第1章 03 位置变化快慢的描述——速度（课件）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高一物理必修第一册（人教版 江苏北京专用）

该高中物理课件聚焦“运动的描述”中速度的核心知识，涵盖速度定义、平均与瞬时速度、实验测量及v-t/x-t图像应用，通过知识辨析衔接前后内容，构建“概念-实验-应用”的学习支架。 其亮点在于融合科学探究与科学思维，以打点计时器、光电门实验培养学生实验能力，结合v-t图像分析和典例计算深化运动观念，助力学生形成物理观念和科学推理能力，为教师提供系统教学资源，提升课堂效率。

3　位置变化快慢的描述——速度 必备知识 清单破 知识点 1 速度 1.定义:物理学中用位移与发生这段位移所用时间之比表示物体运动的快慢,这就是速度,通 常用字母v表示。 2.定义式:v= 。 说明 v的大小与Δx和Δt无关,不能说v与Δx成正比,与Δt成反比。 3.单位:在国际单位制中,速度的单位是米每秒,符号是 m/s或m·s-1。常用的单位还有千米每时 (km/h或km·h-1)、厘米每秒(cm/s或cm·s-1)等。换算关系:1 m/s=3.6 km/h。 4.标矢性:速度是矢量,它既有大小,又有方向。速度v的方向与时间Δt内的位移Δx的方向相同。 第一章 运动的描述 高中同步 1.平均速度 (1)物理意义:描述物体在某一段时间内运动的平均快慢程度及方向。 (2)定义式:v= 。 (3)矢量性:平均速度是矢量,其方向与位移方向相同。 2.瞬时速度 (1)物理意义:描述物体在某时刻运动的快慢及方向。 (2)速率:瞬时速度的大小。 (3)矢量性:瞬时速度是矢量,其方向与物体的运动方向相同。 (4)匀速直线运动:瞬时速度保持不变的运动。 3.平均速率 物体运动的路程与经过这一过程所用时间的比值是物体在这段时间内的平均速率。 知识点 2 平均速度和瞬时速度 第一章 运动的描述 高中同步 1.测量平均速度:如图所示是打点计时器(频率为50 Hz)打出的一条纸带示意图,若想计算实 验时运动的纸带在某两点间的平均速度v,只需测出这两点间的位移Δx和所用时间Δt,就可以 算出平均速度v= 。 知识点 3 实验:测量纸带的平均速度和瞬时速度 第一章 运动的描述 高中同步 2.测量瞬时速度:用 求出的平均速度可以粗略代表Δx范围内某点的瞬时速度,并且Δx越 小、Δt越短,平均速度越接近某点的瞬时速度。图中E点的瞬时速度,可由包含E点在内 的D、G两点间的平均速度粗略地代表。如果把包含E点在内的间隔Δx取得小一些,如图中 的DF段,那么用算出的平均速度代表纸带在E点的瞬时速度会更准确一些。 知识点 4 速度-时间图像 1.概念:以时间t为横轴,速度v为纵轴,坐标系中的图像即为速度-时间图像或v-t图像。v-t图像 非常直观地反映了物体运动的速度随时间变化的情况。 2.图像的建立 (1)以时间t为横轴,速度v为纵轴建立平面直角坐标系。 (2)根据测量数据计算出不同时刻的瞬时速度值,在坐标系中描点。 (3)用平滑的曲线把这些点连接起来,即得到v-t图像。 第一章 运动的描述 高中同步 知识辨析 1.位置坐标的变化量有负值吗?时间的变化量呢? 2.物体的平均速度为0,瞬时速度一定为0吗? 3.如果用打点计时器打出的纸带上的点迹分布不均匀,那么,点迹密集的地方表示运动的速度 较大还是较小? 第一章 运动的描述 高中同步 一语破的 1.变化量是用末态量减去初态量。位置坐标的变化量有正负,正值表示位移方向与正方向相 同,负值表示位移方向与正方向相反。时间的变化量没有负值。 2.不一定。物体的平均速度为0,说明物体的位移为0,物体可能静止,也可能是又运动回出发 点,所以瞬时速度不一定为0。 3.较小。由于每相邻两点间的时间间隔相同,点迹密集的地方,相邻两点间的位移小,则表示 运动的速度较小。 第一章 运动的描述 高中同步 1.平均速度的计算 　　用v= 计算平均速度,要注意Δt和Δx的对应关系。Δt与Δx有时会隐含在已知条件中,解 决问题的关键是找到Δt时间内对应的位移Δx,或者位移Δx所对应的时间Δt,不能死套公式。 解题时有以下三种情况需注意: (1)时间分段明确。例如,物体在平直路面上运动过程中,前 t时间内的平均速度是v1,后 t时 间内的平均速度是v2,则全程的平均速度为v= = = 。 (2)位移分段明确。例如,物体在平直路面上运动过程中,通过前 位移的平均速度是v1,通过 定点 1 平均速度、平均速率的计算 关键能力 定点破 第一章 运动的描述 高中同步 后 位移的平均速度是v2,则全程的平均速度为v= = = 。 (3)中间停留一段时间。例如,一物体从A点沿直线运动x1至B点,所需时间为t1,在B点停留t0时 间后,又从B点沿直线运动x2至C点,所需时间为t2,A、B、C在一条直线上,求全程的平均速度 用v= 计算,则v= 。 总结:当涉及物体多个运动过程求全程的平均速度时,先根据每个过程的时间求出总时间,然 后根据每个过程的位移求出总位移,再代入平均速度的定义式进行计算。 2.平均速率的计算 　　用v= 计算平均速率,s为t时间内物体通过的路程。在单向直线运动中,物体的平均速率 等于物体的平均速度大小。在往返直线运动中,常分段求解物体的位移大小,各段位移大小 之和为物体通过的路程,除以总时间,得出物体的平均速率。 第一章 运动的描述 高中同步 　某质点由A出发做直线运动,前5 s向东行驶了30 m到达B点,又向前行驶了5 s前进了 60 m到达C点,在C点停了4 s后又向西行驶,经历了6 s运动了120 m到达A点西侧的D点,如图 所示,求:   (1)最后6 s内质点的平均速度大小和方向; (2)全过程的平均速度【1】; (3)全过程的平均速率【2】。 典例 第一章 运动的描述 高中同步 信息提取    【1】确定全过程质点运动的起点和终点,确定位移大小和方向,并求出总时间,利 用平均速度公式求解。 【2】确定全过程质点运动的总路程和总时间,用平均速率公式求解。 思路点拨    平均速度是位移与时间之比,利用公式v= 【3】求解;平均速率是路程与时间之 比,用v= 【4】求解。 解析    (1)最后6 s时间内质点从C到D的位移大小为Δx3=120 m 则平均速度大小为v1= = =20 m/s,方向向西(由【3】得到) (2)全程中质点运动的初位置为A点,末位置为D点,其位移方向向西,大小Δx=Δx3-Δx1-Δx2=120 第一章 运动的描述 高中同步 m-30 m-60 m=30 m,所用时间t总=5 s+5 s+4 s+6 s=20 s(由【1】得到) 则平均速度大小为v2= = =1.5 m/s,方向向西(由【3】得到) (3)全程中质点运动的总路程Δs=Δx3+Δx1+Δx2=120 m+30 m+60 m=210 m,则平均速率为v3=  = =10.5 m/s(由【4】得到) 答案    (1)20 m/s,方向向西    (2)1.5 m/s,方向向西    (3)10.5 m/s 第一章 运动的描述 高中同步 1.利用打点计时器测量速度 　　打点纸带直接记录了物体在相等时间间隔内的位移。分析纸带、采集数据、计算速度 是用打点计时器测速度实验的常考内容,也是高中物理实验的重要内容,分析纸带时要注意 以下几点: (1)要特别注意题目中已知的点是计时点还是计数点。计时点是打点计时器实际打出的点, 电源频率为50 Hz时,相邻两点的时间间隔为T0=0.02 s。由于计时点较密,不便测量,故可每隔 若干个计时点取一个计数点。如中间每隔四个计时点取一个计数点(即每五个计时点取一 个计数点),则相邻两个计数点之间的时间间隔T=5T0=0.1 s。 定点 2 测量平均速度和瞬时速度 第一章 运动的描述 高中同步 (2)注意间隔的周期数。从能看得清的某个点数起,如果纸带上共有n个计时点,那么点的间隔 数为(n-1),对应的时间间隔为t=(n-1)T0。用刻度尺测出第1个点到第n个点的距离Δx,则平均速 度v= 。 (3)由于可用一段时间内的平均速度粗略地代替这段时间内某一时刻的瞬时速度,且时间越 短越准确,故测量纸带上某点的瞬时速度时,应尽量选取与其相邻的两个计数点来测量,即当 时间很短时,可以认为中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度(极限思想)。 2.利用光电门测量平均速度和瞬时速度 　　学生实验中由数字计时器和光电门组成计时装置。 第一章 运动的描述 高中同步 　　如图所示,当滑块在导轨上运动时,光电门利用光敏电阻的特性记录了遮光条通过光电 门的时间,而遮光条的宽度Δx已知,并且非常小其通过光电门的时间Δt非常短,在这段时间内 滑块的运动可以近似看成匀速直线运动,所以遮光条通过光电门时的瞬时速度等于遮光条通 过光电门时的平均速度,即v= 。 第一章 运动的描述 高中同步 1.v-t图像的应用 　　用v-t图像描述物体的运动时,首先应明确图像反映的物理规律。从v-t图像中可获得的 信息如下: (1)可以从图像上直接读出某一时刻物体的速度的大小和方向。图线上某点的横坐标表示时 刻,纵坐标表示速度的大小和方向,位于t轴上方,表示物体向正方向运动,位于t轴下方,表示物 体向负方向运动。如图t1时刻,a的速度大小为v1,b的速度大小为v2,c的速度大小为v0,且均向正 方向运动;对于d,0~t0时间内向正方向运动,t0~2t0时间内向负方向运动。 定点 3 应用图像描述物体的运动 第一章 运动的描述 高中同步   (2)可以从图像上直观地看出速度随时间的变化情况。图线的走向说明加速或减速,速度增 大为加速运动,速度减小为减速运动。图线的斜率表示速度变化的快慢,斜率绝对值越大,表 示速度变化得越快(下一节将具体学习)。 (3)物体以速度v0做匀速直线运动,在0~t1时间内的位移x1=v0t1,可用v-t图线与t轴所围的面积来 表示。 第一章 运动的描述 高中同步 2.x-t图像的应用 　    x-t图像描述的是物体的位移随时间变化的规律,根据x-t图线可以判断物体的运动性 质。速度的定义式v= 恰好与x-t图线的斜率k= 相对应,由此可知x-t图线的斜率等于速度, 即v=k= 。常见直线运动的x-t图像如图所示。 第一章 运动的描述 高中同步 必备数学知识 一次函数y=kx+b,其图像是一条直线,其中k= ,叫这条直线的斜率,表示这条直线对横轴的倾 斜程度,如图所示。   第一章 运动的描述 高中同步 $