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

该高中物理学案聚焦“位置变化快慢的描述——速度”核心知识点，涵盖速度定义、平均速度与瞬时速度辨析、速率概念及v-t图像分析。通过生活情境（如开车加速-匀速-减速过程）衔接初中运动快慢描述，以自主预习填空和课堂问题链构建学习支架，梳理前后知识脉络。 资料突出科学探究与科学思维培养，通过纸带测量实验提升数据处理能力，渗透极限思想理解瞬时速度，v-t图像绘制强化模型建构。例题变式分层设计，从概念辨析到实验应用，结合素养专练巩固物理观念，助力学生深化理解，提升课堂效率。

第3节　位置变化快慢的描述——速度 学习目标 1.通过对实例的分析，认识平均速度和瞬时速度，并初步了解极限的思想。 2.通过对日常生活中有关速度的实例的分析,体会变化率的概念及表达方式，并理解速度和速率的物理意义。 3.通过实验，学会计算纸带的速度和瞬时速度,掌握对数据的处理方法。 4.通过绘制和分析v-t图像，理解速度—时间图像的意义，并能利用v-t图像分析运动。 自主预习 一、速度 定义:物理学中用　　　　　　　　　　　　　之比表示物体的速度,通常用字母　　　表示。速度的单位是　　 　,符号是　　　,常用单位还有千米每时(　　),厘米每秒(cm/s)等。  二、平均速度和瞬时速度及速率 1.平均速度:由求得的速度v,表示的只是物体在时间Δt内运动的　　　　快慢程度,叫作平均速度。  2.瞬时速度:运动物体在某一时刻或某一位置的速度,匀速直线运动是瞬时速度保持 　　的运动。  3.速率:　　　　　　　。  【提出问题】 生活和科学研究中经常需要知道物体运动的快慢和方向,你还记得初中是课堂探究 怎样描述运动快慢的吗?运动员在比赛中的不同时段,运动的快慢一样吗? 一、速度 【情境设问】 不同的运动,位置变化的快慢往往不同,也就是说运动的快慢不同。我们已经用位移来表示位置的变化,那么在高中阶段怎么比较物体运动的快慢呢? 结论1:物理学中用　　　　　 　　　　之比表示物体的速度,通常用字母　　　表示,速度越大,表示物体运动越快,其位置变化也越快。  第 1 页 共 9 页 学科网（北京）股份有限公司 二、平均速度和瞬时速度及速率 【情境设问】 我们来模拟一位家长开车到十字路口的情形。发动机发动起来,从O运动到C经历加速—匀速—减速过程，那么这个过程中速度等于OC段位移除以OC段时间。但是,在这个加速—匀速—减速的整个过程中一直是这个速度吗?那么我们求得的速度是什么速度呢? 结论2:平均速度:物体在　　　　 　 　　　与　　　　　 　　　　　之比叫作这段位移的平均速度。  【提出问题】 在汽车运动过程中,我们看到在大部分时刻汽车的速度不等于平均速度,那我们用哪个物理量来描述某时刻的运动情况呢? 结论3:瞬时速度:　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　。  【提出问题】 我们知道瞬时速度是矢量,它既有大小又有方向。在方向盘下方有一个仪表盘——“速度计”,而速度计上显示的只是瞬时速度的大小,无法从中读出行进方向。我们把瞬时速度的大小叫作什么? 结论4:速率:　　　　　　　　　 　　　　　　　　。  三、测量纸带的平均速度和瞬时速度 【情境设问】 我们知道两点间平均速度v=,在下图中,我们怎样去求出D、G两点间的平均速度呢? 计算每隔0.1 s的平均速度纸带示意图 【提出问题】 用包含某点在内的一段时间内的平均速度粗略表示该点的瞬时速度。在下图中,E点在D、G两点之间,也在D、F两点之间,用哪一段时间内的平均速度表示E点的瞬时速度更准确呢? 计算每隔0.06 s的平均速度纸带示意图 结论5:　　　　、　　　　两点离E点更近,　　　　、　　　　两点间的平均速度更接近E点的瞬时速度。一般来说,当把包含E点在内的间距取得越小时,此间距内的平均速度越接近E点的瞬时速度,但是当间距过小时,因测量导致的误差会增大，所以实际测量中要根据需要及所用仪器的情况,在要测量的点附近选取合适的位移和时间。  四、速度—时间图像 【思考与讨论】 物体运动的速度随时间变化的情况可以用图像来直观表示。以时间t为横轴,速度v为纵轴,坐标中的图像即为速度—时间图像或v-t图像,阅读课本第24页后小组讨论应该怎样准确描绘速度—时间图像。 位置 0 1 2 3 4 5 6 7 v 尝试将纸带中的各位置的瞬时速度计算出来，并记录在上表中。并在下列坐标纸中描绘v-t图像。 典型例题 【例题1】(多选)下列关于速度的说法不正确的是(　　) A.速度描述物体运动的快慢,只有大小 B.物体运动时间越短,速度越大 C.物体运动位移越大,速度越大 D.物体位置变化越快,速度越大 【变式训练1 (多选)对速度的定义式v=,以下叙述正确的是(　　) A.物体做匀速直线运动时,速度v与运动的位移Δx成正比,与运动的时间Δt成反比 B.速度v的大小与运动的位移Δx和时间Δt都无关 C.此速度定义式适用于任何运动 D.速度是表示物体运动快慢及方向的物理量 【例题2】一物体沿直线运动。(1)若它在前一半时间内的平均速度为v1,后一半时间的平均速度为v2,则全程的平均速度为多大?(2)若它在前一半位移的平均速度为v1,后一半位移的平均速度为v2,则全程的平均速度多大? 【变式训练2】一质点做变速直线运动,若前内的平均速度为6 m/s,后内的平均速度为9 m/s,则这段时间t内的平均速度为　　　　 m/s。若质点前一半位移的平均速度为3 m/s,后一半位移的平均速度为6 m/s,则这段位移的平均速度为　　　　 m/s。  【例题3】一同学利用打点计时器打出的纸带分析小车的运动速度时,从几条纸带中选出了一条不是很完整的纸带,如图所示。纸带上有7个计数点,相邻两计数点之间还有4个点没有画出,所用交变电流的频率为50 Hz,相邻计数点之间的距离已标在图中,单位是厘米。 (1)计算OF之间的平均速度。 (2)打点计时器打D点时小车的瞬时速度接近多少? 【变式训练3】用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。 主要实验步骤如下: a.安装好实验器材。接通电源后,让拖着纸带的小车沿长木板运动,重复几次。 b.选出一条点迹清晰的纸带,找一个合适的点当作计时起点O(t=0),然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点,如图2中A、B、C、D、E、F、…所示。 c.通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E、…时小车的速度,分别记作v1、v2、v3、v4、v5… d.以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系,在坐标纸上描点,如图3所示。 结合上述实验步骤,请你完成下列任务: (1)在下列仪器和器材中,还需要使用的有　　　　和　　　　　。(填选项前的字母)  A.电压合适的50 Hz交流电源 B.电压可调的直流电源 C.刻度尺 D.停表 E.天平(含砝码) (2)在图3中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点, 画出v-t图像, 并在该图中标出计数点C对应的坐标点。 (3)观察v-t图像,可以判断小车做匀变速直线运动,其依据是　　　　　　　　　　。  (4)描绘v-t图像前,还不知道小车是否做匀变速直线运动。用平均速度表示各计数点的瞬时速度,从理论上讲,对Δt的要求是　　　　(选填“越小越好”或“与大小无关”);从实验的角度看,选取的Δx大小与速度测量的误差　　　　(选填“有关”或“无关”)。  课堂练习 1.(多选)下列关于速度的说法正确的是(　　) A.速度是描述物体运动快慢的物理量,速度大表示物体运动得快 B.速度是描述物体的位置变化快慢的物理量,速度大表示物体位置变化大 C.速度越大,位置变化越快,位移也就越大 D.速度是矢量,速率是标量 2.(多选)关于瞬时速度和平均速度的理解,下列说法正确的是(　　) A.瞬时速度一直为零,平均速度一定为零 B.瞬时速度一直为零,平均速度可以不为零 C.瞬时速度一直不为零,平均速度一定不为零 D.瞬时速度一直不为零,平均速度可以为零 3.三个质点A、B、C的运动轨迹如图所示,三个质点同时从N点出发,同时到达M点,下列说法正确的是(　　) A.三个质点从N点到M点的平均速度相同 B.质点B从N点到M点的平均速度方向与任意时刻的瞬时速度方向相同 C.到达M点时的瞬时速度的值一定是A的大 D.三个质点到达M点时的瞬时速度一定相同 4.(多选)在下列四个图像中,表示匀速直线运动的是(　　) 5.如图所示,打点计时器所用电源的频率为50 Hz,某次实验中得到一条纸带,用毫米刻度尺测出各点间的距离为AC=14.0 mm,AD=25.0 mm。那么由此可以算出纸带在AC间的平均速度为　　　 　 m/s,纸带在AD间的平均速度为　　 　　 m/s，B点的瞬时速度更接近于　　 　　 m/s。 素养专练 1.下列说法错误的是(　　) A.变速直线运动的速度是变化的 B.平均速度即为速度的平均值 C.瞬时速度是物体在某一时刻或在某一位置时的速度 D.瞬时速度可看作时间趋于无穷小时的平均速度 2.一个物体沿平直路运动,由静止起在10 s内加速到20 m/s,共运动了80 m,该物体在10 s内平均速度是(　　) A.20 m/s　　　　　　　　 B.10 m/s C.8 m/s D.都不对 3.下列关于速度的说法正确的是(　　) A.速度是描述物体位置变化的物理量 B.速度是描述物体位置变化大小的物理量 C.速度是描述物体运动快慢的物理量 D.速度是描述物体运动路程和时间关系的物理量 4.一辆汽车以速度v行驶了的路程,接着以20 km/h的速度跑完了余下的路程,若全程的平均速度是28 km/h,则v是(　　) A.24 km/h B.35 km/h C.36 km/h D.48 km/h 5.短跑运动员在100 m比赛中,以8 m/s的速度迅速从起点冲出,到50 m处的速度是9 m/s,10 s末到达终点的速度是10.2 m/s,则运动员在全程中的平均速度是(　　) A.9 m/s B.10.2 m/s C.10 m/s D.9.1 m/s 参考答案 · 自主预习 一、 位移与发生这段位移所用时间　v　米每秒　m/s　km/h 二、 1.平均 2.不变 3.瞬时速度的大小 · 课堂探究 结论1:位移与发生这段位移所用时间　v 结论2:某段时间内的位移　发生这段位移所用时间 结论3:物体在某一时刻或某一位置的速度 结论4:瞬时速度的大小 结论5:D　F　D　F 【思考与讨论】 根据算出的v,t数据,在坐标轴上描点,再用一条圆滑的曲线将这些点连起来,曲线反映的情况就与实际更接近了。如果有一些点难以落在曲线上,应该使它们大致均匀地分布在曲线两侧,这样的曲线就更符合实际的规律。 · 例题与变式 【例题1】 例题解答:ABC 【变式训练1】 BCD 【例题2】 例题解答:(1)物体在前一半时间内的位移x1= 在后一半时间内的位移x2= 全程位移x=x1+x2=t 所以物体全程的平均速度为。 (2)物体通过前一半位移所用的时间t1= 通过后一半位移所用的时间t2= 通过全程所用的时间t=t1+t2= 全程的平均速度为。 【变式训练2】 8　4 【例题3】 例题解答:(1)OF间的平均速度为 v==×10-2 m/s=0.68 m/s。 (2)当打点计时器打D点时,小车的瞬时速度应当最接近于CE间的平均速度,则 vD=×10-2 m/s=0.83 m/s。 【变式训练3】 (1)A　C (2)如图所示 (3)小车的速度随时间均匀变化 (4)越小越好　有关 · 课堂练习 1.AD　2.AD　3.A　4.BC　5.0.35　0.42　0.35 · 素养专练 1.B　2.C　3.C　4.B　5.C $