1.3 位置变化快慢的描述—速度 课件-2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

人教版 必修第一册 1.3 位置变化快慢的描述——速度 第一章 运动的描述 笑话： 一名司机超速被交警拦住了 交警：您好，您刚才的车速是100km/h！ 司机反驳：不可能的！我才开了7分钟，还不 到一个小时，怎么可能走了100km呢？ 交警：我的意思是：如果您继续像刚才那样开车，在下一个小时里您将驶过100km。 司机：这也是不可能的，我只要再行驶10km就到家了，根本不需要再开100km的路程。 想一想： 交警所说的“100km/h”指的是什么？这名司机狡辩的根据是什么？ 【问题】研究物体运动的快慢是一个常见的问题，那么，我们如何描述物体运动的快慢呢？ 初中：物体通过的路程与所用时间的比值叫做速度。 这样去描述物体运动快慢，有何缺陷？ 我们知道，路程是不能准确的描述物体位置的变化和运动方向，所以这样定义的“速度”只能反映一段路程上物体运动的平均快慢情况，不能准确地反映物体运动中位置变化的快慢. 怎样才能准确地定义速度呢？ 如：两辆汽车从某地出发，速度都是20m/s，他们的运动情况完全相同吗？ —— 可能是背道而驰 ！ 体会：速度仅指出大小是不够的，还必须具有______ 方向 终点裁判是利用运动相同的 位移，比较时间的长短来比较物 体运动的快慢； 在百米赛跑中，终点裁判是怎样判断运动员跑的快慢？ 一、重新认识速度 在比赛过程中，观众是怎样判断运动员们跑的快慢？ 观众是利用相同的时间,比较经过位移的长短来比较运动的快慢。两种方式不一样。 在直线运动中，比较物体运动快慢的方法有两种 汽车 时间 位移 甲 2h 80km 乙 2h 100km 丙 2.2h 100km 甲、乙、丙三辆汽车在平直的公路上匀速行驶，在一段时间内行驶一段位移，数据如下表,请比较三辆车运动的快慢。 乙快 乙快 甲、丙汽车在不同的时间内，运动不同的位移，又应该如何比较运动快慢呢？ 丙快 找一个统一的比较标准：单位时间内的位移，因此，引入速度的概念 一.速度（用v表示） 3.定义式： s越大，v越大吗？ 2.定义：位移与发生这个位移所用时间的比值。 这是一种比值定义法，v与s、t没有决定关系！ 3.6 ◎这里的速度和初中所学速度的含义相同吗？ 4.单位及其换算：m/s（国际单位）；km/h; cm/s 1m/s= km/h 1.物理意义：描述物体运动快慢和方向的物理量，也就是描述物体位置变化快慢的物理量 其实在初中我们就已经学过“速度”了，但今天我们引入的速度概念与初中所学的速度概念有什么不同，你能找出它们的不同点吗? 初中定义的“速度” 物体通过的路程和通过这段路程所用时间的比 平均速率： 高中定义的“速度” 物体通过的位移和通过这段路程所用时间的比 平均速度： 2.矢量，方向与该段时间的位移方向相同。 求得的速度，只是表示物体在时间t内的平均快慢程度，我们把它称为平均速度，通常用 表示 1.定义式： 注意： 计算时，必须指明物体是在哪段时间内或哪段位移上的平均速度！ 3.物理意义：粗略地描述物体在时间t内运动的平均快慢程度。 二 .平均速度 位移 ◎平均速度与平均速率的区别： （2）平均速度是矢量，平均速率是标量 （4）一般情况，平均速度的大小小于等于平均速率；当物体做单向直线运动时，平均速度大小等于平均速率。 （3）平均速度的大小不是平均速率 （1）公式不同： 1.平均速率是平均速度的大小，这种说法对吗？为什么？ 1.不对，只有在单向直线运动中，平均速度的大小才等于平均速率。 2.甲、乙、丙三个可视为质点的物体 同时从点A出发，沿不同的路径运动 同时到达B点，如图1-3-1所示， 试比较三个物体在这个过程中的平均速度和平均速率 2.平均速度相等，平均速率不相等 教材第15页 如图所示，一个运动质点沿着一个半径为5m的圆周运动，质点从A点出发，沿着顺时针方向，经过5s第一次到达B点，请求出在这段时间内，质点的平均速度和平均速率分别是多少？ A B 解： 平均速度： 方向由A指向B 平均速率： 例题1： 城市A和城市B之间的距离是300km,一汽车从城市A行驶到城市B所用的时间是4h10min.那么，该汽车的平均速度的大小是20m/s.但这个平均速度并不能反映汽车行驶过程中任意时刻的快慢，例如途中加速和减速，甚至中途加油停车等。 城市A 城市B 如何才能精确描述物体在任意时刻运动的快慢和方向呢？ 【问题情境】 教材第16页 如图1-3-2所示，一辆汽车在平直的公路上运动，点O，A，A1是其运动轨迹上的点，如何描述汽车在点A的运动快慢呢？ 图1-3-2 汽车运动轨迹上的几个点 图1-3-3 描述汽车在点A的运动快慢 （1）若测得汽车在AA1段位移的大小和所用时间，则可计算出平均速度．可否用这个平均速度来表示汽车经过点A时运动的快慢？ （3）当位移足够小、所用的时间间隔也足够小时，可否认为这段时 间内汽车做匀速运动呢？ （2）若在AA1之间找一点A2,如图1-3-3所示，用同样的办法计算出AA2段的平均速度，相比AA1段而言，能否更精确地反映汽车经过点A的运动快慢？如果选取AA3,AA4,AA5呢？ 极限思想 平均速度只能粗略地描述物体运动的快慢。时间间隔取得越小，平均速度就越能准确地描述在这一小段时间内的运动快慢。Δt取得越小，物体在t到t+Δt时间内的平均速度就越接近物体在时刻t的速度。我们把在时刻t的这个速度叫作瞬时速度.(极限思想) 瞬时速度是运动物体在某一时刻或经过某一位置时的速度。某一时刻的瞬时速度，我们可以通过求运动物体在该时刻前后无穷短时间内的平均速度得出。某位置的瞬时速度，我们可以通过求无限逼近该位置附近位移内的平均速度得出。 △t △t △t Ｘ/ｍ A v= △t→0 三.瞬时速度 加单位换算 14 1.瞬时速度： 3.矢量性： 4.物理意义： 2.公式： 平均速度 瞬时速度 极限思想 运动物体在某一时刻（或某一位置）的速度。 瞬时速度是矢量，方向是此刻物体运动的方向。 反映物体在某一时刻（或某一位置）时运动的快慢 当∆ｔ非常小时，所得速度近似认为是A点处瞬时速度 x/m A 三.瞬时速度 简称速度，速度的大小就是速率 平均速度和瞬时速度的区别与联系 平均速度 瞬时速度 物理意义 描述物体在一段时间内运动的快慢和方向，与一段时间或位移对应，只能粗略描述运动快慢 描述物体在某时刻运动的快慢和方向，与时刻或位置对应，可以精确描述物体运动快慢及方向 大小 由 求出 当Δt→0时，用 计算出的即是那一时刻的瞬时速度 方向 与位移的方向相同，不一定与物体瞬时运动方向相同 就是那一时刻物体运动的方向 区别：平均速度、平均速率、瞬时速度、速度、速率 下面描述的几个速度中，属于平均速度的是(　　 ) A．子弹以790 m/s的速度击中目标 B．信号沿动物神经传播的速度大约为10 m/s C．汽车上速度计的示数为80 km/h D．足球以20 m/s的速度飞入球门 【答案】B 【解析】790 m/s是击中目标时刻的瞬时速度；信号沿动物神经传播是在一个过程内的平均速度；汽车速度计上显示的是瞬时速度；足球飞入球门的速度是瞬时速度。 例题2： 在马路上，通过可以看到马路旁的一些交通标志。如图甲是限速标志;乙是路线指示标志，表示到增城市区还有25km。下列理解正确的是（ ） A、甲表示瞬时速度，乙表示位移 B、甲表示瞬时速度，乙表示路程 C、甲表示平均速度，乙表示路程 D、甲表示平均速度，乙表示位移 例题3： 甲 乙 B V/m.s-1 t/s 0 1 2 3 4 2 4 6 四.速度－时间图像 以速度v为纵坐标，以时间t为横坐标，在坐标纸上建立直角坐标系，根据物体在各个时刻的速度，将（t，v)作为一组坐标在坐标系中描点，将点连线后得出的图像称为速度-时间图像（v-t图像）。 1.匀速直线运动的v-t图像是怎么样的？（v=5m/s） 2.匀速直线运动的v-t图像特点： （1）一平行于时间轴的直线，截距表示速度的大小 。 如何用图像来表示物体运动的速度呢？ 作 v-t图像 这个物体在3s内的位移是多少？ （2）速度－时间图像的图线与时间轴所围成的面积表示位移大小。(拓展到所有的v-t图像都满足此结论） 1、一辆小汽车甲向右做直线运动，速度逐渐增大，其速度与时间的关系如图所示。请将速度与时间的关系绘制成坐标图。 小汽车甲做速度逐渐增大的直线运动 2、一辆小汽车乙向右做直线运动，速度逐渐减小，其速度与时间的关系如图所示。请将速度与时间的关系绘制成坐标图。 小汽车乙做速度逐渐减小的直线运动 速度逐渐增大，做加速度运动 速度逐渐减小，做减速度运动 速度－时间图像理解（v-t图像） 1.任一时刻对应的速度 2.纵轴截距表示初速度 3.图线在时间轴上方，表示向正方向运动；图线在时间轴下方，表示向反方向运动。 知识拓展：交通区间测速系统 区间测速的原理如上图所示，在同一路段上布设前后两个监控点，通过测出车辆经过这两个监控点的时间来计算车辆在该路段上的平均行驶速度（平均速度），并依据该路段上的限速标准判定车辆是否超速违章，并在LED大屏幕上实时发布交通违章车辆信息，以对违章车辆进行告知及警示其他车辆 1.关于速度，下列说法中正确（　　） A．速度是表示物体位置变化快慢的物理量，既有大小，又有方向，是矢量 B．平均速度就是速度的平均值，它只有大小，没有方向，是标量 C．速度大小不变的运动是匀速直线运动 D．汽车上的速度计是用来测量汽车平均速度大小的仪器 A 随堂练习 2.对于平均速度、瞬时速度与速率，下列说法正确的是（ ） A．平均速度的大小等于平均速率 B．平均速度的大小一定等于初速度和末速度的平均值 C．平均速度可认为等于瞬时速度 D．瞬时速度的大小叫瞬时速率，简称速率 解析： A、平均速度的大小不等于平均速率，平均速度等于位移除以时间，平均速率等于路程除以时间，故A错误； B、平均速度等于位移除以时间，表示一段位移内的平均快慢程度，不一定等于初速度和末速度的平均值，故B错误； C、平均速度对应一段时间的运动快慢，而瞬时速度是某一瞬间的运动快慢，二者不一定相等，故C错误； D、瞬时速度的大小叫瞬时速率，简称速率，故D正确。答案：D 随堂练习 随堂练习 D 3.(多选)甲、乙两质点在同一直线上匀速运动，设向右为正方向，甲质点的速度为2 m/s，乙质点的速度为－4 m/s，可知 (　 　) A．乙质点的速率大于甲质点的速率 B．因为2>－4，所以甲质点的速度大于乙质点的速度 C．这里的正负号表示质点运动的方向 D．若甲、乙两质点同时由同一点出发，则10 s后甲、乙两质点相距20 m A C 随堂练习 随堂练习 4.短跑运动员在100m的竞赛中，测得他在5s末的速度是8.7m/s，10s末到达终点的速度为10.3m/s，此运动员在这100m中的平均速度大小是（ ） A．9.5m/s B．10.3m/s C．9m/s D．10m/s 随堂练习 5. (多选)如图所示，在公园骑自行车晨练，人由静止开始沿直线运动，她在第1s内、第2s内、第3s内、第4s内通过的位移分别为1m、2m、3m、4m，则(　　) A．她在4s末的瞬时速度为4m/s B．她在第2s内的平均速度为2m/s C．她在4s内的平均速度为2.5m/s D．她在1s末的速度为1m/s BC 随堂练习 （1）三个质点从 N 到 M 的平均速度______ （填“相同”、“不同”） （2）B质点的平均速度方向与它在运动过程中某点 瞬时速度方向______（填“相同”、“不同”） （3）A质点的平均速度方向与它在运动过程中某点瞬时速度方向______（填“相同”、“不同”） （4）三个质点的平均速度方向______，到M点时瞬时速度的方向______（填“相同”、“不同”） （5）三个质点从 N 到 M 的平均速率______ （填“相同”、“不同”） 6.三个质点A、B、C的运动轨迹如图所示，它们同时从N点出发，中途不停止无往返，同时到达M点，则 M N B C A 随堂练习 相同 相同 不同 相同 不同 不同 7.(多选)如图所示,为一物体做直线运动的速度—时间图像,在整个运动过程中,下列说法正确的是(　　) A.BC段和CD段的运动方向相反 B.CD段和DE段的运动方向相反 C.物体在D点速度为零,此后运动方向改变 D.AB段物体静止 随堂练习 BC 答案 BC 30 8.一个学生以一定的速率去一同学家中送一本书，停留了一会儿又以同样的速率返回家中，能正确反映该学生运动情况的图为（ ） C 随堂练习 9.若一质点从 t= 0 开始由原点出发沿直线运动，其v-t图像如图所示，则该质点离原点最远的时刻是（     ） A．t1 B．t2 C．t3 D．t4 B 随堂练习 $