1.3 位置变化快慢的描述——速度（两课时）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 人教版（2019） 物理（必修第一册） 第一章 运动的描述 制作：张二朝 ——身正心定 闳中博学—— 学习目标 1. 理解速度的概念，知道速度是描述物体位置变化快慢的物理量； 2. 理解平均速度和瞬时速度的概念； 3. 会运用速度求解实际问题。 复习回顾 1．时刻：时间轴上的一点 3．位移：从初位置指向末位置的有向线段 路程：物体运动轨迹的长度 2．时间间隔：时间轴上的一段 4．矢量：有大小和方向的物理量 标量：只有大小没有方向的物理量 5．直线运动的位移：初、末位置可以用位置坐标 x1 、x2 表示 位移大小为：Δx＝ x2－x1 复习回顾 6．位移—时间图像：把物体运动的初始位置作为原点，位置等于位移大小 7．两种打点计时器：电磁打点计时器、电火花打点计时器 电源频率是 50 Hz 时，打点计时器每隔 0.02 s 打一个点。 课堂引入 2021年8月1日，东京奥运会半决赛中，32岁的短跑老将苏炳添以9.83秒的成绩闯入决赛，并打破了亚洲纪录，成为了世界上跑得最快的亚洲人。 课堂引入 老苏很厉害，但是短跑我还是无敌的。 你认为苏炳添和博尔特谁跑得快？ 课堂引入 　　生活和科学研究中经常需要知道物体运动的快慢和方向，你还记得初中是怎样描述物体运动快慢的吗?运动员在比赛中的不同时段，运动的快慢一样吗？ 　　在看百米赛跑的时候，我们常说“这个人跑的真快”，我们又是根据什么来说的呢？ 一、速度 有两辆汽车同时从图书大厦出发，红车按方案1行驶，黑车按方案2行驶，如果两车均用时27分钟，如果利用初中所学的知识来分析，两者的“速度”相同吗？假如红车从紫竹桥行驶到苏州桥，与蓝车从联想桥行驶到苏州桥的路程相同，时间相同，它们的运动情况相同吗？它们位置变化的快慢相同吗？ 四通桥 联想桥 蓟门桥 官园桥 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？ 一、速度 翻阅教材P21，找出： （时间3min） （1）速度的物理意义 （2）速度的定义 （3）速度的表达式 （4）速度的单位 一、速度 1.对速度概念的理解 (1)物理意义:表示物体运动的快慢。 (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。 1 m/s=3.6 km/h。 2.速度的矢量性 (1)速度既有大小,又有方向,是矢量,方向与Δx的方向相同。 (2)在一维坐标系中,速度方向可用带正、负号的数值表示,正号表示与规定的正方向相同,负号表示与规定的正方向相反。 一、速度 【思考与讨论】1.某同学根据v=得出“速度与位移成正比、与时间成反比”的结论正确吗?为什么?你还学过哪些物理量是用比值法定义的? 不正确。v=是速度的定义式,用比值法定义的物理量,其大小与Δx及Δt无关,比如匀速直线运动中v不变。ρ=、R=。 一、速度 【例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 ACD 速度 = 速度 = 平均速率 平均速度 3.速度的定义式描述的△t内运动快慢的平均效果。 物体运动的要点在于位置的变化，位移比路程更能反映位置的变化。且运动具有方向性，初中没有考虑，不能全面反映运动的本质。只有在单向直线运动中，两者大小才相等。 一、速度 二、平均速度和瞬时速度 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？ 二、平均速度和瞬时速度 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。 二、平均速度和瞬时速度 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？ 用全程的平均速度描述压线瞬间的速度准确吗？ 0.1S、0.01S呢？ 如果用最后2S时间内的平均速度呢？ 如果用最后1S时间内的平均速度呢？ 二、平均速度和瞬时速度 (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。 (2)物理意义：精确地描述物体运动的快慢。 当△t 非常非常小， 就可以看做某时刻（或某位置）的瞬时速度。 (3)方向：这一时刻物体的运动方向。 2.瞬时速度 极限思想 短跑光感摄影机捕捉冠军相 北京奥运会百米赛场上，牙买加人博尔特刷新了世界纪录，随后，一张运动员冲刺图展现在电视屏幕上，图片上的根根纵线标明，牙买加“飞人”博尔特冲过终点的时间是9.69 s。 这张百米跑选手撞线图是由每秒可拍2000多张照片的光感应摄影机捕捉到的。这种光感应摄影机系统是时间检测器与计时码表的集合体。当选手冲过终点线时，该系统每秒可拍2000多幅高清照片，且每张都能显示相应时间。即使所有选手几乎同时撞线，也能很快判断出谁是“飞人”。 光感应摄影机 二、平均速度和瞬时速度 二、平均速度和瞬时速度 3.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 二、平均速度和瞬时速度 4.速率 　　瞬时速度的大小通常叫作速率。汽车仪表盘上的示数实际上指的就是汽车的速率。 　　平均速度的大小不能叫作平均速率。 平均速率:物体通过的路程与通过这一路程所用时间的比叫作平均速率,在一般情况下平均速率并不等于平均速度的大小。 　　我们日常生活中说到的“速度”可能指“平均速度”、“瞬时速度”、“速率”要根据上下文判断。 二、平均速度和瞬时速度 【例2】如图所示，交警利用测速仪对市内道路上正常行驶的车辆进行测速，测速仪上显示的数值是“38”，交警的目的是测汽车的哪一个物理量 （ ） 瞬时速度，单位 km/h 平均速度，单位 m/s 瞬时速度，单位 m/s 平均速度，单位 km/h B 三、测量纸带的平均速度和瞬时速度 回顾：怎样选取和测量纸带上的点？ 读数时应估读的毫米的下一位 0 1 2 3 4 5 6 计数点 计时点 三、测量纸带的平均速度和瞬时速度 实验原理：用手拉通过打点计时器的纸带，纸带运动确定时间内的位移就会被记录下来，由此我们就可以计算纸带的速度。 实验器材：电火花打点计时器（或电磁打点计时器），学生电源，纸带，刻度尺，复写纸，导线，坐标纸等。 实验步骤： （1）固定好打点计时器 （2）穿过纸带 （3）启动电源，拉动纸带，随后立即关闭电源 三、测量纸带的平均速度和瞬时速度 数据处理： （1）在纸带上选取一点为起始点 0 ，后面每5个点取一个计数点，分别用数字1，2，3……标出这些点； （2）测量每个计数点到起始点 0 的距离 x ，记录数据 （3）计算两个相邻的计数点间的位移 Δx ，同时记录对应时间 Δt ； （4）计算两个相邻计数点间的平均速度，记录数据。 三、测量纸带的平均速度和瞬时速度 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。 三、测量纸带的平均速度和瞬时速度 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。 三、测量纸带的平均速度和瞬时速度 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 三、测量纸带的平均速度和瞬时速度 四、速度—时间图像 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。 四、速度—时间图像 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。 四、速度—时间图像 匀速直线运动的速度—时间图像 (1) 图像特点: 平行于时间t 轴的一条直线. (2)图像的作用: 可以直接找出速度; 可以利用图象与坐标轴围成的“面积”求出某段时间内质点的位移. t 0 v t/s v(m.s-1) o A B 1 2 3 4 -1 3 -2 -3 -4 -5 如图所示为一个物体沿某一条直线运动的v-t图像,至少从以下三个方面分别说明它的速度是怎样变化的? (1)物体是从静止开始运动还是具有一定的初速度?物体在第2 s末的速度大小为多少? 物体从静止开始运动;第2 s末的速度大小为10 m/s。 (2)物体的速度大小变化吗?物体是加速运动还是减速运动? 变化。0~1 s是加速运动,1~3 s是匀速运动,3~4 s是减速运动,4~5 s是反向加速运动。 四、速度—时间图像 1.由v-t图像直接读出任一时刻所对应的速度。 2.可以从v-t图像上直接判断速度的方向;图像位于t 轴上方,表示物体向正方向运动;图像位于t 轴下方,表示物体向负方向运动。 3.如图所示,v-t 图像中两条图线的交点表示两个物体在该时刻具有相同的速度。 注意:v-t 图像只能表示直线运动,速度有正、负两个方向。 四、速度—时间图像 【例3】(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1 s末改变运动方向 B.物体在前3 s内运动方向不变 C.物体在3 s末运动方向改变 D.物体在2 s末和4 s末的速度相同 四、速度—时间图像 BC 五、借助传感器用计算机测速度 课堂练习 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 A 课堂练习 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 D 课堂练习 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 D 课堂练习 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 D 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 THANKS 谢谢 ——身正心定 闳中博学—— 人教版（2019） 物理（必修第一册） Lavf58.12.100 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.73 $$