1.3.2 位置变化的快慢 速度 第2课时 课件-2025-2026学年高一上学期物理沪科版必修第一册

该高中物理课件围绕变速直线运动展开，核心知识点包括平均速度、平均速率、瞬时速度的定义及关系，x-t图像中瞬时速度的切线斜率意义和极限思想。课堂导入以苏炳添起跑、中途、冲刺阶段运动差异设问，通过百米赛跑快慢比较、小张同学50m成绩等实例，搭建从运动现象到平均速度，再到瞬时速度的学习支架，形成连贯知识脉络。 其亮点在于以生活情境（苏炳添跑步、百米赛跑）驱动问题链，渗透科学思维中的模型建构与科学推理，如用x-t图像切线斜率和极限思想理解瞬时速度，培养物理观念。巩固练习中实例辨析（仪表盘速度、列车提速等）强化应用，助力学生深化概念理解，也为教师提供结构化教学资源。

上一节课中，我们复习了匀速直线运动的运动特点，了解了速度的矢量性，也学会了从速度的角度描述匀速直线运动，匀速直线运动是速度始终不变的运动。另外，我们也知道了可以从哪切入点着手，分析一张物理图像。 这两张频闪照片呈现的物体的运动是否是匀速直线运动？ 的确，匀速直线运动是一种理想化的过程模型，现实生活中，更多遇到的其实是变速直线运动或是变速曲线运动。 苏炳添所做的运动是匀速直线运动吗？ 变速直线运动 苏炳添起跑、中途、冲刺三个阶段所做的直线运动有什么不同？ 让我们再来回顾一下苏炳添在百米赛跑中所做的运动，注意观察… 变速直线运动 Variable Rectilinear Motion 1 ► 定义：在相等的时间间隔内， 的直线运动 一段变速直线运动的 x-t 图像 2 x/m t/s 320 0 4 6 8 一段匀速直线运动的 x-t 图像 物体的位移不总是相等 请同学们尝试类比匀速直线运动的定义，也给变速直线运动下一个定义。 如果我们根据从静止释放的小球的位置随时间的变化，就可以绘制出一张位移时间图像，而图像形状还是一条过原点的倾斜直线吗？显然不是。 如何大致比较百米赛跑全程运动员的运动快慢？ 位移相同 比较运动时间 让我们更深入地来探究百米运动员们所做的变速直线运动。 我和苏炳添谁更快？ 小张同学在运动会50m项目中 比赛成绩为6'9 位移不同，比较？ 变速直线运动所做位移/运动时间 平均速度 2 平均速度 ► 定义：做变速直线运动的物体所经过的位移x 与所用时间t 之比 ► 矢量，方向与位移方向相同 ► 粗略描述在一段时间或一段位移运动快慢和方向 x/m t/s x O t x1 t1 ► 等效替代法 百米短跑世界纪录 : 柏林田径世界锦标赛100米决赛中, 博尔特以9秒58获得冠军，比赛过程中平均速度大小 m/s 相同位移、相同时间的一段匀速直线运动的速度→变速直线运动的速度 而等效替代做不到精确代替，我们无法用平均速度准确地表示变速直线运动的质点每时每刻的运动快慢，只能粗略地…… 10m/s 平均速率 3 = ——— 路程 时间 平均速度 = ——— 位移 时间 标量 矢量 Q：平均速率是平均速度的大小？ 小王沿A→B→C作直线运动，其中AB长100米，BC长25米，共用时20秒， （1）求物体运动的平均速度？ （2）求物体运动的平均速率？ 3.75m/s A→C 6.25m/s A B C 平均速率 用平均速度是否能比较所有变速直线运动的快慢？乌龟往返、400m P14/自主活动 计算百米跑过程中每10m的平均速度，并在图中标出。 O v/(m.s-1) s/m 20 40 60 80 100 对于运动员在百米赛跑中的运动，光求出一个全程的平均速度，会让我们忽略掉过程中的速度变化。所以，我们不妨对这一百米进行分段研究。 这样一段台阶式上升的图像就能显示出不同的阶段，运动员的运动快慢。 大家有什么办法，能更精确地表示这一百米的速度变化呢？ P13/自主活动 计算百米跑过程中每10m的平均速度，并在图中标出。 O v/(m.s-1) s/m 20 40 60 80 100 无限细分 无限逼近该时刻的速度 无限接近真实的速度变化 把一百米分成更多的阶段来研究，20段，能不能再多一些？最多可以分成多少段呢？ 瞬时速度 4 瞬时速度 ► 矢量 ► 精确描述做变速运动的快慢和方向 ►物体在某一时刻（位置）时的速度 博尔特比赛时冲线速度可达10m/s 皮球从地面上弹起的速度为15m/s 子弹以600m/s的速度水平射出枪膛 5s后速度大小为602m/s。 ► 瞬时速率 = 瞬时速度的大小 瞬时速度 4 x/m t/s x O t t' ∆t→0 ∆x→0 该时刻附近的 位移内的平均速度 ↓无限逼近 该时刻的瞬时速度 让我们借助图像，来理解什么是瞬时速度。首先，可不可以用全程的平均速度来描述某一个时刻t’的速度？这两条图像差的实在太多，如何缩小误差呢？ 可以缩小研究区域，选取t’时刻附近更小的一段范围。可以再接近一点吗？我们把t’时刻的图像做一个放大处理，就会看到研究区域越小，运动图像就越接近于一条直线，也就是当△t→0时，质点的运动就近似为匀速直线运动，这时该时…… 变速直线运动的瞬时速度 4 x/m t/s x O t t' ∆t→0 ∆x 极限的思想 也就是说，我们可以先求出这个时刻附近一段时间内所对应的平均速度，再令这个时间间隔无限小趋于零，那么就能无限地趋近这个时刻的瞬时速度了，这里蕴含着我们物理以及数学学科中一种常见的思想——极限思想。 变速直线运动的瞬时速度 4 ∆t→0 ∆x 变速直线运动x-t图像 过某点的切线斜率 ↓ 对应时刻/位置的瞬时速度 切线斜率 而从数学函数的角度，当我们无限逼近曲线上某个点时，也就是横坐标的差值△t趋于零时，△s与△t的比值表示在该点的 切线斜率。 通过 反映 越大 越大 一段变速直线运动的 x-t 图像 2 x/m t/s 320 0 4 6 8 变速直线运动的瞬时速度 4 尝试：根据 x-t 图像，描述从静止释放的小球的运动过程。 1. 小王看到父亲开车回家途中仪表盘上指示的速度指示达过80Km/h 2. 经过提速后，上海到深圳的列车的速度达到 150km/h 3. 导航显示由于堵车，在隧道中的车速只有 1.2m/s 4. 返回地面的太空舱以 8m/s 的速度落入太平洋 判断下列所说速度中，是平均速度还是瞬时速度？ 瞬时速度 平均速度 平均速度 瞬时速度 巩固提升 在高速公路的每个路段都有交通管理部门设置的限速标志，如标志为 瞬时速度 尝试从瞬时速度、平均速度以及两者关系的角度描述匀速直线运动。 匀速直线运动是 。 巩固提升 拓展选做 一修路工在x＝100m的隧道中，突然发现一列火车出现在离右道口200m处，修路工恰好在无论向右还是向左跑均能完全脱离危险的位置，问这个位置离左出口的距离多少？他奔跑的速度至少是火车速度的多少倍？ $$