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 新知导入 比较物体运动的快慢,你还记得初中有哪些方法吗? 生活和科学研究中经常需要知道物体运动的快慢和方向,不同的运动,快慢程度并不相同。 初中所学的速度与高中所学的速度完全相同吗? 新知讲解 一、速度 1、比较物体运动快慢的方法 (1)相同时间比较位移 相同时间内,位移越大,物体运动越快。 (2)相同位移比较时间 3min 3min30s 思考讨论:如果时间和位移都不同,怎样比较物体运动快慢呢? 相同的位移,所用时间越短的物体运动的越快。 怎样描述物体运动的快慢呢? 1.鸵鸟10s钟跑了200m 2.人60s钟跑了600m 3.高铁1s钟跑了200m 谁跑的快? 鸵鸟: 200m 10s 人: 600m 60s 高铁: 200m 1s =20m/s =10m/s 2、速度 (1)定义:位移与发生这段位移所用时间的比值 x t v = —— (2)定义式: (3)单位:米每秒(m/s)、千米每时(km/h)、厘米每秒(cm/s)等。 (4)物理意义:描述物体运动快慢的物理量 (5)速度是矢量,它既有大小,又有方向。 a b c 运动一圈V=0 d 运动半圈V=2R/t 方向:沿直径由a指向c 1、 平均速度 (1)定义:物体在时间 t内运动的平均快慢程度(物体运动的位移与发生这个位移所用的时间的比值),叫作平均速度。 (2)定义式: x t v = —— (3)物理意义:粗略地描述了物体运动快慢程度和方向;平均速度大,物体运动快,反之慢。 (4)平均速度是矢量,方向由位移的方向决定,它的大小表示这段时间内运动的快慢。 注意: ①平均速度必须指明那段时间或哪段位移。 ②平均速度不考虑运动过程的细节问题,只考虑初末位置及整个过程的运动时间问题。 例1、一个物体沿着一个圆周运动,圆的半径为5m,物体从A点出发经过5s第一次到达B点,那么在这段时间内物体的平均速度多大?方向如何? A B 切记:平均速度的方向就是物体的位移方向! 思考:用什么描述人跑操场一圈的平均运动快慢? 2、平均速率 (2)公式: (1)定义:物体运动的路程与所用时间的比值。 说明: 平均速率是一个标量,只考虑运动的快慢,不考虑方向的问题! ② 切记:平均速率和平均速度是两个完全不同的概念。 平均速率不一定是平均速度的大小! 例2、某人爬山,从山脚爬上山顶,然后又从原路返回到山脚,上山的平均速率为v1,下山的平均速率为v2,求往返的平均速度的大小和平均速率. 【答案】0; 思考讨论:平均速度描述物体在一段时间内运动的平均快慢程度及方向。那么,怎样描述物体在某一时刻运动的快慢和方向呢? t (t+ t ) 可用时刻 t 到 t + t 一小段时间内的平均速度 来代替时刻 t 物体的速度, t 越小,运动快慢的差异就越小。当 t 非常非常小时,运动快慢的差异可以忽略不计,就可认为是t时刻的速度(极限思想法)。 x t v = —— x 14 3、瞬时速度 (1)定义:物体经过某一位置或在某一时刻的运动快慢程度就是瞬时速度。 (2)瞬时速度精确地描述了物体运动的快慢。 (3)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,平均速度与瞬时速度相等。 (4)瞬时速度是矢量,方向是物体的运动方向。 汽车速度计不能显示车辆运动的方向,它的示数实际是汽车的速率。 注意:日常生活中说到的“速度”,有时是指速率,要根据上下文判断。 4、瞬时速率 物理学中把瞬时速度的大小叫作瞬时速率,简称速率。速率是标量。 1、如图所示为某物体的s—t图像,在第1s内物体的速度是————,从第2s至第3s内物体的速度是——,物体返回时的速度是————,4s内通过的路程是———,位移是———,4s内物体的平均速度是——————。 1m/s 0 -3m/s 4m -2m -0.5m/s t/s s/m 2.(2022 福建省宁德第一中学高一开学考试)如图所示,物体沿ABCDE轨迹的箭头方向运动,在AB、ABC、ABCD、ABCDE四段轨迹上运动所用的时间分别是1s、2s、3s、4s。下列说法正确的是( ) A.物体在ABC段的平均速度大小为 B.物体在4s内的平均速度大小为0.75m/s C.CD段的平均速度等于DE段的平均速度 D.物体在B点的瞬时速度等于ABC段的平均速度 B [第二课时] 实验:测量纸带的平均速度和瞬时速度 每隔 0.1 s 的平均速度纸带示意图 0.1s x 0 1 2 3 测量纸带的平均速度和瞬时速度 注意:计时点和计数点 1、测量平均速度 图中A、B、C、D、E、F、G为相邻的计数点,相邻计数点中间有四个点未画出 根据 x 和 t 计算纸带在相邻计数点间的平均速度 v。 2、测量瞬时速度 A F B F D F “平均速度法”求瞬时速度 x1 x2 T T D E F 方法:测量包括该点在内的相邻两点间的位移和时间,用这两点间的平均速度代替该点的瞬时速度。 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 2、如图为一条纸带打上点后的情况,已知A、B、C、D四个点中,A点最先打出,D点最后打出,由图可知,A B阶段纸带做————运动,B C阶段很接近————运动,C D阶段则做————运动,A B、B C和C D三个阶段中的平均速度大小依次为_m/s、———m/s和————m/s。已知交流电源的频率为50 Hz。 加速 匀速 减速 1.8 5 5.25 ∆ 五、测速率 1.光电门: 2.打点计时器: V= 挡光时间t 遮光条宽度d 1、利用如图所示装置可以测量滑块从木板上下滑时通过光电门的速度。图中 M 是水平桌面, PO 是木板,1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门(与之连接的两个光计时器没有画出)。让滑块从木板的顶端滑下,光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为 和 。小滑块的宽度为0.5cm,则滑块通过光电门1的速度 V1= 滑块通过光电门2的速度V2= 。(结果保留两位有效数字) 0.10 m / s 0.25 m / s [第三课时] 位移-时间图像 物体做匀速直线运动V=5m/s 在直角坐标系中以时刻t为横轴,以位置x为纵轴,将表格中的各个坐标画入到坐标系中.其上的图线就是位移—时间(x-t)图像。从x-t图像可以直观地看出物体在不同时间内的位移。 1 0 5 15 10 25 20 4 3 2 5 x/m 匀速直线运动:任意相等的时间内,物体的位移都相等的直线运动。 公式: 匀速直线运动的图线为一条倾斜直线 x t 一条倾斜的直线(斜率不变) t / s t / s t / s x / m x / m x / m 1 3 1 2 4 2 5 9 t / s t / s t / s x / m x / m x / m 2 -3 2 -3 -5 2 4 -6 总结:向上倾斜,沿X轴正方向运动 向下倾斜,沿X轴负方向运动 想一想 A、B谁的速度更大? 图像的斜率表示速度,斜率越大的速度越大。 斜率为0,表示物体_。 0 t1 x1 A t/s x/m x2 B 斜率KA=x1/t1 斜率KB=x2/t1 静止 斜率为正,速度为正,表示物体向正方向运动;反之向负方向运动。 x-t 图象—图线中斜率的物理意义 评 4 -4 2 4 t / s x / m 问:是往返还是单方向运动? t / s x / m ①物体运动的位移怎样变化? ②时间间隔相等,对应的位移的变化量相等吗? ③物体在做匀速直线运动吗? 【特别提醒】x-t 图象描述物体的位移随时间的变化规律,并不是物体运动的轨迹。x-t 图象只能描述直线运动 倾斜的直线表示质点做匀速直线运动,曲线表示质点做变速直线运动。 做曲线上某点的切线,这点切线的斜率就表示物体在这一时刻的瞬时速度; 随着时间的延续,这些切线越来越徒,斜率越来越大。 x-t 图象—描述变速直线运动 评 o x t x1 x2 x3 x4 t1 t2 t3 t4 t’ t x x’ 下列x-t图像描述的是什么样的运动呢? x/m 0 t/s t x 问题思考 0 -x x/m t/s t x 评 t / s x / m t / s x / m 拐点: 1 2 6 10 出现拐点是速度发生变化,可能是大小变或者方向变或者大小方向均变化 一质点的—图像如图所示。 ⑴试定性说明质点速度变化情况; ⑵求BC段质点的平均速度; ⑶若已知D点的横坐标是1.25,纵坐标是4,求 1.25s 末质点的瞬时速度。 1.25 D 【练习】 检 作业布置 课后练习和同步练习 (1)某点瞬时速度的测量:利用v=eq \f( x, t),其中 x为包含待测点的较近的一段距离。 $$