内容正文:
3.位置变化快慢的描述---速度
重点剖析
一、速度
1.物理意义:表示物体位置变化的快慢.
2.定义:位移与发生这段位移所用时间之比.
3.定义式:v=.
4.单位:米每秒,符号是m/s或m·s-1.常用单位:千米每时(km/h或km·h-1)。
5.矢量性:速度既有大小又有方向,是矢量,其方向和时间Δt内的位移Δx的方向相同.
考点专练
例题1. (多选)甲、乙两质点在同一直线上做匀速运动,取向右为正方向,甲的速度为2 m/s,乙的速度为-4 m/s,则可知( )
A.乙的速度大于甲的速度
B.因为+2>-4,所以甲的速度大于乙的速度
C.这里正、负号的物理意义是表示质点的运动方向
D.若甲、乙两质点同时由同一点出发,则10 s后甲、乙相距60 m
重点剖析
二、平均速度和瞬时速度
1.平均速度
(1)描述物体在时间Δt内运动的平均快慢程度及方向.
(2)v=.
2.瞬时速度
(1)描述物体在某一时刻运动的快慢和方向.
(2)当Δt非常非常小时,叫作物体在时刻t的瞬时速度.
3.速率:瞬时速度的大小.汽车速度计的示数是汽车的速率.
4.匀速直线运动: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.
5.平均速率:物体运动过程中,路程与时间的比值。 (路程是标量)
考点专练
例题2. (多选)关于瞬时速度和平均速度,下列说法正确的是( )
A.一般讲平均速度时,必须讲清是哪段时间(或哪段位移)内的平均速度
B.对于匀速直线运动,其平均速度跟哪段时间(或哪段位移)无关
C.瞬时速度和平均速度都可以精确描述运动的快慢
D.只有瞬时速度才可以精确描述变速运动
重点剖析
三、平均速度和瞬时速度的测量
1.如图1所示为打点计时器打出的一条纸带示意图,D、G间的时间间隔Δt=0.1 s,用刻度尺测出D、G间的位移Δx,则D、G间的平均速度v=Δt (Δx).
图1
2. D、F间(填“D、F间”或“D、G间”)的平均速度更接近E点的瞬时速度.某点的瞬时速度近似等于包含这一点的较小Δt内的平均速度.
考点专练
例题3(1)电磁打点计时器和电火花计时器都是使用 (填“交流”或“直流”)电源的仪器,电磁打点计时器的工作电压约是 V(填"8"”或“220”), 当电源频率是50Hz时,它每隔 s打一次点.
(2)在“练习使用打点计时器”的实验中,某同学使用50Hz的交流电源利用电火花计时器选出了一条清晰的纸带,如图所示,是小车拖动纸带用打点计时器打出的一条纸带,A、B、C、D、E、F为我们在纸带上所选的计数点,相邻两个计数点之间还有四个点没画.
试求BD的平均速度 m/s; E点的瞬时速度 m/s(结果保留3位有效数字).
重点剖析
四、速度-时间图像
1.速度-时间图像(v-t图像)
以时间t为横轴,速度v为纵轴,建立直角坐标系,根据测量数据在坐标系中描点,然后用平滑的曲线把这些点连接起来,即得到物体运动的v-t图像.
2.v-t图像的意义
v-t图像非常直观地反映了速度随时间变化的情况,但它不是物体运动的轨迹.
考点专练
例5(多选)做直线运动的物体,其v-t图像如图所示,下列判断正确的是 ( )
A.物体在1s末改变运动方向
B.物体在前3s内运动方向不变
C.物体在3s末运动方向改变
D.物体在2s时的速度大小为2m/s
基础训练
1.(多选)下列关于平均速度和瞬时速度的说法正确的是 ( )
A.平均速度 ,当Δt充分小时,该式可表示t时刻的瞬时速度
B.匀速直线运动的平均速度等于瞬时速度
C.瞬时速度和平均速度都可以精确描述运动的快慢
D.瞬时速度是某时刻的速度,所以只有瞬时速度才可以精确描述变速运动中运动的快慢情况
2.如图所示,某赛车手在一次野外训练中,先用地图计算出出发地A和目的地B的直线距离为9km,实际从A 运动到B用时300s,赛车上的里程表指示的里程数是15km,当他经过某路标C时,车内速度计指示的示数为108km/h,则可以确定的是 ( )
A.速度计的示数108km/h指的是平均速度大小
B.整个过程中,赛车的平均速度为30m/s
C.整个过程中,赛车的平均速度为50m/s
D.赛车经过路标C时,瞬时速度方向为由A 指向B
3.如图所示,甲、乙、丙三人同时从A地出发,甲沿着a行驶、乙沿着b行驶、丙沿着c行驶,他们同时到达了B地,在此过程中,关于甲、乙、丙三人比较,下列说法正确的是 ( )
A.任意时刻的速率是相同的
B.平均速率是相同的
C.平均速度是相同的
D.到达B地的瞬时速度是相同的
4.下列四个图像中表示物体做减速运动的是( )
B
C
D
5.如图是一枚火箭由地面竖直向上发射时的速度一时间图像,则火箭上升到最高点时对应于图像中的 ( )
A.0时刻 B.时刻
C.时刻 D.时刻
6.甲、乙、丙三个物体同时同地出发做直线运动,它们的位移一时间图像如图所示,在20s内它们的平均速度和平均速率的大小关系是( )
A.平均速度相同,平均速率甲
B.平均速度相同,平均速率
C.平均速度,平均速率相等
D.平均速度和平均速率大小均相等
7.一物体沿直线运动,以x表示其相对出发点(即坐标原点)的位移,一段时间内物体的x-t 关系图像如图所示,曲线在处的切线与t 轴交点的横坐标为,下列说法正确的是( )
A.t=0时刻物体在坐标原点
B.时间内,物体的速度越来越大
C.时间内物体的速度方向与时间内物体的速度方向相反
D.时刻物体的速度大小为
8.A、B两物体沿同一直线运动,运动过程中的x-t图像如图所示,下列说法正确的是( )
A.4s时A物体运动方向发生改变
B.0~5s内两物体的平均速度相同
C.0~6s内B物体的速度逐渐增大
D.0~6s内某时刻两物体的速度相等
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9.利用如图所示的装置测量滑块P的速度.1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门,当有物体从光电门通过时,与它们连接的光电计时器能够显示挡光时间.让滑块从斜面的顶端滑下,光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为5. S、2.s.已知滑块的宽度为5.00cm,求:(保留两位有效数字)
(1)滑块通过光电门1、2时的速度分别是
(2)若用宽度是2.00cm的滑块,对测量误差有何影响
10.一物体沿正东方向以4 m/s的速度匀速运动4 s,又以3 m/s的速度向北匀速运动4 s,求这8 s内物体的平均速度和平均速率(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8).
3 位置变化快慢的描述-速度答案
例1. ACD
例2. ABD
例3.(1)交流 8 0.02 (2)0.2800.440
解析 (1)电磁打点计时器和电火花计时器都是使用交流电源的仪器,电磁打点计时器的工作电压是8V.
当电源频率是50Hz时,每次打点时间间隔
(2)相邻两个计数点之间还有四个点没画,两计数点之间时间为 t=0.02×5s=0..15
BD的平均速度
0.280m/s
E点的瞬时速度等于DF段的平均速度
0.440m/s
基础训练
1.答案 ABD
解析 平均速度,当Δt充分小时,Δt可认为是一个时间点,此时平均速度可以表示t时刻的瞬时速度,故A 项正确;在匀速直线运动中,由于速度不变,即x跟t的比值不变,匀速直线运动的平均速度等于瞬时速度,故B项正确;瞬时速度对应某一时刻或某一位置的速度,可精确描述运动的快慢,平均速度只能粗略地描述物体运动的快慢,故C项错误,D项正确.故选A、B、D三项.
2.答案 B
解析 速度计的示数108km/h指的是瞬时速度,A项错误;平均速度等于位移与时间的比值,即30m/s,B项正确,C项错误;赛车经过路标C时,瞬时速度方向为运动方向,并不是由A指向B,D项错误.故选B项.
3.答案 C
解析 三人的轨迹长度即路程不同,但运动时间相同,故平均速率不同,故任意时刻的速率不一定相同,故A、B两项错误;三人的初末位置均相同,发生的位移相同,所用时间也相同,故平均速度相同,故C项正确;到达B地时,瞬时速度大小是否相同无法判断,但方向(沿轨迹切线)必然不同,故D项错误.故选C项.
4.答案 C
解析 选项A图像表示物体做匀速直线运动,A项错误;选项B图像表示物体做匀加速直线运动,B项错误;选项C 图像表示物体做匀减速直线运动,C项正确;选项D图像表示物体沿负方向做匀加速直线运动,D项错误.故选C项.
5.答案 D
解析 由图像可看出,速度均是正值,说明火箭一直向上运动,tc时刻火箭的速度为零,上升到最高点,故A、B、C 三项错误,D项正确.
6.答案 A
解析 平均速度是指位移与时间的比,平均速率是指物体运动的路程与对应时间的比,三个物体在20s内位移相同,均为-8m,所以三个物体的平均速度相同;甲、乙的路程相同,但丙的路程比甲、乙的大,所以丙的平均速率大于甲、乙的平均速率,故A项正确,B、C、D 三项错误.故选A项.
7.答案 D
解析 根据图像可知,t=0时刻物体在距离坐标原点位置,A项错误;图像的倾斜程度表示物体的速度,倾斜程度先增大,、时刻后再减小,则物体的速度先增大后减小,B项错误;时间内与时间内物体都是沿着反方向运动,运动方向相同,C 项错误;图像的倾斜程度表示物体的速度,时刻物体的速度大小v=,D项正确.故选D项
8.答案 C
解析 根据x-图线的斜率等于速度,则知,A物体的速度不变,做匀速直线运动,速度方向不变,故A项错误;根据物体的位移 可知,0~5s内,A物体的位移比B物体的大,则A物体的平均速度比B物体的大,故B项错误;0~6s内B物体图线切线的斜率增大,则B物体的速度逐渐增大,故C项正确;B物体的图像切线斜率绝对值先小于A,后大于A,根据x-t图线的斜串表示速度,可知,0~6s内某时刻两物体的速度大小相等,但方向不可能相同,故D项错误.故选C项.
从时间内甲车速度一直增大,因此在 时间内的某时刻,甲、乙两车的速度相同,故D项正确,不符合题意
9.答案 (1)1.0 2.5 (2)见解析
解析 (1)1.0m/s
(2) 滑块宽度越小,挡光时间越短,平均速度越接近瞬时速度,误差越小
10. 平均速度=1.25m/s
平均速率=
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