3.位置变化快慢的描述—速度（教学课件）物理人教版2019必修第一册

第一章 运动的描述 人教版（2019）必修 第一册 3.位置变化快慢的描述—速度 目录 学习目标 重点难点 课堂导入 探究新知 课堂小结 课堂练习 布置作业 1 2 3 4 5 6 7 2 01 02 03 04 物理观念 1.知道速度的定义及意义； 2.理解平均速度与瞬时速度的区别和联系 科学思维 初步体会极限法在研究物理问题中的应用和意义。 科学探究 通过打点计时器测平均速度和瞬时速度。 科学态度与责任 明确对物体速度的研究不能仅仅停留在初中的局限性概念上，重新认识问题，全面认识问题，这才是积极的科学研究的态度 学习目标 教学重点 教学重点 理解平均速度与瞬时速度的区别和联系。 会使用打点计时器测量平均速度和瞬时速度。 重点难点 课堂导入——思考与讨论 1.运动员在100m比赛过程中，运动员同时出发，他们是否同时到达终点？ 2.他们不同时到达终点，说明了什么？我们应该用哪个物理量来描述这种不同？ 3.根据我们初中学习，速度的定义是什么？ 课堂导入——观察与思考 01 PART 01 第一部分 速度 探究新知 7 1.运动员在100m比赛过程中，运动员同时出发，经过长短相同的路径，不同时到达终点，这段时间内运动员们位置变化的快慢相同吗？运动的方向相同吗？ 2.有两辆车从同一地点同时沿直线出发，一辆向东开，一辆向南开，路程与时间的比都是20m/s，你认为它们的运动相同吗？位置变化相同吗？ 探究新知——思考与讨论 4.通过以上三点的分析，我们研究物体运动的快慢，很多时候要研究物体的位置随时间变化的快慢，此时应如何定义速度呢？ 3.有两辆车从同一地点同时出发，经过长短不同的路径，同时到达一个终点，这段时间内两辆车位置变化的快慢相同吗？ 探究新知——思考与讨论 3.物理意义：描述物体运动的快慢（或描述物体位置变化的快慢）。 4.单位：国际单位制为m/s或m•s-1； 其它单位：km/h或km•h-1 1.定义：位移与发生这个位移所用时间的比值。 5.矢量性 2.公式： ①v的方向是由对应Δt时间内位移Δx的方向决定 ②正号表示与规定的正方向相同 ③负号表示与规定的正方向相反 探究新知 【例1】关于速度的定义式，以下叙述不正确的是（    ） A．物体做匀速直线运动时，速度v与运动的位移成正比，与运动时间成反比 B．速度v的大小与运动的位移和时间都无关 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 探究新知——典例解析 A 探究新知——典例解析 【答案】A 【详解】A．物体做匀速直线运动时，物体的速度大小和方向不变，A错误，符合题意； B．为速度的定义式，速度v的大小与运动的位移和时间都无关，B正确，不符合题意； C．速度定义式适用于任何运动，C正确，不符合题意； D．速度是表示物体运动快慢及方向的物理量，D正确，不符合题意。 故选A。 1.观察上面三幅截图，我们说取得冠军的运动员跑的快，那么这位运动员在100m全程中的每个位置跑的都是最快的吗？ 2.对运动员的速度，我们应该怎样理解才更为准确？ 探究新知——思考与讨论 02 PART 02 第二部分 平均速度和瞬时速度 探究新知 14 1.平均速度 (3)物理意义：粗略地描述物体在某段时间内的平均快慢程度。 (1)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。 (2)公式： (4)方向：与某段时间内位移的方向一致。 (5)注意：计算物体的平均速度时必须指明物体是在哪段时间内或哪段位移上的平均速度。 探究新知 思考与讨论 1.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？ 2.我们是否可以用由t到t+∆t一小段时间内的平均速度来替代某时刻t的速度呢？如果可以，我们应该如何做呢？ (1)定义：运动物体在某一时刻（或某一位置）的速度，叫做瞬时速度。 (3)物理意义：精确地描述物体运动的快慢。 (2)当△t 非常非常小，△x/△t 就可以看做某时刻（或某位置）的瞬时速度。 (4)方向：这一时刻物体的运动方向。 2.瞬时速度 极限思想 探究新知 (6)瞬时速度的大小叫做速率，为一标量。 (5) 在匀速直线运动中，平均速度等于瞬时速度。 2.瞬时速度 探究新知 2.瞬时速度 (7)平均速度与瞬时速度的区别与联系 平均速度 瞬时速度 区别 反映一段时间内物体运动的平均快慢程度和方向 精确描述物体运动的快慢及方向 对应一段时间(位移)，是过程量 对应某一时刻(位置)，是状态量 方向与位移的方向相同，与运动方向不一定相同 方向就是该时刻物体的运动方向，不一定与位移方向相同 共同点 都是矢量，单位都是m/s 联系 瞬时速度就是平均速度在时间趋于零时的极限值 探究新知 2.瞬时速度 (8)在x-t图像中认识平均速度与瞬时速度 ①在数学一次函数y＝kx+b所对应的图像中，用斜率表示图线倾斜程度大小，公式中的K值即为直线的斜率。 x A B y2 y1 x2 x1 Δx Δy y ②斜率的定义： 探究新知 2.瞬时速度 (8)在x-t图像中认识平均速度与瞬时速度 x/m 400 300 200 100 0 5 10 15 20 t/s A B ③x-t图像的斜率意义： 1）代表物体某段时间内的平均速度； 2）若斜率恒定，速度不变，物体做匀速直线运动； 探究新知 (8)在x-t图像中认识平均速度与瞬时速度 2.瞬时速度 x/m 400 300 200 100 0 5 10 15 20 t/s A B 若物体做变速直线运动，x-t图像如图所示，过A点的割线AB的斜率反映是AB段内的平均速度，显然与5s时的瞬时速度差异较大。缩短了与A点的时间间隔割线AC，其斜率反映的平均速度更接近5s时的瞬时速度，进一步缩短时间间隔，趋近于0，过A点的切线斜率就准确反映了5s的瞬时速度。 C 探究新知 (1)定义：路程与发生这段路程所用时间的比值。 (2)公式： (3)平均速率为一标量。 3.平均速率 探究新知 3.平均速率 (4)平均速度和平均速率的区别与联系 项目 平均速度 平均速率 定义 位移与时间的比值 路程与时间的比值 意义 粗略描述质点运动的快慢和方向 仅表示质点运动快慢 标矢性 矢量 标量 联系 (1)都是描述物体运动快慢的物理量，单位相同 (2)平均速度的大小一般小于平均速率，仅单向直线运动时，两者的大小才相等 探究新知 【例2】汽车仪表盘以及公路上的标志牌如图甲、乙、丙所示，则下列说法正确的是（　　） A．表盘甲转速值为1000，其单位为m/s B．表盘乙显示了汽车的瞬时速率 C．限速牌中“55km/h”表示的是平均速度大小 D．路牌中“2.5km“表示的是位移 探究新知——典例解析 B 探究新知——典例解析 【答案】B 【详解】A．表盘甲转速值为1000，其单位为n/s，故A错误； B．表盘乙显示了汽车的瞬时速率，故B正确； C．限速牌中“55km/h”表示的是最大速度大小，即瞬时速度，故C错误； D．路牌中“2.5km“表示的是路程，故D错误。 故选B。 03 PART 03 第三部分 测纸带平均速度和瞬时速度 探究新知 27 1.测量平均速度 (1)实验思路： ①用手拉通过打点计时器的纸带时，纸带运动确定时间内的位移信息就被记录下来。 ②测出纸带计数点间的位移Δx 和所用的时间Δt，就可以算出平均速度。 探究新知 探究新知 1.测量平均速度 (2)数据收集处理： 位置 0 1 2 3 4 …… x/m ∆x/m ∆t/s v/(m/s) 探究新知 2.测量瞬时速度 (1)实验思路： ①如果不要求很精确，用这个平均速度粗略地代表某个计数点的瞬时速度，也未尝不可。 ②如果要求更为精确，可以把包含某个计数点在内的间隔取得小一些，那么时间 Δt 就会变短，用两点间的位移 Δx 和时间 Δt 算出的平均速度代表纸带在该计数点的瞬时速度，就会精确一些。 探究新知 E点的瞬时速度如何测量？ 测离E点较近的D、F 两点位移Δx，算出的平均速度越接近 E 点的瞬时速度。但D、F两点间距离过小，测量误差会增大，实际要根据需要及所用仪器的情况综合考虑。 2.测量瞬时速度 探究新知 2.测量瞬时速度 (2)数据收集处理： 位置 0 1 2 3 4 …… x/m ∆x/m ∆t/s v/(m/s) 探究新知 【例3】在实验中，某同学得到一条打点清晰的纸带如图所示，要求测出D点的瞬时速度。本实验采用包含D点在内的一段间隔中的平均速度来粗略地代表D点的瞬时速度，下列几种方法中最准确的是（　　） A．＝vD，Δt1＝0.14s B．＝vD，Δt2＝0.06s C．＝vD，Δt3＝0.1s D．＝vD，Δt4＝0.04s 探究新知——典例解析 D 探究新知——典例解析 【答案】D 【详解】求D点的瞬时速度，最准确的应是用包含该点且与该点相邻的两点之间的平均速度来表示，又CE间的时间间隔应为0.04s。故选D。 04 PART 04 第四部分 速度—时间图像 探究新知 36 1.图像绘制 (1)以时间t为横轴，速度v为纵轴建立平面直角坐标系； (2)根据自己算出的是手拉纸带的v、t，数据在坐标系中描点； (3)用一条平滑的曲线描出这些点，曲线所反映的情况就是速度v随时间t变化的情况。 探究新知 1.图像绘制 探究新知 2.速度时间图像的物理意义：直观地反映了速度随时间变化的情况。 3.注意：①速度时间图像并不表示物体运动的轨迹，且只能描述直线运动，因为在速度时间图像中速度只有正、负两个方向。 ②图线在t轴上方速度方向为正，图线在t轴下方速度方向为负。 探究新知 【例4】某同学做“用打点计时器测速度”的实验，利用打出的一条纸带画出的速度图象如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．电磁打点计时器使用的是直流电源 B．如果纸带上打出的点迹不均匀，则点迹密集的地方表示速度较大 C．当电源频率是时，打点计时器每隔0.02s打一个点 D．由图象可看出物体做匀速直线运动 探究新知——典例解析 C 探究新知——典例解析 【答案】C 【详解】A．电磁打点计时器使用的是交流电源，故A错误； B．如果纸带上打出的点迹不均匀，则点迹密集的地方表示速度较小，故B错误； C．当电源频率是时，打点计时器每隔0.02s打一个点，故C正确； D．由图象可看出物体的速度随时间而改变，所以物体不是做匀速直线运动，故D错误。 故选C。 05 PART 05 第五部分 借助传感器与计算机测速度 探究新知 42 探究新知 课堂小结 速度 平均速度 瞬时速度 平均速率 测纸带平均速度和瞬时速度 v-t图像 1．关于速度的定义式，以下叙述正确的是（　　） A．速度v的大小与运动的位移和时间都无关 B．物体做匀速直线运动时，速度v与运动的位移成正比，与运动时间成反比 C．速度大小不变的运动是匀速直线运动 D．，因为，所以 课堂练习 A 课堂练习 【答案】A 【详解】A．是速度的定义式，但速度v的大小与运动的位移和时间都无关，故A正确； B．物体做匀速直线运动时，速度保持不变，故B错误； C．速度大小不变的运动，如果速度方向发生变化，则不是匀速直线运动，故C错误； D．速度是矢量，负号表示速度的方向与正方向相反，所以，则速度的大小小于速度的大小，故D错误。 故选A。 2．2024年巴黎奥运会皮划艇静水女子200米单人划艇项目决赛中，三明市大田选手林文君以45秒23的成绩获得了第7名。林文君在比赛中（　　） A．位移大于200米 B．路程小于200米 C．平均速度约为 D．某时刻瞬时速度可能达到 课堂练习 D 课堂练习 【答案】D 【详解】AB．200米单人划艇项目决赛中，林文君做单向直线运动，则位移大小和路程都等于200m，故AB错误； C．平均速度大小为故C错误； D．若林文君做的是初速为零的匀加速直线运动，由可知最大速度为8.8m/s，故比赛中，林文君某时刻瞬时速度可能达到，故D正确。 故选D。 3．图为汽车速度计。当汽车变速运动时，某时刻表盘上的指针指向某一数值，该数值表示汽车的（　　） A．平均速度 B．平均速率 C．瞬时速度 D．瞬时速率 课堂练习 D 课堂练习 【答案】D 【详解】数值代表某时刻的速度，为瞬时速率。 故选D。 4．“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”从着陆点处出发，经过46天到达处，行驶路程为585米；又经过46天，到达处，行驶路程为304米。已知间和、间的直线距离分别约为463米和234米，则火星车（　　） A．从处行驶到处的路程为697米 B．从处行驶到处的位移大小为889米 C．从处行驶到处的平均速率约为10米/天 D．从处行驶到处的平均速度大小约为10米/天 课堂练习 D 课堂练习 【答案】D 【详解】A．路程为运动轨迹的长度，从处行驶到处的路程为 故A错误； B．位移大小为始末位置的直线距离，由题意可知，从处行驶到处的位移大小一定小于889米，故B错误； C．从处行驶到处的平均速率约为故C错误； D．从处行驶到处的平均速度大小约为故D正确。 故选D。 5．如图所示，这是用手拉动纸带通过打点计时器得到的点迹，已知打点计时器所使用电源的周期为T，要计算打点计时器打E点时纸带的瞬时速度，下列做法中误差最小的是（　　） A．测量出A，I两点间的距离x，利用平均速度的公式，得出 B．测量出B、H两点间的距离x，利用平均速度的公式，得出 C．测量出C，G两点间的距离x，利用平均速度的公式，得出 D．测量出D、F两点间的距离x，利用平均速度的公式，得出 课堂练习 D 课堂练习 【答案】D 【详解】由平均速度的定义式 可知，当Δt无限趋近于零时，平均速度就等于瞬时速度。所以时间越短，平均速度越接近于瞬时速度，误差越小，D正确，ABC错误。 故选D。 布置作业 1.认真阅读课本本节内容，并完成课后“练习与应用”； 2.完成分层作业。 谢谢聆听 谢谢聆听 Lavf58.12.100 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.73 $$