内容正文:
第二章 机械运动
第四节 平均速度
(1)你能否利用速度公式计算得到比赛中刘翔的速度?
(2)刘翔在整个比赛过程中的速度是一成不变的吗?
(3)这样计算出来的结果表示的物理意义是什么?
2004年刘翔在雅典奥运会男子110米栏项目中以12.91s的成绩夺冠。
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新课引入
如果物体沿直线运动,并且速度保持不变,那么这种运动称为匀速直线运动。
我们可以通过画出路程随时间变化的关系图像(s-t图像)来反映物体的运动情况。下图中的斜线表示一个物体以5m/s的速度沿直线运动时,它的路程随时间变化的关系图线。
1.图像中斜线上的某点,如(4s,20m)的物理意义是什么?
2.图像中斜线反映出路程随时间如何变化?
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一、匀速直线运动
1.一物体做匀速直线运动,速度为4m/s,在图中作出它的s-t图像。
2.比较两条图线,你发现它们有怎样的关系?
3.你能通过图线直观地判断出哪个物体运动的速度较大吗?
交流讨论:
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一、匀速直线运动
总结:理想的匀速直线运动在实际中并不常见。如果物体在运动过程中速度变化不大,并且通过的路径近似是直线,可以把物体的运动近似看作匀速直线运动。匀速直线运动是一种理想化的模型。这是物理学中简化问题的一种理想化的处理方法。
你能列举出生活中的匀速直线运动吗?
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一、匀速直线运动
乘坐自动扶梯
上楼的运动
高铁在平直路线
上的定速巡航
运动员的100米赛跑
飞机着陆后在跑道上滑行
汽车在平直公路上行驶
运动员的50米游泳
在现实生活中,匀速直线运动并不常见,更多的是变速运动,如下图所示的运动。
变速运动中,速度在不断地变化,我们怎样描述这些运动的快慢呢?
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二、平均速度
1.概念
在这些情况下,我们可以用平均速度来描述物体运动的快慢。
它表示的是物体在某一段时间内(或某一段路程内)运动的快慢程度。
用表示平均速度,s表示路程,t表示时间。则平均速度的公式为 。
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二、平均速度
2023 年 5 月,大连湾海底隧道正式通车。它是我国北方地区首条大型跨海沉管隧道,对于解决城市交通不畅、拓展城市发展空间、推动大连湾两岸一体化发展具有重要意义。大连湾海底隧道的海底沉管隧道段长 3 km,
设计速度为 60km / h。
某汽车从人民东路开始,经过3min行驶2.1km后,进入海底沉管隧道段,再经过4min驶出海底沉管隧道。求汽车在海底沉管隧道段和全程的平均速度各是多少千米每时。
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二、平均速度
2.例题
分析:要求出某段路程内的平均速度,必须确定这段路程的长度和通过此段路程的时间。由题中的信息可知,汽车在海底沉管隧道段的路程为s1=3km,行驶时间为t1=4min。汽车全程的路程为s2=2.1km+3km=5.1km,行驶时间为t2=3min+4min=7min。
解 根据平均速度的计算公式可得:
汽车在海底沉管隧道段的平均速度为,
汽车全程的平均速度为,
答:汽车在海底沉管隧道段的平均速度为45km/h,全程的平均速度为44km/h。
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二、平均速度
2.例题
下表是刘翔在雅典奥运会男子110米栏决赛夺冠过程中,跨栏以及冲过终点的时刻表。
时刻t/s 0 2.1 3.3 4.3 5.2 6.2 7.3 8.3 9.3 10.3 11.3 12.91
栏数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 终点
距离s/m 0 13.72 22.86 32.00 41.14 50.28 59.42 68.56 77.70 86.84 95.98 110.00
(1)你认为刘翔在各阶段的平均速度相同吗?
(2)他冲过终点时的速度是8.52m/s吗?
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二、平均速度
3.交流讨论
思考:
1.瞬时速度与平均速度的区别是什么?
2.举例说明生活中的平均速度与瞬时速度。
3.如果物体做匀速直线运动,那么它的平均速度和瞬时速度有什么关系?
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三、科学窗:瞬时速度
阅读材料“瞬时速度”
1.小明家到学校有一条500m长的平直马路。有一次他从学校回家,开始以1m/s的速度行走,当走了一半路程时突然下起了大雨,他马上以5m/s的速度跑回家。小明在前一半路程中所用的时间是____s,他从学校到家整个过程的平均速度是____m/s。
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四、课堂练习
250
1.67
2.小红周末去社区参加社会实践活动,她从家前往社区,整个过程中有步行,也有骑行,其全程的s-t图像如图所示。已知小红骑车的速度比步行的速度大,则:
(1)步行过程对应的是图像中的哪一段?
(2)骑车的速度是多少?
(3)整个过程的平均速度是多少?
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四、课堂练习
(1)0~15min时间段是步行阶段。
(2)骑车的速度是5m/s。
(3)整个过程的平均速度是1.9m/s。
运动
直线运动
变速直线运动
匀速直线运动
平均速度
瞬时速度
某一段时间内(或某一段路程内)
某一时刻、某一位置
平均速度=瞬时速度
图像
s-t图像
理想模型
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五、课堂小结
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