 3 km/h。 【例 2】 【2023年上海高考】某次 100 m 短跑比赛，发令枪响后 3.298 s 时各运动员的位置如图。位于第 3 道的运动员前 30 m 的平均速度为 v1，在图示时刻的速度为 v2，由图中信息（ ）3.298 s 30 m 1 A．能得出 v1 和 v2 B．只能得出 v1 C．不能得出 v1 和 v2 D．只能得出 v2 四、测量做直线运动物体的瞬时速度 1．实验原理：某时刻（或某位置）附近极短时间（或极短位移）内的_________速度可视为物体在该时刻（或该位置）的________速度（极限法、无限逼近）。小车 导轨 挡光片 光电门 传感器 2．测量：挡光片宽度 Δx 和光学被遮挡的时间 Δt。 3．主要器材：________传感器。 4．实验操作和数据分析 更换宽度分别为 6 cm、4 cm、2 cm、1 cm 的挡光片，使挡光片固定在小车的同一位置，小车从导轨的同一位置由静止释放，记录挡光时间。 实验序号 1 2 3 4 挡光时间内的位移 Δx/cm 挡光时间 Δt/s 平均速度 /(m·s−1) 在相同实验条件下，选择宽度为 1 cm 的挡光片时，由于挡光时间_________，所测得的平均速度可近似为挡光片经过光电门传感器时小车的瞬时速度。 【例 3】 （多选）“用 DIS 测定瞬时速度”的实验装置如图，在小车上固定挡光片，使挡光片的前端与车头齐平，将光电门传感器固定在轨道侧面，垫高轨道的一端。小组成员将小车从该端同一位置由静止释放，获得了如下几组实验数据。挡光片 光电门 轨道 实验次数 不同的挡光片 通过光电门的时间/s 速度/（m·s−1） 第一次 Ⅰ 0.230 44 0.347 第二次 Ⅱ 0.174 64 0.344 第三次 Ⅲ 0.116 62 0.343 第四次 Ⅳ 0.058 50 0.342 则下列说法正确的是（ ） A．四个挡光片中，挡光片 Ⅰ 的宽度最小 B．四个挡光片中，挡光片 Ⅳ 的宽度最小 C．四次实验中，第一次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度 D．四次实验中，第四次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度 【例 4】 【2016学年青浦一模】右图为用 DIS 系统测得的小车做直线运动的 x–t 图，则小车在 BD 段做____________运动，图中 C 点对应的运动状态的瞬时速度大小是________m/s。在与 AB、AC、AD 段对应的平均速度中，最接近小车在 A 点瞬时速度的是______段中的平均速度。C x/m t/s A B D E 2 4 6 2 4 6 O 同步精练 一、选择题 1． 下列叙述中均提到了速度，其中含义为瞬时速度的是（ ） A．台风中心以 30 km/h 的速度向西北方移动 B．声音在空气中的传播速度约为 3.4×102 m/s C．某运动员在比赛中冲过终点时的速度为 11.6 m/s D．我国铁路经数次提速后列车从上海到北京全程的行驶速度可达 200 km/h 2． （多选）判断下列关于瞬时速度和平均速度的说法中正确的是（ ） A．汽车经过某直线路段的平均速度为 5 m/s，表示该汽车在该路段上每秒的位移均为 5 m B．汽车启动后第 3 s 末的平均速度是 5 m/s C．无限逼近某一位置附件的足够小位移对应的平均速度，可看作质点在这个位置的瞬时速度 D．短跑运动员以 8 m/s 的瞬时速度开始冲刺 3． 在公路的每个路段都有交通管理部门设置的限速标志（如图），这是告诫驾驶员在这一路段驾驶车辆时（ ） A．必须以这一规定速度行驶 B．平均速度大小不得超过这一规定数值 C．瞬时速度大小不得超过这一规定数值 D．汽车上的速度计指示值，有时还是可以超过这一规定数值的 4． 下列说法错误的是（ ） A．变速直线运动的速度是变化的 B．平均速度即为初末时刻瞬时速度的平均值 C．瞬时速度可看作时间趋于无穷小时的平均速度 D．跳水运动员起跳后，到达最高点的速度为瞬时速度 5． 在用 DIS 测量瞬时速度的实验中，下列说法正确的是（ ） A．要用到位移传感器、数据采集器、计算机、小车、轨道 B．要用到位移传感器、数据采集器、计算机、小车、轨道、挡光片 C．短时间内的平均速度近似等于此段时间内的瞬时速度 D．要用到光电门传感器、数据采集、计算机、小车、轨道、挡光片 6． 三个质点 A、B、C 的运动轨迹如图，三个质点同时从 N 点从发，同时到达 M 点，则下列说法正确的是（ ） A．三个质点从 N 到 M 的平均速度相同 B．质点 B 从 N 到 M 的平均速度方向与任意时刻瞬时速度方向相同 C．到达 M 点的速率一定是质点 A 的大 D．三个质点到 M 点的瞬时速度相同 7． （多选）如图，两个人以相同大小的速度同时从圆形轨道的 A 点出发，分别沿 ABC 和 ADE 方向行走，经过一段时间后在 F 点相遇（图中未画出）。从出发到相遇的过程中，描述两个人运动情况的物理量可能相同的是（ ） A．平均速度 B．位移 C．路程 D．瞬时速度 8． 如图，将弹性小球以 10 m/s 的速度从距地面 2 m 处的 A 点竖直向下抛出，小球落地后竖直反弹经过距地面 1.5 m 离的 B 点时，向上的速度为 7 m/s，从 A 到 B 小球共用时 0.5 s，则此过程中（ ） A．小球发生的位移大小为 0.5 m，方向竖直向上 B．小球速度变化量的大小为 3 m/s，方向竖直向上 C．小球的平均速度的大小为 1 m/s，方向竖直向下 D．小球的平均速率的大小为 8.5 m/s 9． 已知 A、B、C 三物体同时同地出发做直线运动，它们的运动的 x–t 图像如图。在这 20 s 内它们的平均速度和平均速率的大小关系是（ ）t/s x/m O 甲 乙 丙 20 A．平均速度 > > ，平均速率相等 B．平均速度和平均速率大小均相等 C．平均速度大小相等，平均速率 ʹ > ʹ = ʹ D．平均速度大小相等，平均速率 ʹ > ʹ > ʹ 10． （多选）如图，为某物体做直线运动的 x – t 图像，则下列判断正确的是（ ）x/m t/s O 8 4 2 4 6 8 A．前 4 s 内的平均速度是 2 m/s B．前 6 s 内的平均速度是 2 m/s C．4 ~ 6 s 的平均速度大小是 2 m/s D．前 8 s 内的平均速度是零 二、填空题 11． 平均速度对应___________的速度，瞬时速度对应__________的运动快慢。（均选填“某一段时间”或“某一时刻”）________速度可精确地描述变速运动的快慢和方向。高速公路限速标记表示______速度不得超过该数值。国产动车组“和谐号”试验时某时刻的车速高达 486.1 km/h，指的是__________速度。（均选填“平均”或“瞬时”） 12． 测量物体的瞬时速度要用到__________传感器，它的原理是测量极短不透明物体通过光电门时挡光的时间 Δt，再测量出挡光片的宽度 d，利用公式 v = __________计算出这极短过程中的平均速度，在这种情况下，物体的平均速度就可以看作__________速度，所以必须在小车上安装挡光片，并且要使该挡光片的宽度__________（选填“窄”或“宽”）一些。 13． 某质点沿半径为 5 m 的圆形轨道以恒定的速率运动，经过 10 s 运动了半个圆周，则该物体做的是________速运动（选填“匀”或“变”），瞬时速度的大小为________m/s，10 s 内的平均速度的大小为__________m/s。 14． 一个做直线运动的物体，前一半位移的平均速度为 v1，后一半位移的平均速度为 v2，则全过程的平均速度为_________；另一个做直线运动的物体，前一半时间内的平均速度为 v1，后一半时间内的平均速度为 v2，则全过程的平均速度为_________。 三、综合题 15． 假设你是一位身高 1.8 m 的运动员，参加本次校运动会 100 m 比赛。在当天比赛中，在终点处跑道旁边的学校摄影记者用照相机给你拍摄冲线运动，摄影记者使用的照相机的快门（曝光时间）是 s，得到照片后测得照片中人的高度为 2 cm，胸前号码布上模糊部分的宽度为 0.3 cm，试计算你冲线时的瞬时速度。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第 2 课时 瞬时速度 课时聚焦 三、瞬时速度 Comment by jing fan: 1．时刻，位置 2．快慢，方向 3．速率 4．矢，位置，运动 5．瞬时，平均 1．定义：物体在某________或经过某________的速度。 2．物理意义：更加精确地描述物体做变速运动的________和运动________。 3．瞬时速度的大小通常称为________。 4．瞬时速度是________量，其大小表示物体经过某位置瞬间的运动快慢，瞬时速度的方向就是物体在该瞬间的________方向。 5．匀速直线运动是________速度保持不变，瞬时速度与________速度相等的运动。 【例 1】 下列关于各种“速度”的说法中，哪些是平均速度？哪些是瞬时速度？ Comment by fj: （1）、（2）描述的是瞬时速度，（3）、（4）描述的是平均速度。 课本习题 （1）羽毛球比赛中的最高球速度可达到 420 km/h。 （2）高铁经 12 min 加速到 350 km/h。 （3）台风中心以 20 km/h 的速度向西北方向移动。 （4）车辆通过 1 km 拥堵路段耗时 20 min，车速仅为 3 km/h。 【例 2】 【2023年上海高考】某次 100 m 短跑比赛，发令枪响后 3.298 s 时各运动员的位置如图。位于第 3 道的运动员前 30 m 的平均速度为 v1，在图示时刻的速度为 v2，由图中信息（ ）3.298 s 30 m 1 A．能得出 v1 和 v2 B．只能得出 v1 C．不能得出 v1 和 v2 D．只能得出 v2 四、测量做直线运动物体的瞬时速度 Comment by jing fan: 1．平均，瞬时 3．光电门 4．最短 没用书上的图是因为原图没有体现不同宽度的挡光片 1．实验原理：某时刻（或某位置）附近极短时间（或极短位移）内的_________速度可视为物体在该时刻（或该位置）的________速度（极限法、无限逼近）。小车 导轨 挡光片 光电门 传感器 2．测量：挡光片宽度 Δx 和光学被遮挡的时间 Δt。 3．主要器材：________传感器。 4．实验操作和数据分析 更换宽度分别为 6 cm、4 cm、2 cm、1 cm 的挡光片，使挡光片固定在小车的同一位置，小车从导轨的同一位置由静止释放，记录挡光时间。 实验序号 1 2 3 4 挡光时间内的位移 Δx/cm 挡光时间 Δt/s 平均速度 /(m·s−1) 在相同实验条件下，选择宽度为 1 cm 的挡光片时，由于挡光时间_________，所测得的平均速度可近似为挡光片经过光电门传感器时小车的瞬时速度。 【例 3】 （多选）“用 DIS 测定瞬时速度”的实验装置如图，在小车上固定挡光片，使挡光片的前端与车头齐平，将光电门传感器固定在轨道侧面，垫高轨道的一端。小组成员将小车从该端同一位置由静止释放，获得了如下几组实验数据。挡光片 光电门 轨道 实验次数 不同的挡光片 通过光电门的时间/s 速度/（m·s−1） 第一次 Ⅰ 0.230 44 0.347 第二次 Ⅱ 0.174 64 0.344 第三次 Ⅲ 0.116 62 0.343 第四次 Ⅳ 0.058 50 0.342 则下列说法正确的是（ ） A．四个挡光片中，挡光片 Ⅰ 的宽度最小 B．四个挡光片中，挡光片 Ⅳ 的宽度最小 C．四次实验中，第一次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度 D．四次实验中，第四次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度 【例 4】 【2016学年青浦一模】右图为用 DIS 系统测得的小车做直线运动的 x–t 图，则小车在 BD 段做____________运动，图中 C 点对应的运动状态的瞬时速度大小是________m/s。在与 AB、AC、AD 段对应的平均速度中，最接近小车在 A 点瞬时速度的是______段中的平均速度。 Comment by fj: 匀速，2，B 2016学年青浦一模13C x/m t/s A B D E 2 4 6 2 4 6 O 同步精练 一、选择题 1． 下列叙述中均提到了速度，其中含义为瞬时速度的是（ ） Comment by jing fan: C A．台风中心以 30 km/h 的速度向西北方移动 B．声音在空气中的传播速度约为 3.4×102 m/s C．某运动员在比赛中冲过终点时的速度为 11.6 m/s D．我国铁路经数次提速后列车从上海到北京全程的行驶速度可达 200 km/h 2． （多选）判断下列关于瞬时速度和平均速度的说法中正确的是（ ） A．汽车经过某直线路段的平均速度为 5 m/s，表示该汽车在该路段上每秒的位移均为 5 m B．汽车启动后第 3 s 末的平均速度是 5 m/s C．无限逼近某一位置附件的足够小位移对应的平均速度，可看作质点在这个位置的瞬时速度 D．短跑运动员以 8 m/s 的瞬时速度开始冲刺 3． 在公路的每个路段都有交通管理部门设置的限速标志（如图），这是告诫驾驶员在这一路段驾驶车辆时（ ） A．必须以这一规定速度行驶 B．平均速度大小不得超过这一规定数值 C．瞬时速度大小不得超过这一规定数值 D．汽车上的速度计指示值，有时还是可以超过这一规定数值的 4． 下列说法错误的是（ ） Comment by jing fan: B A．变速直线运动的速度是变化的 B．平均速度即为初末时刻瞬时速度的平均值 C．瞬时速度可看作时间趋于无穷小时的平均速度 D．跳水运动员起跳后，到达最高点的速度为瞬时速度 5． 在用 DIS 测量瞬时速度的实验中，下列说法正确的是（ ） Comment by jing fan: D A．要用到位移传感器、数据采集器、计算机、小车、轨道 B．要用到位移传感器、数据采集器、计算机、小车、轨道、挡光片 C．短时间内的平均速度近似等于此段时间内的瞬时速度 D．要用到光电门传感器、数据采集、计算机、小车、轨道、挡光片 6． 三个质点 A、B、C 的运动轨迹如图，三个质点同时从 N 点从发，同时到达 M 点，则下列说法正确的是（ ） Comment by jing fan: A A．三个质点从 N 到 M 的平均速度相同 B．质点 B 从 N 到 M 的平均速度方向与任意时刻瞬时速度方向相同 C．到达 M 点的速率一定是质点 A 的大 D．三个质点到 M 点的瞬时速度相同 7． （多选）如图，两个人以相同大小的速度同时从圆形轨道的 A 点出发，分别沿 ABC 和 ADE 方向行走，经过一段时间后在 F 点相遇（图中未画出）。从出发到相遇的过程中，描述两个人运动情况的物理量可能相同的是（ ） Comment by jing fan: ABC A．平均速度 B．位移 C．路程 D．瞬时速度 8． 如图，将弹性小球以 10 m/s 的速度从距地面 2 m 处的 A 点竖直向下抛出，小球落地后竖直反弹经过距地面 1.5 m 离的 B 点时，向上的速度为 7 m/s，从 A 到 B 小球共用时 0.5 s，则此过程中（ ） Comment by jing fan: C A．小球发生的位移大小为 0.5 m，方向竖直向上 B．小球速度变化量的大小为 3 m/s，方向竖直向上 C．小球的平均速度的大小为 1 m/s，方向竖直向下 D．小球的平均速率的大小为 8.5 m/s 9． 已知 A、B、C 三物体同时同地出发做直线运动，它们的运动的 x–t 图像如图。在这 20 s 内它们的平均速度和平均速率的大小关系是（ ） Comment by jing fan: Ct/s x/m O 甲 乙 丙 20 A．平均速度 > > ，平均速率相等 B．平均速度和平均速率大小均相等 C．平均速度大小相等，平均速率 ʹ > ʹ = ʹ D．平均速度大小相等，平均速率 ʹ > ʹ > ʹ 10． （多选）如图，为某物体做直线运动的 x – t 图像，则下列判断正确的是（ ） Comment by jing fan: ACDx/m t/s O 8 4 2 4 6 8 A．前 4 s 内的平均速度是 2 m/s B．前 6 s 内的平均速度是 2 m/s C．4 ~ 6 s 的平均速度大小是 2 m/s D．前 8 s 内的平均速度是零 二、填空题 11． 平均速度对应___________的速度，瞬时速度对应__________的运动快慢。（均选填“某一段时间”或“某一时刻”）________速度可精确地描述变速运动的快慢和方向。高速公路限速标记表示______速度不得超过该数值。国产动车组“和谐号”试验时某时刻的车速高达 486.1 km/h，指的是__________速度。（均选填“平均”或“瞬时”） Comment by fj: 某一段时间，某一时刻，瞬时，瞬时，瞬时 2021沪科版练习册1.3.2 12． 测量物体的瞬时速度要用到__________传感器，它的原理是测量极短不透明物体通过光电门时挡光的时间 Δt，再测量出挡光片的宽度 d，利用公式 v = __________计算出这极短过程中的平均速度，在这种情况下，物体的平均速度就可以看作__________速度，所以必须在小车上安装挡光片，并且要使该挡光片的宽度__________（选填“窄”或“宽”）一些。 Comment by jing fan: 光电门，，瞬时，窄 13． 某质点沿半径为 5 m 的圆形轨道以恒定的速率运动，经过 10 s 运动了半个圆周，则该物体做的是________速运动（选填“匀”或“变”），瞬时速度的大小为________m/s，10 s 内的平均速度的大小为__________m/s。 Comment by jing fan: 变，1.57，1 14． 一个做直线运动的物体，前一半位移的平均速度为 v1，后一半位移的平均速度为 v2，则全过程的平均速度为_________；另一个做直线运动的物体，前一半时间内的平均速度为 v1，后一半时间内的平均速度为 v2，则全过程的平均速度为_________。 Comment by fj: ， 2021沪科版练习册1.3.5 三、综合题 15． 假设你是一位身高 1.8 m 的运动员，参加本次校运动会 100 m 比赛。在当天比赛中，在终点处跑道旁边的学校摄影记者用照相机给你拍摄冲线运动，摄影记者使用的照相机的快门（曝光时间）是 s，得到照片后测得照片中人的高度为 2 cm，胸前号码布上模糊部分的宽度为 0.3 cm，试计算你冲线时的瞬时速度。 Comment by jing fan: 根据你的实际身高及相片中的身高可确定相片的比例尺为 1∶90，由此可知运动员在 t = s 时间内的位移 x = 0.3×10−2×90 m = 0.27 m。根据瞬时速度的定义可得，你冲线时的瞬时速度 v = = m/s = 16.2 m/s。 学科网（北京）股份有限公司 $$