1.3 位置变化快慢的描述——速度 课件 -2024-2025学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

第3节 位置变化快慢的描述—速度 第一章 运动的描述 高中物理人教版（2019）必修第一册 汤姆和杰瑞究竟谁比较快呢？ 怎么样比较快慢呢？ 时间：10 S 汤姆猫的位移：30 m 小杰瑞的位移：40 m 谁快谁慢？ 位移：30 m 汤姆猫运动的时间：10 s 小杰瑞运动的时间：5 s 谁快谁慢？ 怎么样比较快慢呢 2.时间相同，比较位移 1.位移相同，比较时间 3.位移时间都不同？ 描述物体运动快慢及方向的物理量——速度 一、运动快慢的比较 物理学中用位移与发生这段位移所用时间之比表示物体运动的快慢，这就是速度。 速度通常用字母v 表示，如果在时间△t内物体的位移是△x，它的速度就可以表示为： 二、速度 1、定义：位移与发生这个位移所用时间的比值。 2、公式： 注意：这里的速度和初中所学速度的含义不完全相同。 3、物理意义：描述物体运动的快慢。 4、单位：国际单位制为m/s，其它单位：km/h。 思考：单位如何换算呢？ 1 m/s = 3.6 km/h 定义理解 1、速度的大小与位移成正比对吗？请举例说明。 2、速度的大小与时间成反比对吗？请举例说明。 ——比值法定义 两辆汽车从某地出发，速度都是20m/s，他们的运动情况完全相同吗？ —— 可能是背道而驰 ！！ 体会：速度仅指出大小是不够的，还必须具有方向_ 5、速度是_矢__量 6、方向：与物体的运动方向相同。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。 针对练习 1、说出下面速度方向并比较大小 v1=5m/s v2=20km/h v3=-8m/s 解答：v1=5m/s和v2=20km/h 方向与规定正方向相同 v3=-8m/s 方向与规定正方向相反 v1<v2<v3 注意：矢量的正负号仅表示方向，比较大小取绝对值，绝对值大的速度大。 二、平均速度 ⒊ 物理意义：描述物体在时间间隔△t内的平均快慢程度。 ⒈ 定义：位移与发生这个位移所用时间的比值，叫做物体在这段时间（或这段位移）内的平均速度。 ⒉ 定义式： 在公式 中，如果时间非常小， 接近于零，表示的是某一瞬间，这时的速度称为 极限思想 探究 瞬时速度 当∆t非常非常小时所得平均速度就可认为质点在A处的瞬时速度： △t 瞬时速度： 运动物体在某一时刻（或某一位置）的速度。 △t △t △t→0 Ｘ/ｍ A 某个位置 可以准确 匀速直线运动是瞬时速度保持不变的运动，在匀速直线运动中平均速度和瞬时速度相等 运动方向 2.速率： （1）定义：瞬时速度的大小 （2）是___量 （3）汽车的速度计显示的是 _____ 3.常说的“速度”，可能指: “平均速度”、“瞬时速度”或“速率” 速率 标 问：平均速度的大小是否也叫平均速率呢？ 在单向直线运动中 大小相等 针对练习 （2019．湖南学业考试）某校教师举行50m往返跑接力比赛，胡老师一次往返用时20s，则他的平均速度是______ m/s平均速率———m/s 提示：物体往返一次位移为x=0，所以平均速度为0。 物体往返一次路程为100m，平均速率是路程与时间的比值。 0 5 对于各种速度或速率，下列说法正确的是( ) A．速率是速度的大小 B．平均速率是平均速度的大小 C．速度是矢量，平均速度是标量 D．平均速度的方向就是物体运动的方向 A 关于瞬时速度和平均速度的理解，下列说法中正确的是( ) A．瞬时速度一直为零，平均速度一定为零 B．瞬时速度一直为零，平均速度可以不为零 C．瞬时速度一直不为零，平均速度一定不为零 D．瞬时速度一直不为零，平均速度可以为零 AD 四、测量纸带的平均速度和瞬时速度 电磁打点计时器 电火花计时器 永久磁铁 限位孔 纸带 线圈 振针 振片 复写纸 两种计时器的比较 操作步骤 固定打点计时器 安装纸带 启动电源，拉纸带，随后立即关闭电源 交流与讨论：为什么先通电，然后才让纸带运动，而不是先让纸带运动后通电？ 1. 测时间（直接测出，电源频率 50 Hz，每隔 0.02 s秒打一个点）。 2. 测位移（直接测出）。 3. 测纸带的速度（间接测出），研究物体的运动。 打点计时器有什么作用？ 1. 判断物体的运动规律 通过研究纸带，间接的反映物体运动情况： 1. 打出的点越密，则运动越慢； 2. 若打出的点间距相等，则物体做匀速直线运动。 2. 测平均速度（一段时间或者一段位移的平均速度） （1）要测的量：某段时间 ，以及对应的位移 （2）关系式： 3. 计算变速直线运动中某点的瞬时速度 O A B C D E F 根据下面这条纸带，如何求 C 点的瞬时速度？ (1) (2) 哪种方法求出的更准确？ 如何测出某个点 E 处的瞬时速度？ D F D F D F 原则：准确性、可行性 可以大致表示 E 点的瞬时速度，D、F 两点离 E 点越近，算出的平均速度越接近 E 点的瞬时速度。然而 D、E 两点间距离过小，则测量误差增大。所以，应该根据实际情况选取这两个点。 【例1】 用打点计时器可测量纸带运动的时间和位移。下面是没有按操作顺序写的不完整的实验步骤，按照你对实验的理解，在各步骤空白处填上适当的内容，然后按实际操作的合理顺序，将各步骤的字母代号按顺序写在空白处。 A.在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线，导线的另一端分别接在低压________(选填“交流”或“直流”)电源的两个接线柱上。 B.把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过________，并压在________下面。 C.用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离Δx。 D.切断电源，取下纸带，如果共有n个清晰的点，则这段纸带记录的时间Δt＝______。 解析　A项中电磁打点计时器应使用低压交流电源；B项中应将纸带穿过电磁打点计时器的限位孔，并压在复写纸的下方；D项中纸带上记录的时间Δt＝(n－1)×0.02 s。合理的实验步骤为BAEDCF 答案　交流　限位孔　复写纸　(n－1)×0.02 s　BAEDCF 课堂练习 1. 打点计时器所用电源的频率为50 Hz，某次实验中得到的一条纸带，用毫米刻度尺测量情况如图所示，纸带在A、C间的平均速度为_______m/s，在A、D间的平均速度为________m/s，B点的瞬时速度更接近于_______m/s。 0. 35 0.42 0.35 利用光电门测速度 【例2】 用如图所示的计时装置可以近似测出气垫导轨上滑块的瞬时速度。已知固定在滑块上的遮光条的宽度为4 mm，遮光条经过光电门的遮光时间为0.04 s。 答案　(1)0.1 m/s　(2)A 五、速度-时间图像 研究方案： 位置 A B C D E △x/m △t/s V/(m/s) 1、从纸带上能看清的点开始，每5个时间间隔取一个测量点（计数点），依次标为A、B、C、D、E。 2、测量包含测量点在内的一小段位移△x，做好记录。 3、测量各段位移对应的时间△t，做好记录。 4、由平均速度公式，求出包含各测量点在内的各小段位移的平均速度，做好记录。 5、以打第一个测量点A作为计时开始，记为t=0，依次记录好各测量点对应的时刻。 6、以包含测量点在内的一小段位移的平均速度作为测量点的瞬时速度，做好记录。 A B C D E 位置 A B C D E 时刻t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 瞬时速度V/(m/s) 0.11 0.15 0.21 0.22 0.21 n 0 1 2 3 4 5 6 7 V m/s 0.05 0.10 0.20 0.30 0.28 0.28 0.46 0.55 0 1 2 3 4 5 6 7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 t/10-1s v/(m·s-1) 用图象表示速度——v-t图 (1)、描绘v-t图 (2)认识图象 v－ｔ图象是反映物体速度随时间变化的规律，横轴表示时间，纵轴表示速度． ① 匀速直线运动的速度图象是一条平行于时间轴的直线． ②变速直线运动的速度图象随时间而变化 Ｏ Ｖ ｔ ① ② ③速度图线与t轴所围成的“面积”的值等于物体的位移 Ｏ Ｖ ｔ t1 t2 Ｏ Ｖ ｔ t1 v0 理解图象 若图象位于时间轴的上方,表示物体运动方向与正方向相同；位于时间轴下方,表示物体运动方向与正方向相反。 Ｏ Ｖ/m﹒s-1 ｔ/s ① ② Ｏ Ｖ ｔ vo 8 -8 应用图线 a.确定某时刻的速度 b.求位移 c.判断运动性质(静止、匀速、变速) d.判断运动的方向(正方向、负方向) Ｏ Ｖ ｔ t1 v1 在图所示的四个图象中,表示匀速直线运动的是( ) s o t A v t o B s t o C v o t D BC s o t 请同学们定性描述下图中表示的物体的运动情况。 A v o t B 板书设计 一、速度 1、比较物体运动快慢的方法：相同时间比较位移；相同位移比较时间。 2、物理学中用位移与发生这段位移所用时间之比表示物体的速度。 3、速度是矢量，它既有大小，又有方向。v的方向是由对应Δt时间内位移Δx的方向决定。 板书设计 3、测量纸带的平均速度和瞬时速度。 三、速度—时间图像 物体运动的速度随时间变化的情况可以用图像来直观表示。 二、平均速度和瞬时速度 1、平均速度：粗略地描述了物体运动快慢程度和方向。 2、瞬时速度：精确地描述了物体运动的快慢程度和方向。 Lavf58.20.100 三．瞬时速度与速率 1．瞬时速度 (1)定义：运动物体经过 的速度，叫瞬时速度，常简称为速度。 (2)物理意义： 的描述物体的运动快慢． (3)瞬时速度是矢量，其方向与物体经过某位置时的 相同． E.接通电源，再用手水平地拉动纸带，在纸带上打下一系列小点。 F.利用公式v＝eq \f(Δx,Δt)计算纸带运动的平均速度。 实验步骤的合理顺序是________________。 如图所示，当滑块在导轨上运动时，光电门利用光敏电阻的特性记录遮光板通过光电门的时间，而遮光板的宽度Δx已知，并且非常小，由于滑块通过光电门的时间Δt非常短，在这段时间内滑块的运动可以近似看作匀速直线运动，所以遮光板通过光电门时的瞬时速度等于遮光板通过光电门时的平均速度，即v＝。 (1)则滑块经过光电门位置时的速度大小为________。 (2)为使eq \f(Δx,Δt)更接近瞬时速度，正确的措施是________。 A.换用宽度更窄的遮光条 B.换用宽度更宽的遮光条 C.提高测量遮光条宽度的精确度 D.使滑块的释放点更靠近光电门 解析　(1)v＝＝＝0.1 m/s。 (2)瞬时速度表示运动物体在某一时刻(或经过某一位置时)的速度，当Δt→0时，eq \f(Δx,Δt)可看成物体的瞬时速度，Δx越小，Δt也就越小，选项A正确，B错误；提高测量遮光条宽度的精确度，不能减小Δt，选项C错误；使滑块的释放点更靠近光电门，滑块通过光电门时的速度可能更小，时间更长，选项D错误。 $$