1.3 位置变化快慢的描述——速度-【精彩三年】2024-2025学年高中物理必修1课程探究与巩固PPT课件（人教版2019）

3　位置变化快慢的描述——速度 第一章　运动的描述 课程解读 课标要点 学科素养 链接浙江学考 链接浙江选考 1．理解速度的概念，体会科学思维中的极限方法 2．结合瞬时速度概念的建构，体会研究物理问题的极限方法 物理观念：了解速度的内涵，能将速度等概念与生活中的现象联系起来，能从物理学的视角观察身边的运动现象。 科学思维：结合瞬时速度概念的建构，体会研究物理问题的极限思维方法，知道物理研究需要证据，有质疑的意识。 科学探究：通过对平均速度与瞬时速度的比较，对瞬时速度的测量方法有所了解，能说明获得瞬时速度数据的理由。 科学态度与责任：知道物理学能解决人们生产、生活中的一些问题，热爱物理学 1．速度、瞬时速度、平均速度的理解及计算 2．x——t图像、v——t图像的理解 1．速度、瞬时速度、平均速度的理解及计算 2．x——t图像、v——t 图像的理解 目录 CONTENTS 教材整体初识 构建与探源 01 02 ___________________________________ —学科素养 对基本问题充分掌握— ____________________________________ —学科素养 对学科素养融会贯通— 命题整体感知 尝试与研析 01 _______________________________ —学科素养 对基本问题充分掌握— 教材整体初识 构建与探源 教材整体初识 构建与探源 知识点一　速度 1．速度：物理学中用位移与发生这段位移所用________之比表示物体运动的快慢， 2．在国际单位制中，速度的单位是__________，符号是________或___________。 3．速度是矢量，速度v的方向与时间Δt内的___________的方向相同。 4．物理意义：速度用来描述物体运动的________和运动方向。 时间 米每秒 m/s m·s－1 位移Δx 快慢 教材整体初识 构建与探源 [思辨] 1．判断题(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)位移表示物体的位置变化，速度表示物体位置变化的快慢。(　　) (2)由v＝ 可知，v与Δx成正比，与Δt成反比。(　　) (3)速度的方向与物体运动的方向一致。(　　) √ × √ 教材整体初识 构建与探源 2．思考题 (1)在1 h时间内“复兴号”列车沿平直铁路行驶了350 km，小轿车行驶了100 km，“复兴号”列车和小轿车谁行驶得更快？你是怎样判断的？ (2)一头非洲猎豹跑100 m仅需6.13 s；雨燕是长距离飞行最快的鸟类，3 h可以飞行500 km。猎豹和雨燕哪一个运动得更快？你是怎样判断的？ 【答案】 (1)“复兴号”列车行驶得更快。因为经过相同的时间，“复兴号”列车运动的位移大。 (2)雨燕运动得更快。二者的位移和时间均不相同，通过位移和时间之比来确定。 教材整体初识 构建与探源 知识点二　平均速度、瞬时速度和平均速率 1．平均速度：物体的位移与发生这段位移所用时间之比，表示的只是物体在时间Δt内运动的_________快慢程度。 2．在t到t＋Δt内，当Δt非常小时，物体运动快慢的差异可以忽略不计，此时，我们就把________叫作物体在时刻t的瞬时速度。 (1)求瞬时速度运用了极限思维的方法，这是物理学经常采用的一种科学研究方法。 平均 教材整体初识 构建与探源 (2)瞬时速度描述物体在某一时刻(或经过某一位置)时运动的快慢程度，瞬时速度的方向就是物体在这一时刻的运动方向。 (3)瞬时速度的大小通常叫作________。 3．平均速率：物体的路程与发生这段路程所用时间之比 叫作平均速率。 注意：瞬时速度的大小是速率，但平均速度的大小不是平均速率，这是由于位移大小和路程一般不同。 速率 教材整体初识 构建与探源 [思辨] 1．判断题(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)由v＝ 可知，v的大小由Δx决定。(　　) (2)两物体的速度分别是v1＝2 m/s，v2＝－3 m/s，则它们的大小关系为 v1＞v2。(　　) (3)物体的平均速度为0，则物体一定处于静止状态。(　　) (4)时间越短，平均速度越接近某点的瞬时速度。(　　) × × × √ 教材整体初识 构建与探源 2．思考题 一辆汽车沿直线行驶，从出发地到目的地用时2.0 h，行程为120 km，所以它的速度为60 km/h。某时刻，汽车的速度计显示为35 km/h。上面提到的两个速度为什么会不同？有什么区别？ 【答案】 60 km/h是行驶全程的平均速度，35 km/h是相应时刻的瞬时速度，前者反映了汽车全程的运动快慢，后者反映了汽车在某一瞬间的运动快慢。 教材整体初识 构建与探源 知识点三　速度—时间图像 1．速度的测量 (1)实验：测量纸带的平均速度和瞬时速度 我们知道，打点计时器(所接电源频率为50 Hz)所打的纸带上的点记录了物体在不同时刻的位置，如图所示，用刻度尺测出A、C两个打点间的位移Δx，所用时间Δt＝2×0.02 s＝0.04 s，则 是Δt这段时间对应的平均速度v；由于A、C间的时间间隔较小，该平均速度v可粗略地代表B点的瞬时速度。 教材整体初识 构建与探源 (2)v——t图像：以时间t为横轴、___________为纵轴，建立坐标系，描出的图像即为速度—时间图像(v——t图像)。 2．速度—时间图像的获得：用________表示时间t，________表示速度v，建立直角坐标系。根据测量的数据在坐标系中描点，然后用________的曲线把这些点连接起来，即得到v——t图像， 如图所示。 速度v 横轴 纵轴 平滑 教材整体初识 构建与探源 [思辨] 1．判断题(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)在v——t图像中，图线与t轴平行，表示物体静止。(　　) (2)在v——t图像中，图线在纵轴上有截距，说明开始计时的时刻质点的速度(初速度)不为0。(　　) (3)v——t图像中的图线是曲线时，表示物体做曲线运动。(　　) (4)v——t图像描述的是物体做直线运动的情况。(　　) × √ × √ 教材整体初识 构建与探源 2．思考题 仔细观察下列图像，思考以下问题。 (1)对比位移—时间图像，速度—时间图像表示什么？ (2)图乙是将图甲中的点用折线依次连接而成，这是物体运动的v——t图像吗？为什么？ 【答案】 (1)表示物体的速度随时间的变化情况。 (2)不是。因为通常速度不会发生突变，所以要用一条平滑的曲线连接这些点。 02 —学科素养 对学科素养融会贯通— 命题整体感知 尝试与研析 _____________________________ 类型一　对平均速度和瞬时速度的深度理解 角度1：平均速度和瞬时速度的区别与联系 类型一　对平均速度和瞬时速度的深度理解 例1　 [2024·湖州中学高一](多选)下列说法正确的是(　 　) A．小球第3 s末的速度为6 m/s，其中“6 m/s”是指平均速度 B．汽车从甲站行驶到乙站的速度是20 m/s，其中“20 m/s”是指瞬时速度 C．“复兴号”列车在京沪高铁线上运行的最高速度可达350 km/h，这里的“350 km/h”是指瞬时速度 D．为了解决偏远地区的配送问题，某快递公司采取“无人机快递”，无人机从某一投递站带着快件到达指定位置，送达后又返回该投递站，这一过程中无人机的平均速度为0 CD 类型一　对平均速度和瞬时速度的深度理解 【解析】 第3 s末的速度是指瞬时速度，故A错误；汽车从甲站行驶到乙站的速度20 m/s是全程的路程与时间的比值，是平均速率，B错误；“复兴号”列车运行的最高速度350 km/h是某一时刻的速度，是瞬时速度，C正确；无人机回到了原位置，位移为0，故平均速度为0，故D正确。 类型一　对平均速度和瞬时速度的深度理解 【规律方法】 判断瞬时速度和平均速度时，主要看题目给出的速度的对应关系，对应某一时刻(或某一位置)的为瞬时速度，对应一段时间(或一段位移)的为平均速度。 类型一　对平均速度和瞬时速度的深度理解 活学活用 电动自行车以其时尚、方便、快捷深受广大中学生的喜爱，但由电动自行车引发的交通事故也在逐年增多。“学习交通安全常识，自觉遵守交通法规”是确保学生交通安全的重要举措之一。按规定，电动自行车在城区限速20 km/h。下列说法正确的是(　　) A．电动自行车限速20 km/h，指的是平均速度 B．电动自行车限速20 km/h，指的是瞬时速度 C．交通事故发生时，相互碰撞的速度指的是平均速度 D．在某一路段行驶的速度，指的是瞬时速度 B 类型一　对平均速度和瞬时速度的深度理解 【解析】 电动自行车限速20 km/h，是指电动自行车的最高时速，为瞬时速度，A错误，B正确；交通事故发生时，相互碰撞的速度指的是碰撞时的速度，为瞬时速度，C错误；在某一路段行驶的速度，指的是平均速度，D错误。 类型一　对平均速度和瞬时速度的深度理解 角度2：求物体速度的思路 类型一　对平均速度和瞬时速度的深度理解 例2关于速度的定义式v＝ ，以下叙述正确的是(　　) A．速度大小不变的运动是匀速直线运动 B．速度v的大小与运动的位移Δx和时间Δt都无关 C．v1＝2 m/s，v2＝－3 m/s，因为2>－3，所以v1>v2 D．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 B 类型一　对平均速度和瞬时速度的深度理解 【解析】 匀速直线运动是速度大小和方向都不变的运动，A错误；速度的定义式为一个比值定义式，该公式只说明速度可以用位移Δx与时间Δt之比来获得，并不是说明v与Δx成正比，与Δt成反比，B正确，D错误；速度是矢量，正、负号表示速度方向，绝对值表示速度大小，C错误。故选B。 类型一　对平均速度和瞬时速度的深度理解 活学活用 2023年国庆假期，某同学参加一次远足活动，实际运动轨迹如图所示，他先用地图计算出出发地O和目的地N的直线距离为9 km，实际从O运动到M用时95 min，在M处休息了30 min，从M运动到N用时55 min，路标指示O 到N的实际里程数是12 km，当他经过路标M时，速度为4 km/h。那么可以确定的是(　　) A．整个过程中该同学的平均速度约为1.1 m/s B．整个过程中该同学的平均速度约为0.83 m/s B 类型一　对平均速度和瞬时速度的深度理解 C．该同学经过路标M时的瞬时速度大小为2 m/s D．该同学经过路标M时瞬时速度方向由O指向N 类型二　对速度—时间图像的初步认识 1．图线表示速度随时间变化的规律，图线上的“点”表示物体所处的状态。 2．由图像的纵、横坐标可知任一时刻速度的大小和方向，也可以反过来确定某一速度所对应的时刻。 3．v——t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v——t图像中速度只有正、负两个方向。 类型二　对速度—时间图像的初步认识 例3　 一条打点计时器打出的纸带如图所示，0、1、2、3、4、5、6是7个计数点，每相邻两个计数点之间还有4个点未画出，各计数点到0的距离如图所示。打点计时器所接电源频率为50 Hz。求出打1、2、3、4、5各计数点时纸带的瞬时速度并画出速度—时间图像(以打点计时器打0点时为计时起点)。 【答案】 见解析 类型二　对速度—时间图像的初步认识 【解析】 1点在0和2两点之间，求出0、2两点间的平均速度即可认为是1点的瞬时速度，同理可求出2、3、4、5点的瞬时速度。0和6两个点的瞬时速度不便求出，但不影响画出速度—时间图像。注意相邻计数点间的时间间隔Δt＝0.1 s。 类型二　对速度—时间图像的初步认识 类型二　对速度—时间图像的初步认识 【规律总结】 作图像的规范要求 (1)明确坐标轴的意义并选取合适的标度，既要把数据标注在图像上，又要匀称直观。 (2)图像中的点要用平行于坐标轴的虚线形象直观地表示出其位置。 (3)如果图像是直线，要求尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点应均匀分布在直线两侧；如果图线是曲线，要用平滑的曲线连接各点，不要用折线连接各点。 类型二　对速度—时间图像的初步认识 活学活用 (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时的速度大小为2 m/s BCD 类型三　平均速度与平均速率的区别与联系 【解析】 前3 s内物体的速度方向均为正，运动方向没有改变，A错误，B正确；由题图可知，物体在3 s末前瞬时速度为正，在3 s末后瞬时速度为负，则说明物体在3 s末改变了运动方向，C正确；从题图中可以看出，物体在2 s时的速度大小为2 m/s，D正确。 类型二　对速度—时间图像的初步认识 类型二　对速度—时间图像的初步认识 例4　 [2024·知临中学高一]“五米三向折返跑”的成绩反映了人体的灵敏素质，测试时，受试者听到口令起跑，测试员同时开始计时，如图所示，受试者从起点A全力跑向距A 5 m处的B点，用手触摸折返线处后返回A点，然后依次到C点、A点、D点，最终返回A点，所用时间即为“五米三向折返跑”的成绩。现测得某受试者成绩为7.50 s，该受试者在测试全过程中的平均速率、平均速度的大小分别为(　　) A．0，0　　　　　　 B．4 m/s，0 C．2 m/s，0 D．30 m/s，3 m/s B 类型二　对速度—时间图像的初步认识 类型二　对速度—时间图像的初步认识 活学活用 我国“歼－15”战机作战半径可达1 500 km。假设一架“歼－15”战机于8点整从辽宁号航母起飞，在8点18分正好抵达距航母680 km的指定位置，战机仪表显示此段行程正好为800 km。试求： (1)战机此段过程的平均速率和飞行100 m约需的时间(假设战机飞行中速率不变)。 (2)此段过程中战机的平均速度大小。 类型二　对速度—时间图像的初步认识 【答案】 (1)741 m/s　0.135 s　(2)630 m/s 类型二　对速度—时间图像的初步认识 类型二　对速度—时间图像的初步认识 本课点睛(教师用书独有) 比值定义法 本节课中，我们用两个物理量(位移和时间)之比定义了一个新的物理量——速度，它的物理意义与位移和时间不同，它的大小与位移和时间的大小也无关。 比值定义法是物理学中经常采用的用已知的物理量定义新的物理量的方法。 类型二　对速度—时间图像的初步认识 课堂检测 1．在第十四届中国航展上，首次公开了国产“翼龙－3”型无人机，该机是一种高空远程长航时无人机，具备跨洲飞行能力，同时，还能携带近距格斗导弹，执行空战任务。假设“翼龙－3”型无人机在某次测试中往返飞行了850 km，用时1 h 40 min，飞行期间以920 km/h掠过监测点，这些数据分别指(　　) A．位移、时间间隔、平均速度 B．位移、时刻、瞬时速度 C．路程、时间间隔、平均速度值 D．路程、时间间隔、瞬时速度值 D 类型二　对速度—时间图像的初步认识 【解析】 “850 km”是指路程，“1 h 40 min”是指时间间隔，“920 km/h”是指瞬时速度值，故选D。 类型二　对速度—时间图像的初步认识 2．[2024·天台中学高一]杭温高铁是长三角高速铁路网的重要组成部分，随着杭温高铁的建成，仙居将正式迈入高铁时代。杭州到温州线路全长331千米，设计 最快速度达350 km/h，从仙居乘坐动车到杭州西站只需要60分钟，到温州只需30分钟。下列说法正确的是(　　) A．60分钟指时刻 B．331千米指位移 C．350 km/h指平均速度 D．350 km/h指瞬时速度 【解析】 60分钟指时间间隔，A错误；331千米指路程，B错误；350 km/h指瞬时速度，C错误，D正确。 D 类型二　对速度—时间图像的初步认识 3．如图所示，物体沿曲线轨迹的箭头方向运动，沿AB、ABC、ABCD、ABCDE四段曲线轨迹运动所用的时间分别是1 s、2 s、3 s、4 s。下列说法不正确的是(　　) A．物体在AB段的平均速度为1 m/s B．物体在ABC段的平均速度为 m/s C．AB段的平均速度比ABC段的平均速度更能反映物体处于A点时的瞬时速度 D．物体在B点的速度等于AC段的平均速度 D 类型二　对速度—时间图像的初步认识 类型二　对速度—时间图像的初步认识 4．[2024·湖州中学高一]图乙是小朋友某次从蹦床跳起后的速度—时间图像，已知t1－0＝t2－t1。回答下列问题。 (1)她跳起时的速度为多大？ (2)你能从图乙中知道她在哪段时间内是上升的，哪段时间内是下降的吗？ (3)从图乙中你能否看出，作图时选的是上升过程还是下降过程的速度方向为正方向？ 类型二　对速度—时间图像的初步认识 【答案】 见解析 【解析】 (1)纵轴的截距即为起跳时的速度，即其大小为v0。 (2)0～t1时间内，速度逐渐减小，是上升过程；t1～t2时间内，速度反向且逐渐增大，是下降过程。 (3)开始为上升过程，速度为正且越来越小，到最高点时速度为0，所以图乙中是以上升过程的速度方向为正方向的。 温馨说明：课后请完成高效作业3 感谢聆听，再见！ 即v＝。 项目 平均速度 瞬时速度 区 别 对应 关系 与一段时间或一段位移对应(过程量) 与某一时刻或某一位置对应(状态量) 物理 意义 粗略地描述物体在某段时间内或某段位移上运动的平均快慢程度及方向 准确地描述物体在某时刻或某位置时运动的快慢程度及方向 方向 与所对应时间内位移方向相同 物体在该时刻的运动方向 联系 (1)在公式v＝中，Δt→0时，平均速度即为瞬时速度 (2)在匀速直线运动中，任意一段时间内的平均速度等于任意时刻的瞬时速度 【解析】 平均速度等于位移与时间的比值，即v＝＝ m/s≈0.83 m/s，选项B正确，A错误；该同学经过路标M时的瞬时速度大小v＝ m/s＝ m/s，所以选项C错误；该同学经过路标M时瞬时速度方向为运动方向，并不是由O指向N，所以选项D错误。 v1＝＝ m/s≈0.20 m/s， v2＝＝ m/s＝0.40 m/s， v3＝＝ m/s＝0.61 m/s， v4＝＝ m/s＝0.69 m/s， v5＝＝ m/s＝0.70 m/s。 以O点为坐标原点建立直角坐标系，横轴表示时间， 纵轴表示速度。根据前面计算出的结果在直角坐标系 中描点，然后连线得到图像，如图所示。 项目 平均速度 平均速率 区 别 定义 平均速度＝ 平均速率＝ 标矢性 矢量 标量 联系 (1)都粗略地表示物体运动的快慢 (2)单位相同 (3)平均速度的大小一般小于平均速率，只有在单向直线运动中，平均速度的大小才等于平均速率 【解析】 路程等于运动轨迹的长度，所以受试者的路程s＝(5＋5)×3 m＝30 m，平均速率＝＝ m/s＝4 m/s，受试者的位移 为0，平均速度等于位移与时间的比值，则平均速度为0，选项B正确。 【解析】 (1)由题意可知，战机飞行的时间 t＝18 min＝1 080 s， 此段路程正好为800 km，所以平均速率为 v＝＝ m/s≈741 m/s； 飞行100 m所用的时间 t′＝＝ s≈0.135 s。 (2)平均速度是位移与发生这段位移所用时间之比，位移是680 km， 所以平均速度v′＝＝ m/s≈630 m/s。 【解析】 物体在AB段的平均速度为AB＝＝ m/s＝1 m/s，故A正确，不满足题意要求；物体在ABC段的平均速度为AC＝＝ m/s＝ m/s，故B正确，不满足题意要求；由于AB段的时间更短，所以AB段的平均速度比ABC段的平均速度更能反映物体处于A点时的瞬时速度，故C正确，不满足题意要求；不能确定物体在B点的速度是否等于AC段的平均速度大小，故D错误，满足题意要求。 $$