第1章 第3节 第1课时 速度-【优学精讲】2026-2027学年高中物理必修第一册教用Word（人教版）

本讲义聚焦“位置变化快慢的描述——速度”核心知识点，系统梳理速度的定义、矢量性及单位，明确平均速度与瞬时速度的区别联系，阐释v-t图像的物理意义，辅以打点计时器实验操作作为学习支架。 资料通过奥运会百米赛跑、汽车制动等实例，结合表格对比与图像分析培养科学思维，实验操作提升科学探究能力，判断题和例题助力构建物理观念，课中辅助教学，课后帮助学生回顾强化，弥补知识盲点。

第3节　位置变化快慢的描述——速度 1．理解速度的概念，领会其矢量性，知道速度的方向。　2.知道平均速度和瞬时速度的区别与联系，并能进行相应的计算。　3.知道速度与速率的区别与联系。　4.理解速度—时间图像的物理意义。 5．练习使用打点计时器，利用打出的纸带求解平均速度和瞬时速度。 第1课时　速　度 一、速度 1．物理意义：表示物体运动的快慢。 2．定义：位移与发生这段位移所用时间之比。 3．定义式：v＝。 4．单位：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。1 m/s＝3.6 km/h。 5．标矢性：速度既有大小又有方向，是矢量，其方向与时间Δt内的位移Δx的方向相同。 二、平均速度和瞬时速度 1．平均速度 (1)描述物体在时间Δt内运动的平均快慢程度及方向。 (2)v＝。 2．瞬时速度 (1)描述物体某一时刻运动的快慢及方向。 (2)当Δt非常非常小时，运动快慢的差异可以忽略不计，叫作物体在时刻t的瞬时速度。 3．速率：瞬时速度的大小。汽车速度计的示数是汽车的速率。 4．匀速直线运动：瞬时速度保持不变的运动，在匀速直线运动中，平均速度与瞬时速度相等。 三、速度—时间图像 1．物理意义：直观表示物体运动的速度随时间变化的情况。它不是物体运动的轨迹。 2．vt图像的画法：以时间t为横轴，速度v为纵轴，建立直角坐标系。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，即得到如图所示的vt图像。 (1)由v＝可知，v与Δx成正比，与Δt成反比。(　　) (2)速度v1＝2 m/s，v2＝－3 m/s，因为2>－3，所以v1>v2。(　　) (3)速度的方向与物体运动的方向一致。(　　) (4)物体的位移越大，则平均速度越大。(　　) (5)物体的瞬时速度越大，则平均速度越大。(　　) (6)平均速度的大小一定等于平均速率。(　　) 提示：(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)× 知识点一　速度的理解 我国运动员曾在东京奥运田径赛场上以9.83 s的成绩在男子100米半决赛中打破亚洲纪录。请同学们想象一下奥运会百米决赛的场景，思考以下问题： (1)你是怎样判断谁跑得快的？ (2)裁判员是怎样判断谁跑得快的？ (3)你和裁判员判断的方法一样吗？ [提示]　(1)我通过观察谁先到达终点谁就跑得最快。 (2)裁判通过测量完成100 m 所用的时间来确定谁跑得最快。位移一定时时间越短，则平均速度越大，即跑得越快。 (3)我是看谁先到达终点，裁判员是看整个运动的时间，我和裁判员判断的方法不一样。 1．对定义式v＝的理解 (1)Δx是物体运动的位移，不是路程。 (2)不能认为v与位移成正比、与时间成反比。 2．物理意义：速度是描述物体运动快慢的物理量，v＝也叫物体位置的变化率，速度越大，表示物体运动得越快，其位置变化得也就越快。 　关于速度的定义式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．速度大小不变的运动是匀速直线运动 D．v1＝5 m/s、v2＝－6 m/s，因为5>－6，所以v1>v2 [解析]　v＝是计算速度的定义式，只说明速度可用位移Δx除以时间Δt来获得，并不是说v与Δx成正比，与Δt成反比，故A错误，B正确；匀速直线运动是速度大小和方向都不变的运动，故C错误；速度是矢量，正、负号表示方向，绝对值表示大小，故D错误。 [答案]　B 　(2026·江苏苏州市期中)雷达是一种利用电磁波来测定物体位置和速度的设备，某防空雷达发现一架飞机正在以水平速度朝雷达正上方匀速飞来，已知该电磁波速度为3×108 m/s，某时刻在雷达监视屏上显示的波形如图甲所示，经过t＝260 s后雷达向正上方发射和接收到的波形如图乙所示。已知雷达屏上相邻刻度线间表示的时间间隔为1×10－4 s，则该飞机的飞行速度大小约为(　　) A.200 m/s B．400 m/s C．600 m/s D．800 m/s [解析]　从题图甲中可以看出两次时间间隔为4个刻度线，即t0＝4×10－4 s，题图乙中t0′＝2×10－4 s。它们刚开始相距s＝0.5vt0＝6×104 m，经过t＝260 s后，它们相距s′＝0.5vt0′＝3×104 m，结合几何关系，飞机移动的距离Δs＝≈5.2×104 m，飞机速度v′＝＝200 m/s。 [答案]　A (1)比值定义法：用两个基本的物理量的“比”来定义一个新的物理量的方法。如速度、压强、密度等。 (2)比值定义法的特点：比值定义法定义的物理量往往不随定义所用的物理量的大小、有无而改变。 (3)速度是矢量，既有大小又有方向，二者只要其一发生变化，我们就说速度发生了变化。 知识点二　平均速度和瞬时速度 一辆汽车沿直线行驶，从出发地到目的地用时2.0 h，行程120 km，所以它的速度为60 km/h。某时刻，它的速度计显示的示数为35 km/h。 （1）上面提到的两个速度为什么会不同？有什么区别？ （2）能准确测量瞬时速度吗？ [提示]　（1）60 km/h是行驶全程的平均速度，35 km/h是相应时刻的瞬时速度，前者反映了汽车在全程的平均快慢程度，后者反映了汽车在某一瞬间的运动快慢。 （2）某个时刻或物体经过某个位置对应的速度叫瞬时速度，测量平均速度的依据是v＝，我们只能测量某段时间内的平均速度，当Δt→0时，可以用平均速度代替中间某位置的瞬时速度，但不能准确测量某时刻的瞬时速度　 1．平均速度和瞬时速度的比较 比较项目 平均速度 瞬时速度 区 别 对应关系 与一段时间或一段位移对应 与某一时刻或某一位置对应 物理意义 可粗略地描述物体在某段时间内或某段位移上的运动快慢程度 可精确地描述物体在某时刻或某位置时的运动快慢程度 方向 与所对应时间内位移方向相同 物体在该时刻的运动方向 联系 (1)在公式v＝中，Δt→0时，平均速度即为瞬时速度 (2)匀速直线运动中，任意一段时间内的平均速度等于任意时刻的瞬时速度 2.平均速度和平均速率的比较 比较项目 平均速度 平均速率 物理意义 描述物体运动快慢和方向的物理量，是矢量 描述物体运动快慢的物理量，是标量 公式 平均速度＝ 平均速率＝ 方向 平均速度方向与位移方向相同 无方向 联系 它们的国际单位都是m/s 角度1　平均速度和瞬时速度 　【教材经典P26第3题】汽车从制动到停止共用了5 s。这段时间内，汽车每1 s前进的距离分别是9 m、7 m、5 m、3 m、1 m，如图所示。 (1)求汽车前1 s、前2 s、前3 s、前4 s和全程的平均速度大小。在这五个平均速度中，哪一个最接近汽车刚制动时的瞬时速度？它比这个瞬时速度略大些，还是略小些？ (2)汽车运动的最后2 s的平均速度是多少？ [解析]　(1)汽车全程的平均速度大小v＝＝5 m/s。同理，求得汽车前1 s的平均速度大小v1＝9 m/s，前2 s的平均速度大小v2＝8 m/s；前3 s的平均速度大小v3＝7 m/s，前4 s 的平均速度大小v4＝6 m/s。v1最接近汽车刚制动时的速度，它比汽车刚制动时的速度略小些。 (2)v′＝＝2 m/s。 [答案]　(1)9 m/s　8 m/s　7 m/s　6 m/s　5 m/s 前1 s的平均速度　略小些　(2)2 m/s 角度2　平均速度和平均速率 　(2026·福建泉州市期中)一个人晨练，按如图所示的中国古代的八卦图做半径为R的运动，中央的“S”部分是两个直径为R的半圆。他从A点出发沿曲线ABCOADC行进。他从A点第一次走到O点时用时为t，他从起始位置第一次走到D点时用时为2t，求： (1)他从A点第一次走到O点时的位移的大小和方向； (2)他从起始位置第一次走到D点过程中的平均速度大小和平均速率。 [解析]　(1)从A点第一次走到O点的位移x1＝R，方向由A指向O，即向南。 (2)从起始位置第一次走到D点的位移 x2＝＝R 方向由A指向D，则平均速度大小＝＝ 路程s＝2πR×＋πR＝πR 则平均速率′＝＝。 [答案]　(1)R　方向由A指向O　(2)　 (1)平均速度与一段时间或位移对应，只能粗略描述运动快慢；当位移足够小或时间足够短时，物体运动的速度变化很小，可以认为平均速度等于瞬时速度。 (2)当Δt→0时，v＝的极限值即是那一时刻的瞬时速度，是极限思维方法的应用。它体现了微分的思想，是物理学的重要思维方式。 (3)平均速度＝(Δx表示位移)，平均速率＝(Δs表示路程)。 知识点三　从x-t图像看速度 (1)xt图线的物理意义是什么？是物体的运动轨迹吗？ (2)如图所示，在xt图像中，相同的时间间隔内位移变化量如何变化？说明物体做什么运动？ [提示]　(1)xt图线表示物体运动的位移随时间变化的规律，不是物体的运动轨迹，物体的运动轨迹是直线。 (2)位移变化量越来越小，说明运动的速度越来越小。 1．斜率：xt图线的斜率表示速度。当xt图线为直线时，若图线向上倾斜，k>0，则表示质点沿正方向做匀速直线运动；若图线与t轴平行，k＝0，则表示质点静止；若图线向下倾斜，k<0，则表示质点沿负方向做匀速直线运动。 2．若xt图线为曲线，则表示质点在相等时间内的位移不相等，质点做变速直线运动。 　(多选)小明和小红在平直健步道上运动，两人从观景台同时(t＝0)出发，小明一直向东行走，小红向东行走一段时间后折返。以向东为正方向，两人运动的位移—时间图像如图所示。下列说法正确的是(　　) A．前4 min内，小明的速度与小红的速度一定不同 B．前4 min内，小明的平均速度大于小红的平均速度 C．前4 min内，小红与小明的路程之比为3∶1 D．t＝4 min时，小红的速度大于0.125 m/s [解析]　位移—时间图像中图线的斜率表示速度，前4 min内，小明的速度与小红的速度有可能相同，如图所示，故A错误；前4 min内，小明的位移和小红的位移相同，时间相同，根据＝可知小明的平均速度等于小红的平均速度，故B错误；前4 min内，小红的路程为90 m，小明的路程为30 m，可知小红与小明的路程之比为3∶1，故C正确；t＝4 min时，小明的速度大小v1＝ m/s＝0.125 m/s，根据图像可得此时小红图线的斜率的绝对值比小明的大，可知小红的速度大于0.125 m/s，故D正确。 [答案]　CD 知识点四　对v-t图像的理解 【教材经典P34第2题】某物体做直线运动的x-t图像如图所示，请说明x-t图像中每段运动过程的速度大小和方向，并作出v-t 图像，描述相应过程。 [提示]　v-t图像如图所示，物体在前2 s内以1 m/s的速度沿x轴正方向运动。在2 s到4 s内静止不动，速度大小为0。在4 s到10 s内以 m/s的速度沿x轴负方向运动。 1．v-t图像的物理意义 反映做直线运动的物体的速度随时间变化的规律。 2．v-t图像的应用 (1)由图像能看出每一时刻对应的瞬时速度。 (2)由图像判断物体的运动状态。 ①瞬时速度为正，说明物体的运动方向与选定的正方向相同； ②瞬时速度为负，说明物体的运动方向与选定的正方向相反。 　(多选)做直线运动的物体，其vt图像如图所示，下列判断正确的是(　　) A．物体在1 s末改变运动方向 B．物体在前3 s内运动方向不变 C．物体在3 s末运动方向改变 D．物体在2 s末时的速度大小为2 m/s [解析]　前3 s内物体的速度方向均为正方向，运动方向没有改变，A错误，B正确；由题图可知物体在3 s末后瞬间速度为负，则说明物体改变了运动方向，C正确；从题图中可以看出，物体在2 s末时的速度大小为2 m/s，D正确。 [答案]　BCD 1．(平均速度和瞬时速度)关于瞬时速度和平均速度的说法正确的是(　　) A．平均速度一定等于初速度与末速度的平均值 B．匀速直线运动的平均速度等于瞬时速度 C.平均速度为0的物体，一定始终处于静止状态 D．任意时刻瞬时速度都相等的两个物体，它们的平均速度不一定相等 解析：选B。平均速度等于总位移除以总时间，故A错误；匀速直线运动中速度恒定，各时刻瞬时速度相同，平均速度等于该恒定速度，故B正确；平均速度为0说明总位移为0，物体可能往返运动后回到起点，并非始终静止，故C错误；若两物体每个时刻瞬时速度均相同，则位移和时间必相同，平均速度必然相等，故D错误。 2．(平均速度和平均速率)小明同学参加了一场山地自行车比赛，其运动过程由三段组成：①从山脚A点到山顶B点，爬坡路程为12 km，耗时40 min；②从山顶B点沿另一条路线下山到山脚C点，路程为12 km，耗时20 min；③从山脚C点沿公路返回起点A，路程为6 km，耗时15 min。对小明同学的整个比赛过程，下列说法正确的是(　　) A．小明的平均速率约为6.67 m/s，平均速度为0 B．小明的平均速率为0，平均速度为0 C．小明的平均速率为0，平均速度大小约为6.67 m/s D．小明的平均速率约为6.67 m/s，平均速度大小约为6.67 m/s 解析：选A。小明骑行的总路程为三段路程之和，即s＝12 km＋12 km＋6 km＝30 km＝30 000 m，总时间为三段耗时之和，即t＝40 min＋20 min＋15 min＝75 min＝4 500 s，平均速率v＝＝ m/s≈6.67 m/s，小明从起点A出发，最终返回A点，总位移为0，平均速度等于位移与时间的比值，因此平均速度为0，故选A。 3．(从x-t图像看速度)(多选)如图所示的是某运动物体的位置x随时间t变化的关系图像，下列说法正确的是(　　) A.物体的运动轨迹是曲线 B．前2 s时间内，物体的速度先变小后变大 C．前4 s时间内，物体的平均速率为2 m/s D．第3 s内、第4 s内，物体的平均速度大小相等、方向相同 解析：选CD。位移—时间图像表示物体做直线运动，故A错误；位移—时间图线的斜率表示物体的速度，斜率的正负表示速度的方向，斜率绝对值表示速度的大小，根据图像可知，前2 s时间内，图线斜率的绝对值先变大后变小，则物体的速度先变大后变小，故B错误；根据图像可知，前4 s时间内，物体的路程为8 m，则其平均速率v＝＝2 m/s，故C正确；根据图像，可知第3 s 内、第4 s内物体的位移方向相同、大小相等，均为2 m，根据平均速度公式＝可知，物体的平均速度大小相等、方向相同，故D正确。 4．(对v-t图像的理解)(多选)甲、乙两个物体在同一条直线上运动，它们的速度—时间图像分别如图中直线a、b所示，在t1时刻(　　) A．它们的运动方向相同 B．甲一定在乙的后面 C．甲的速度比乙的速度大 D．乙的速度比甲的速度大 解析：选AD。图线在横轴上方，速度均为正值，表示物体的运动方向均沿正方向，运动方向相同，A正确；由于在初始时刻甲、乙的位置关系未知，所以无法判断在t1时刻甲、乙的位置关系，B错误；在t1时刻b图线对应的坐标值大，故乙的速度比甲的速度大，C错误，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $