1.3 位置变化快慢的描述——速度 学案 -2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册
第3节 位置变化快慢的描述——速度 学案
第1课时 速度 速度—时间图像
学习目标:
(1)知道速度的定义式、单位和方向.理解平均速度和瞬时速度的区别与联系.
(2)知道匀速直线运动的特点及速率的含义
(3)理解vt图像的含义,并会根据vt图像分析物体运动的速度随时间的变化
知识梳理:
1.速度
(1)定义:位移与发生这段位移所用时间之比。
(2)定义式:v=,单位:m/s。
(3)物理意义:表示物体运动快慢的物理量。
(4)矢量性:速度是矢量,既有大小,也有方向。速度的大小在数值上等于单位时间内物体位移的大小,速度的方向与时间Δt内的位移Δx的方向相同。
2.平均速度和瞬时速度
(1)平均速度:物体在某一段时间内运动的位移与所用时间之比,即=
。表示物体在某段时间或某段位移的运动快慢程度。
平均速度是矢量,方向就是物体在这段时间位移的方向。
(2)瞬时速度: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,当Δt非常非常小时,运动快慢的差异可以忽略不计,此时,我们就把叫作物体在时刻t的瞬时速度。
3. 速度—时间vt图像
(1)图像的建立:以时间t为横轴,速度v为纵轴,根据测量的数据在坐标系中描点,然后用平滑的曲线把这些点连接起来,即得到速度—时间(vt)图像。
(2)vt图像的物理意义:可直观地表示物体速度随时间的变化情况。如图所示,从图中可看出物体的速度大小随时间不断变化;速度方向不变,与规定的正方向相同,做直线运动。
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疑、难点理解:
对速度的理解
1.对定义式v=的理解
(1)公式v=中的Δx是物体运动的位移,不是路程。
(2)v=是定义式,不是决定式,不能认为v与位移Δx成正比、与时间Δt成反比。
(3)v=也叫物体位移对时间的变化率。
2.速度矢量性的理解
(1)速度既有大小,又有方向,是矢量。瞬时速度的方向就是物体此时刻的运动方向。
(2)比较两个速度是否相同时,既要比较其大小是否相等,又要比较其方向是否相同。
速度的正负不表示大小而是表示速度的方向,负号表示速度的方向与规定的正方向相反;比较两个速度的大小要看其绝对值。
典例1:(多选)甲、乙两质点在同一直线上匀速运动,取向右为正方向,甲质点的速度为2 m/s,乙质点的速度为-4 m/s,则可知( )
A.乙质点的速度大于甲质点的速度
B.因为+2>-4,所以甲质点的速度大于乙质点的速度
C.这里正、负号的物理意义是表示质点的运动方向
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60 m
答案:ACD解析:速度是矢量,其正、负表示质点的运动方向,故A、C正确,B错误;甲、乙两质点在同一直线上沿相反方向运动,10 s内甲运动了20 m,乙运动了40 m,故10 s后甲、乙相距60 m,D正确。
平均速度与瞬时速度、平均速率的比较
1.平均速度和瞬时速度的比较
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项目 | 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,只能粗略描述物体运动的快慢及方向 | 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的快慢及方向 |
大小 | 由 | 当Δt→0时,用 |
方向 | 与位移的方向相同,不一定与物体瞬时运动方向相同 | 某一时刻物体运动的方向 |
联系 | (1)在匀速直线运动中,平均速度和瞬时速度相等 (2)当位移足够小或时间足够短时,可以认为平均速度就等于瞬时速度 |
|
2.平均速度与平均速率的区别与联系
项目 | 平均速度 | 平均速率 | |
区别 | 定义 | 平均速度= | 平均速率= |
标矢性 | 矢量 | 标量 | |
物理意义 | 粗略描述物体位置变化的快慢 | 粗略描述物体运动的快慢 | |
联 系 | 都是描述物体运动平均快慢的物理量 | ||
单位相同 | |||
表达式相似:平均速度 | |||
只有在单方向直线运动中平均速度的大小才等于平均速率 | |||
物体做变速运动时,在不同阶段的平均速度一般不同,因此在求解平均速度时一定要明确所求的是哪一段时间(或位移)内的平均速度,要紧扣平均速度
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