1.3位置变化快慢的描述——速度 课件-2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

该高中物理课件聚焦“速度”核心概念，涵盖定义公式、矢量性、平均与瞬时速度、速率及v-t图像等内容。通过“位置变化快慢差异”问题导入，衔接位移知识，搭建从描述位置到量化快慢的学习支架。 其亮点在于以比值定义法构建速度概念（物理观念），用极限思想阐释瞬时速度（科学思维），结合打点计时器实验测量（科学探究），通过对比表格、莫比乌斯环等实例辨析易混概念。助力学生深化理解，教师可高效开展概念教学与实验指导。

1.3位置快慢的描述——速度 人教版（2019）高中物理 必修第一册 第一章 运动的描述 学习目标 1.理解速度的物理意义，掌握速度的定义、公式、单位及单位换算，明确速度的矢量性。 2.区分平均速度与瞬时速度，理解二者的区别、联系以及适用场景。 3.掌握速率、平均速率的概念，理清速度、速率、平均速度、平均速率四者的关系。 4.学会利用打点计时器测量纸带的平均速度与瞬时速度，提升实验数据处理能力。 5.能结合生活实例、运动过程完成速度相关计算与概念辨析。 同样发生位置变化，为什么我们感觉三者运动快慢差异极大？ 一、速度 一、速度 我们已经用位移来表示位置的变化，那么，怎样比较物体运动的快慢呢？ 一、速度 （一）含义：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（velocity）。 （二）公式： V= 由此可知，速度的大小在数值上等于单位时间内物体位移的大小。 这里的速度和初中所学 的速度含义不完全相同。 一、速度 （三）物理意义：表示物体运动快慢和方向的物理量。 （四）单位 国际单位：米每秒（m/s 或m·）。 常用单位：千米每时（km/h ） 厘米每秒（cm/s ）等。 单位换算关系：1m/s=3.6km/h ①速度定义时采用了比值定义法，不能说与成正比。 大，说明物体的位置变化量大，即位移大，但不一定大；当物体位置变化快时， 才大。 ②式中是位移不是路程， 与t具有对应性。 ③如果t时间内物体发生的位移为x，公式可表示成v= 一、速度 （五）矢量性 速度是矢量，既有大小，又有方向。速度的方向（物体运动的方向）和位移的方向相同。 对于直线运动来说，如果选定某一方向为正方向，速度方向就可以用正负号表示。 例如，如果选向东为正方向，若汽车以3m/s的速度向东运动，就可以记为v=+3m/s，通常正号可以省略，记为v=3m/s；若汽车以3m/s的速度向西运动，则可记为v=-3m/s，负号表示汽车运动方向与规定的正方向相反，负号不可省略。 1. 下列关于速度的说法正确的是（ ） A．由v=可知，v与成x正比，与成反比 B．速度的方向与物体运动的方向一致 C．因为2＞－3，所以2m/s＞－3m/s D．速度大小不变的运动是匀速直线运动 B 二、平均速度和瞬时速度 二、平均速度和瞬时速度 （一）平均速度 由速度的公式可以求得一个速度值，如果在时间Δt内物体运动的快慢程度是不变的，这就是说物体的速度是不变的； 如果在时间Δt内物体运动的快慢程度是变化的，这个速度值表示的是物体在时间Δt内运动的平均快慢程度，称为平均速度。 1.定义式：= （2）矢量性：平均速度既有大小又有方向，是矢量，其方向与一段时间Δt内发生的位移Δx的方向相同。 ①平均速度不是速度的平均值。 ②平均速度表示物体在某一段时间内的平均快慢程度，只能粗略地描述物体的运动。 ③平均速度是与Δx和Δt严格对应的。 二、平均速度和瞬时速度 思考与讨论： 平均速度描述物体在一段时间内运动的平均快慢程度及方向。那么，怎样描述物体在某一时刻运动的快慢和方向呢？ 可以设想，用由时刻t到t+Δt一小段时间内的平均速度来代替时刻t物体的速度，如果Δt 取得小一些，物体在Δt这样一个较小的时间内，运动快慢的差异就不会太大。Δt越小，运动快慢的差异就越小。当Δt 非常非常小时，运动快慢的差异可以忽略不计。 （二）瞬时速度 1.概念：运动物体在某一时刻或经过某一位置的速度叫作瞬时速度。 二、平均速度和瞬时速度 2.对瞬时速度的理解： ①瞬时速度与时刻或位置相对应。 ②直线运动中，瞬时速度的方向与质点经过某一位置时的运动方向相同。 ③当时间足够短，Δt→0时，可认为瞬时速度等于Δt时间内的平均速度。 二、平均速度和瞬时速度 3.物理意义：精确地描述了物体运动的快慢及方向。 4.匀速直线运动就是瞬时速度保持不变的运动，在匀速直线运动中，瞬时速度与平均速度相等。 在物体的实际运动中，当测量时间非常短时，可认为某时刻的瞬时速度等于 该时刻前、后极短时间内的平均速度。 二、平均速度和瞬时速度 比较项目 平均速度 瞬时速度 对应 一段时间（过程量） 某一时刻（状态量） 公式 = Δt→0 时的极限 精度 粗略描述整体快慢 精确描述瞬间快慢 联系 Δt 趋近于 0 时，平均速度 = 瞬时速度；匀速直线运动中二者相等 二、平均速度和瞬时速度 （四）瞬时速率和平均速率 1.瞬时速率：瞬时速度的大小通常叫作瞬时速率。 2.平均速率 ①概念：物体运动的路程与通过这一路程所用时间的比值是这段时间内的平均速率。 ②平均速率只有大小没有方向，是标量。 【注意】平均速率与平均速度的大小是两个完全不同的概念。 二、平均速度和瞬时速度 二、平均速度和瞬时速度 比较项目 平均速度 平均速率 性质 矢量（位移 / 时间） 标量（路程 / 时间） 大小 平均速度大小 ≤ 平均速率 易错点 往返运动中可以为零 只要运动就不为零 误区 不是 "速度的平均值" 不是 "平均速度的大小" 汽车速度计不能显示车辆运动的方向，它的示数实际是汽车的速率。日常生活中说到的“速度”，有时是指速率，要根据上下文判断。 二、平均速度和瞬时速度 2 . 有关瞬时速度、平均速度、平均速率，下列说法正确的是（ ） A．瞬时速度是物体在某一位置或者某一时刻的速度 B．平均速度等于某段时间内物体运动的路程与所用时间的比值 C．做变速运动的物体，平均速率就是平均速度的大小 D．做匀速直线运动的物体，瞬时速度不变 AD 3 . 如图所示，一段长度为的长条纸带一端扭转后与另一端对接粘合，即可形成莫比乌斯环。莫比乌斯环属于单侧单边界拓扑曲面，不存在正反面之分。现有一只小蚂蚁以恒定速率从环上点出发，沿纸带中线持续向前爬行。不计纸带拼接的长度损耗，小蚂蚁第一次回到点的过程中，下列说法正确的是（　　） A．通过路程为 B．通过位移为 C．平均速度不为零 D．平均速率不为零 D 二、平均速度和瞬时速度 测量纸带的平均速度和瞬时速度 1.测量平均速度 根据= 求出任意两点间的平均速度。纸带上两点间的位移Δx可以用刻度尺测量出，Δt为两点间的间隔数与单个时间间隔的乘积。 二、平均速度和瞬时速度 如图所示，将打好点的纸带从能够看清的某个点开始，往后数出若干个点，比如共数出n个点，用刻度尺测出第1个点到第n个点的距离Δx ，并算出这n个点的时间间隔，则平均速度= ，式中T=0.02 S 1 n 23 二、平均速度和瞬时速度 1 2 区分计时点与计数点: （1）计时点：打点计时器在纸带上打的每一个点都是计时点，如果所用交流电源频率为 50 Hz，则每相邻两个计时点之间的时间间隔T=0.02s （2）计数点：在实验中如果纸带运动速度较慢，则计时点很密集，这样测量相邻计时点间的距离时相对误差较大。我们可以采用每隔几个计时点取一个计数点的方法来处理数据。 若相邻两个计数点之间还有（n一1）个计时点，则这两个计数点之间的时间间隔为0.02ns。一般每隔4个计时点取一个计数点，则相邻计数点间的时间间隔T=O.1s。 3 24 二、平均速度和瞬时速度 25 二、平均速度和瞬时速度 1.测量瞬时速度 当一段位移Δx对应的时间Δt很小时，我们可用这段时间内的平均速度来表示Δt中某一时刻的瞬时速度。 26 二、平均速度和瞬时速度 如图，可以大致表示C点的瞬时速度，即= ，A、B两点离C点越近，算出的平均速度越接近于C点的瞬时速度。 然而A、B两点距离过小时，测量误差会增大，所以应根据实际情况选取这两个点。 A Δx Δt=0.08s C B 27 二、平均速度和瞬时速度 28 二、平均速度和瞬时速度 29 4 . (1)根据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸带上直接得到的物理量是（        ） A．时间间隔 B．位移 C．平均速度 D．瞬时速度 (2)在“练习使用打点计时器”的实验中，某同学选出了一条清晰的纸带，如图所示A、B、C、D、E、F、G是在纸带上所选的计数点，相邻计数点间的时间间隔为0.1s。则BD段的平均速度=___________m/s。（结果保留2位有效数字） AB 0.21 三、速度——时间图像 三、速度——时间图像 （一）概念 以时间为横轴，速度为纵轴，坐标系中的图像即为速度一时间图像（v-t图像）。 （二）v-t图像的意义 直观地表示速度随时间变化的情况，它不是物体运动的轨迹。 v t O 32 三、速度——时间图像 （三）作v-t图像的方法 1.坐标系的建立 ①在坐标纸上画出平面直角坐标系。 ②标出坐标原点。 ③标出两个坐标轴代表的物理量的符号及单位。纵轴为速度（单位：m/s），横轴为时间（单位：s） ④在两个坐标轴上选择合适的单位长度。 v t O （m/s） （s） 1 2 3 -10 20 30 10 -20 33 三、速度——时间图像 2.v-t图像的描绘 ①根据计算出的不同时刻对应的瞬时速度值，在坐标系中描点。 ②用平滑的曲线来“拟合”实验中描出的点。 34 三、速度——时间图像 （四）从v-t图像可获得的信息 1.可以从图像上直接读出某一时刻速度的大小。 2.可以从图像上直接判断速度的方向。若图像位于t轴的上方，表示物体向正方向运动；若图像位于轴的下方，表示物体向负方向运动。 v t O （m/s） （s） 1 2 3 -10 20 30 10 -20 35 三、速度——时间图像 3.可以从图像上直观地看出速度随时间的变化情况。 a为匀速直线运动的v-t图线; b为加速直线运动的v-t图线; c为减速直线运动的v-t图线。 v t O a c b 36 三、速度——时间图像 4.如图所示，据x=vt可知，在速度-时间图像中，匀速直线运动的位移对应的是边长分别为v和t的矩形的面积。 无论v-t图像是怎样的形状，其图线与时间轴所围的面积均表示这段时间内的位移。 v t O 37 5 . 一无人机航拍时，在竖直方向的v-t图像如图所示，取向上为正方向，则无人机上升至最高点的时刻是（ ） A. B. C. D. C 课堂小结 1.速度：比值定义法，v=，矢量，单位及换算； 2.平均速度（一段时间/位移）、瞬时速度（某一时刻/位置），极限思想的应用； 3.速率、平均速率的概念，四组易混物理量的区分； 4.v-t图像，面积为位移。 本节内容结束！ $