内容正文:
第3节 位置变化快慢的描述——速度
新课知识学习
对应训练
1.CD 匀速直线运动是速度大小和方向都不变的运动,A中只注重了大小而忽略了方向,故A错误;匀速直线运动的速度与Δx、Δt均无关,故B错误;速度的定义式对任何运动都是成立的,速度是描述物体位置变化快慢和方向的物理量,故C、D正确。
2.C “区间测速”测的是平均速率,故A错误;“20 km”指的是路程,故B错误,C正确;车辆过此路段用时15 min,则平均速率为== km/h=80 km/h<120 km/h,可知车辆不超速,故D错误。
课时达标演练
1.B 平均速率是路程与时间的比值,平均速度是位移与时间的比值,概念不同,故A错误;瞬时速率是指瞬时速度的大小,故B正确;火车以速度v经过某一段路,v是指平均速度,故C错误;子弹以速度v从枪口射出,v是指瞬时速度,故D错误。故选B。
2.A 根据平均速度的定义式有== m/s=9.27 m/s,故选A。
3.B 标准泳池50 m,男子自由泳100米,表明运动员运动过程有一个来回,总位移为0,则平均速度为0,故A错误;平均速度等于总位移与总时间之比,可知若该运动员在某1 s内的平均速度是2.50 m/s,则他在这1 s内的位移一定是2.50 m,故B正确;若该运动员在某段时间内的平均速度是2.50 m/s,由于在该段时间内某一个1 s内是否存在往返运动过程,可知他在任意1 s内的位移不一定是2.50 m,故C错误;该运动员在某时刻的速度是2.50 m/s,该速度是瞬时速度,描述的是该时刻的运动快慢,不能确定任意1 s内的运动快慢,即他在任意1 s内的位移不一定是2.50 m,故D错误。
4.B 以墙壁为坐标原点,则足球从被踢出到运动至B点的位移为x=-2.0 m-m=-1.2 m,平均速度为==-0.6 m/s,故选B。
5.D 设OB =r,则转动半周时,由几何关系知,A球位移大小为xA=4r,B球位移大小为xB=2r,因为平均速度为=,时间相等,但两者位移大小不相等,且可知A的平均速度大于B球的平均速度,故A、B错误;转动一周时,两球位移大小均为零,则平均速度均为零,故C错误,D正确。
6.D 三个质点同时从N点出发,同时到达M点,说明运动时间相同;平均速度等于位移与时间的比值,由于位移与时间都相等,故平均速度相同,故A错误;平均速率等于路程与时间的比值,由于时间相等,路程不等,故平均速率不相等,故B错误;虽然时间相等,但A到达M点时A的瞬时速率无法确定,故C错误;平均速率等于路程与时间的比值,由于时间相等,A的路程最大,故A的平均速率最大,故D正确;故选D。
7.C 平均速度是指物体在一段时间或者是在某一段路程的速度,根据平均速度公式计算即可;设全程的位移为2x,则前一半位移所用时间为t1=,后一半位移所用时间为t2=,故全程的平均速度为v==≈26.7 m/s,故C正确。
8.CD 由速度公式v=可知,物体速度的大小由位移和时间共同决定,所以A、B错误,C正确;速度是描述物体运动快慢的物理量,D正确。
9.AD 根据图示,甲、乙、丙三组的位移相同,运动时间相同,所以三组平均速度的大小相同;甲组的路程最大,所以甲组的平均速率最大,乙组的最小,选项A、D正确。
10.ACD 速度是矢量,其正、负号表示的是方向,不表示大小,所以A、C正确,B错误;两质点向相反的方向运动,10 s时甲的位移为20 m,乙的位移为-40 m,所以两质点相距60 m,D正确。
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第3节 位置变化快慢的描述——速度
知识点一 速度
1.物理意义:表示物体位置变化快慢的物理量。
2.定义式:v=。
3.单位:国际单位制中是米每秒(m/s或m·s-1),常用单位还有千米每小时(km/h)、厘米每秒(cm/s)。
4.物理意义:速度是表示物体运动快慢的物理量,速度越大,表示物体运动得越快,其位置变化也越快。
5.矢量性:速度是矢量,不但有大小,而且有方向,速度的方向就是物体运动的方向。
[典题例析]
【例1】 (2024·江西卷)一质点沿x轴运动,其位置坐标x与时间t的关系为x=1+2t+3t2(x的单位是m,t的单位是s)。关于速度及该质点在第1 s内的位移,下列选项正确的是( )
A.速度是对物体位置变化快慢的描述;6 m
B.速度是对物体位移变化快慢的描述;6 m
C.速度是对物体位置变化快慢的描述;5 m
D.速度是对物体位移变化快慢的描述;5 m
【解析】 速度是描述物体运动快慢的物理量,即物体的空间位置随时间变化的快慢,B、D错误;根据x与t的关系式可知,t=0时,质点位于x=1 m处,t=1 s时,质点位于x=6 m处,因此质点在第1 s内的位移为5 m,A错误,C正确。
【答案】 C
[对应训练]
1.(多选)关于速度,下列说法正确的是( )
A.速度大小不变的直线运动是匀速直线运动
B.物体做匀速直线运动时,速度v与运动的位移Δx成正比,与运动时间Δt成反比
C.公式v=适用于任何运动形式
D.速度是表示物体运动快慢和方向的物理量
知识点二 平均速度和瞬时速度
1.平均速度
(1)定义:在变速直线运动中,位移Δx跟发生这段位移所用时间Δt的比值叫作变速直线运动的平均速度。
(2)公式:v=。
(3)物理意义:粗略地描述物体运动的快慢。
2.瞬时速度
(1)定义:物体在某一时刻(或经过某一位置)的速度叫作瞬时速度。
(2)物理意义:精确地描述物体运动的快慢。
(3)瞬时速度和平均速度的关系:当时间Δt非常小时,就可以认为平均速度=表示的是物体的瞬时速度。
(4)初中学到的匀速直线运动,就是瞬时速度不变的运动。
[典题例析]
【例2】 (多选)如图所示,小明骑自行车由静止沿直线运动,他在第1 s内、第2 s内、第3 s内、第4 s内通过的位移分别为1 m、3 m、5 m、6 m,则( )
A.他在4 s末的瞬时速度为4 m/s
B.他在第2 s内的平均速度为3 m/s
C.他在4 s内的平均速度为3.75 m/s
D.他在1 s末的速度为1 m/s
【解析】 根据题意可知每秒时间内的位移的大小,不能确定具体的运动情况,所以不能确定瞬时速度的大小,所以A、D错误;第2 s内的位移大小为3 m,时间为1 s,所以第2 s内的平均速度为3 m/s,所以B正确;4 s内的位移大小为15 m,时间为总时间,即4 s,所以在4 s内的平均速度为 m/s=3.75 m/s,所以C正确。
【答案】 BC
[对应训练]
2.高速公路“区间测速”的原理是通过测量车辆经过两个监控点之间的时间来判断是否超速。如图所示为某20 km路段的区间测速标志,该路段限速120 km/h。则( )
A.“区间测速”测的是瞬时速度
B.“20 km”指位移
C.“20 km”指路程
D.车辆过此路段用时15 min属于超速
一、单项选择题
1.下列说法正确的是( )
A.平均速率即为平均速度的大小
B.瞬时速率是指瞬时速度的大小
C.火车以速度v经过某一段路,v是指瞬时速度
D.子弹以速度v从枪口射出,v是指平均速度
2.假定运动员在起跑后10 m处的速度是8 m/s,到达终点时的速度是9.6 m/s,则他在全程的平均速度约为( )
A.9.27 m/s B.9.6 m/s
C.8 m/s D.4.8 m/s
3.(2025·安徽宣城检测)在2024年巴黎奥运会的50 m标准泳池里,8月1日,我国运动员以46秒40的成绩获得奥运会男子100米自由泳冠军,为中国游泳队首夺该项目奥运会金牌,并打破自己保持的世界纪录。关于该运动员在男子100米自由泳的比赛过程中,下列说法正确的是( )
A.在该过程中,该运动员的平均速度约为2.16 m/s
B.若该运动员在某1 s内的平均速度是2.50 m/s,则他在这1 s内的位移一定是2.50 m
C.若该运动员在某段时间内的平均速度是2.50 m/s,则他在任意1 s内的位移一定是2.50 m
D.若该运动员在某时刻的速度是2.50 m/s,则他在任意1 s内的位移一定是2.50 m
4.(2025·河北保定检测)如图所示,小李从水平地面上的A点将足球正对着竖直墙壁向右贴地踢出,足球经过0.4 s撞上墙壁,被墙壁反弹后(足球与墙壁接触时间可忽略不计)经1.6 s运动至B点。已知A、B点到竖直墙壁的距离分别为0.8 m、2.0 m,足球可视为质点,取水平向右为正方向,则足球从被踢出到运动至B点的平均速度为( )
A.1.4 m/s B.-0.6 m/s
C.-1 m/s D.1 m/s
5.如图所示,A、B两球用轻杆连接,绕过O点垂直于纸面的轴转动,OA =2OB,则( )
A.转动半周的过程中,A、B两球位移相等
B.转动半周的过程中,A的平均速度小于B球的平均速度
C.转动一周的过程中,A的位移大于B的位移
D.转动一周的过程中,A、B平均速度相同
6.如图是三个质点A、B、C的轨迹,三个质点同时从N点出发,同时到达M点,下列说法正确的是( )
A.三个质点从N到M的平均速度不相同
B.三个质点从N到M的平均速率相同
C.到达M点时A的瞬时速率最大
D.从N到M过程中,A的平均速率最大
7.做单向变速直线运动的物体,在前一半位移内的平均速度是20.0 m/s,后一半位移内的平均速度是40.0 m/s,则在全程的平均速度是( )
A.30.0 m/s B.25.7 m/s
C.26.7 m/s D.32.7 m/s
二、多项选择题
8.关于物体运动快慢的比较,以下判断正确的是( )
A.物体在运动中所用的时间越少,速度就越大
B.通过的位移越长,则速度就越大
C.通过相同的位移所用的时间越多,速度就越小
D.速度越大的物体,运动得越快
9.某班同学去参加野外游戏。该班同学分成甲、乙、丙三个小组,同时从营地A出发,沿各自的路线搜寻目标,要求同时到达营地B,上图为其运动轨迹。则关于他们的平均速度和平均速率的说法正确的是( )
A.甲、乙、丙三组的平均速度大小相同
B.甲、乙、丙三组的平均速率大小相同
C.乙组的平均速度最大,甲组的平均速度最小
D.乙组的平均速率最小,甲组的平均速率最大
10.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、负号的意义是表示运动的方向
D.若甲、乙两质点同时由同一点出发,则10 s时,甲、乙两质点相距60 m
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