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

第一章　 运动的描述 3　位置变化快慢的描述——速度 1 学习任务目标 1．理解速度的概念，会区分平均速度、瞬时速度、平均速率和速率。(物理观念) 2．知道速度—时间图像表示的意义，并能通过速度—时间图像分析物体的运动。(科学思维) 3．会利用平均速度的计算方法处理瞬时速度问题，并知道如何通过图像描绘物体的运动过程。(科学思维) 4．结合生活实例分析平均速度和瞬时速度的应用和含义，提高科学判断、分析、处理问题的能力。(科学态度与责任) 2 问题式预习 知识点一 速度 1．(1)位移与发生这段位移所用时间的比值称为______，定义式为 ______。这种定义物理量的方法称为_______________。 (2)速度和位移都是矢量，物体做直线运动时，其位移和速度的方向可以用_________来表示，它只表示矢量的方向，而不表示矢量的大小。 速度 比值定义法 正负号 3　位置变化快慢的描述——速度 3 2．速度发生变化即____________变化，可能包含三种情况，一是______变化，二是______变化，三是_______________均变化。 3．速度单位的换算：1 m/s＝_________km/h。 运动状态 大小 方向 大小和方向 3.6 3　位置变化快慢的描述——速度 4 × × √ × 3　位置变化快慢的描述——速度 知识点二 平均速度和瞬时速度 1．平均速度 (1)物理意义：描述物体在时间Δt内运动的__________________。 (2)定义式：v＝___。 2．瞬时速度 (1)物理意义：描述物体在____________________运动的快慢及方向。 平均快慢程度 某一时刻(某一位置) 极小 瞬时速度 3　位置变化快慢的描述——速度 6 3．平均速率：物体在一段时间内的运动路程与这段时间的比值。平均速率的数值大于或等于该段时间内平均速度的大小。 4．一位女士由于驾车超速而被交警拦住。交警走过来对她说：“女士，你刚才的车速是80 km/h。”这位女士反驳说：“不可能！我才开了10 min，还不到 1 h，怎么可能走了80 km 呢？”这位女士没有搞清哪个物理概念？ 提示：没有搞清瞬时速度与平均速度的概念。 3　位置变化快慢的描述——速度 [微训练] 根据预习内容判断以下说法的正误。 1．瞬时速度是运动时间Δt→0时的平均速度。 ( ) 2．物体的平均速度为0，则物体一定处于静止状态。 ( ) 3．一颗子弹以速度v从枪口射出，其中v是指瞬时速度。 ( ) √ × √ 3　位置变化快慢的描述——速度 1．测量平均速度的方法 在用打点计时器打出的一条纸带上，用刻度尺测出n个点之间的总间距为Δx，打出这n个点所用的时间为Δt＝(n－1)T(T为打点周期)， 则平均速度 v＝___。 知识点三 测量纸带的平均速度和瞬时速度 3　位置变化快慢的描述——速度 2．测量瞬时速度的方法 用一段适当大小位移内的平均速度代表对应时间内中间时刻的瞬时速度。如图所示，E点的瞬时速度可用D、F两点间的平均速度代表，即vE＝___。若D、F两点间距过小，则会增大____________。 测量误差 3　位置变化快慢的描述——速度 [微训练] 如图所示为一条用打点计时器打出的纸带，用刻度尺测得A、B、C、D各点到O点的距离，并标示在图中。试比较AC段和OD段的平均速度，哪个更接近B点的瞬时速度？ 提示：A、C两点更接近B点，利用AC段算出的平均速度更接近B点的瞬时速度。 3　位置变化快慢的描述——速度 1．图像的建立：以时间t为横轴，速度v为纵轴，根据____________的数据在坐标中描点，然后用______的曲线把这些点连接起来，即得到速度—时间(v-t)图像。 2．图像的含义 知识点四 速度—时间图像 (1)图像中图线1表示物体沿___方向做匀速直线运动。 (2)图像中图线2表示物体沿正方向做______直线运动。 (3)图像中图线3表示物体先沿正方向做______直线运动，速度减至0以后沿负方向做______直线运动。 测量和算出 平滑 负 加速 减速 加速 3　位置变化快慢的描述——速度 [微训练] 根据预习内容判断以下说法的正误。 1．若v-t图像的形状是曲线，表示物体做曲线运动。 ( ) 2．v-t图像能反映不同时刻物体瞬时速度的大小和方向。 ( ) × √ 3　位置变化快慢的描述——速度 任务式研习 任务一　速度 小明、小红和小兵从家到学校选择了三条不同的路径，各自所用的时间如图所示。 3　位置变化快慢的描述——速度 14 (1)小明、小红和小兵三人同时出发，在从家到学校的运动过程中，位移和路程哪个物理量是相同的？谁最快到达学校？ 提示：位移；小红。 (2)问题(1)中的“快”是如何比较出来的？可以用哪个物理量来表示？ 提示：三人通过相同的位移，小红所用的时间最少；平均速度。 (3)能说小红在任何时刻的速度都大于小明或小兵的速度吗？ 提示：不能。 3　位置变化快慢的描述——速度 √ 3　位置变化快慢的描述——速度 B　解析：v不是由Δx和Δt决定的，它与Δx及Δt无比例关系，故A错误，B正确；速度定义式对任何运动都适用，故C错误；速度不仅能表示物体运动的快慢，还能表示物体位置变化的快慢，故D错误。 3　位置变化快慢的描述——速度 2. (2025·信阳期中)(多选)如图所示，图甲为A、B两质点的v-t图像，图乙是在同一直线上运动的C、D两质点的位移图像。下列说法正确的是 (　　) A. 质点A、B的速度大小相等，方向相反 B. 不管质点A、B是否从同一地点开始 运动，它们之间的距离一定越来越大 C. C的出发点在D前面s0处 D. C的运动速率大于D的运动速率 √ √ 3　位置变化快慢的描述——速度 AC　解析：由题图甲读出，A、B两质点的速度大小都是2 m/s，A的速度沿正方向，B的速度沿负方向，说明两物体速度方向相反，故A正确；由于A、B出发点的位置关系未知，无法判断它们之间的距离如何变化，故B错误；由题图乙看出C距原点正方向上s0处出发，沿正方向做匀速直线运动，D从原点出发沿同一方向做匀速直线运动，所以C的出发点在D前面s0处，故C正确；位移—时间图像表示物体运动的速度，C图线的斜率小于D图线的斜率，则C的运动速率小于D的运动速率，故D错误。 3　位置变化快慢的描述——速度 3．如图所示为某路段的一个区间测速标志牌，一辆小汽车通过此路段用时6 min，则以下说法正确的是 (　　) A. 这里所说的“6 min”为时刻 B. 该汽车在此过程的位移大小一定为8 km C. 该汽车在此过程的平均速率大小一定为 80 km/h D. 该汽车在此过程的平均速度大小一定为 80 km/h √ 3　位置变化快慢的描述——速度 3　位置变化快慢的描述——速度 4．我国歼-15战机作战半径可达1 500 km。假设一架歼-15战机于8点整从辽宁号航母起飞，在8点18分正好抵达距航母680 km 的指定位置，战机仪表显示此段行程正好为 800 km。则：(结果均保留三位有效数字) (1)战机此过程中的平均速率和飞行100 m大约需要的时间分别是多少？ (2)此过程中战机的平均速度大小是多少？ 3　位置变化快慢的描述——速度 答案：(1)741 m/s　0.135 s　(2)630 m/s 3　位置变化快慢的描述——速度 1．平均速度和瞬时速度的区别与联系 3　位置变化快慢的描述——速度 24 2.平均速度和平均速率的区别与联系 3　位置变化快慢的描述——速度 25 任务二　测量纸带的平均速度和瞬时速度 1．某同学在实验中打出的纸带上的点较密，若利用该纸带分析物体的运动情况，下列做法可行的是(电源频率f＝50 Hz) (　　) A．每隔9个点取一个计数点，相邻两计数点之间时间间隔为0.2 s B. 每隔2个点取一个计数点，相邻两计数点之间时间间隔为 0.04 s C. 只研究纸带后端几个间距较大的点 D. 只研究纸带前端几个较密的点 √ 3　位置变化快慢的描述——速度 26 A　解析：在分析纸带时，不能只分析前后较少的点所在的区域。因为长度越长测量相对误差越小，因此如果点距过小，则需要适当地选取计数点，提高测量的精确度。若每隔9个点取一个计数点，则时间间隔为10×0.02 s＝0.2 s；若每隔2个点取一个计数点，则时间间隔为3×0.02 s＝0.06 s。A符合题意，B、C、D不符合题意。 3　位置变化快慢的描述——速度 2．如图所示是一位同学用手拉动纸带通过电磁打点计时器打出的点，在纸带旁边附有一把毫米刻度尺，所接电源频率为50 Hz，电磁打点计时器每隔________s打一个点。A为打下的第一个点，根据纸带上点的排列情况可判定，手拉动纸带时，手的运动情况为先________，后________，最后________；打C点时手拉动纸带的速度约为________m/s。(结果保留两位有效数字) 0.02 加速 匀速 减速 0.40 3　位置变化快慢的描述——速度 3　位置变化快慢的描述——速度 3．如图所示是实验中得到的一条纸带，从0点开始每5个点取一个计数点(打点计时器的电源频率是 50 Hz)，依照打点的时间先后依次编号为0、1、2、3、4、5、6，计算出x1＝1.22 cm，x2＝2.00 cm，x3＝2.78 cm，x4＝3.62 cm，x5＝4.40 cm，x6＝5.18 cm。 (1)相邻两计数点间的时间间隔为T＝________s。 (2)计数点2、4之间的平均速度v＝______m/s。 (3)打点计时器打计数点3时，小车的瞬时速度大小v3＝________m/s。 0.1 0.32 0.32 3　位置变化快慢的描述——速度 3　位置变化快慢的描述——速度 误差分析 (1)系统误差 利用平均速度来代替计数点的瞬时速度会带来系统误差。为减小误差，应取以计数点为中间时刻点的较小位移Δx来求平均速度。 (2)偶然误差 ①分段测量计数点间的距离x会带来误差。减小此误差的方法是一次测量完成，即一次测出各计数点到起始计数点O的距离，再分别计算出各计数点间的距离。 ②作图时，描点、连线会存在误差。为减小误差，应选取合适的坐标单位，利用坐标纸作图。 3　位置变化快慢的描述——速度 32 对比上一节所学位移—时间图像，思考下列问题： (1)速度—时间(v-t)图像的物理意义是什么？ 提示：表示物体的速度随时间的变化情况。 (2)速度—时间(v-t)图像可以用来描述曲线运动吗？ 提示：不能。速度—时间图像上只有正、负两个方向，只能描述直线运动。 任务三　速度—时间图像 3　位置变化快慢的描述——速度 (3)用折线把图甲中这些点连起来，作成如图乙所示的图像，能否作为物体运动的速度—时间图像？若不能，请说明原因。 提示：不能。应该用一条平滑的曲线连接这些点。 3　位置变化快慢的描述——速度 1．(多选)一个物体在水平面上做直线运动，则在下列运动图像中，表明物体在做匀速直线运动的是 (　　) A　　　　　B　　 　　C　　　　D √ √ 3　位置变化快慢的描述——速度 AC　解析：x-t图像中，向上倾斜的直线表示物体沿正方向做匀速直线运动，故A符合题意；v-t图像中，与时间轴平行的直线表示物体做匀速直线运动，倾斜的直线表示物体做变速直线运动，故C符合题意，B、D不符合。 3　位置变化快慢的描述——速度 2．(多选)某矿井中的升降机由井底上升到井口过程中的v-t图像如图所示，根据图像判断，下列说法正确的是 (　　) A. 2 s末升降机的速度达到最大 B. 2～4 s升降机静止 C. 1～2 s升降机的速度变化比4～5 s的速度变化快 D. 3 s末升降机的速度大小为12 m/s √ √ 3　位置变化快慢的描述——速度 AD　解析：由v-t图像可知，2 s末升降机的速度达到最大，A正确；2～4 s升降机做匀速运动，B错误；1～2 s升降机的速度变化没有4～5 s的速度变化快，C错误；3 s 末升降机的速度大小为12 m/s，D正确。 3　位置变化快慢的描述——速度 3．在如图所示的x-t图像和v-t图像中，给出的四条图线甲、乙、丙、丁分别代表四个物体由同一地点出发后的运动情况，在0～t2时间内，下列说法正确的是 (　　) A．甲、乙在t1时刻相距最远 B. 甲、乙平均速度相等 C. 丙、丁在t1时刻相距最远 D. 丙、丁平均速度相等 √ 3　位置变化快慢的描述——速度 B　解析：由x-t图像的斜率表示运动速度可知，甲、乙在速度相等的时刻，即大于t1的时刻，相距最远，故A错误；由x-t图像可知，在0～t2时间内，甲的位移等于乙的位移，则甲的平均速度等于乙的平均速度，故B正确；由v-t图像可知，在0～t2时间内，丙的速度一直大于丁的速度，因此它们相距越来越远，t2时刻相距最远，故C错误；丁通过的位移小于丙通过的位移，则丁的平均速度也小于丙的，故D错误。 3　位置变化快慢的描述——速度 4．两个质点做直线运动，它们的v-t图像分别如图甲、乙所示。速度坐标轴的正值表示质点向东运动，请分别说出两个v-t图像中的质点在0～2 s内的运动情况。根据所学速度—时间图像的有关知识，说出各段时间质点在向哪个方向运动，速度大小怎样变化。 3　位置变化快慢的描述——速度 (1)甲质点在0～1 s内______________________________________，1～2 s内_________________________________________________。 (2)乙质点在0～1 s内_______________________________________，1～2 s内________________________________________________。 答案：(1)向西运动，速度逐渐减小，t＝1 s时减为0　向东运动，速度逐渐增大，t＝2 s时达到1 m/s (2)向东运动，速度逐渐增大，t＝1 s时达到最大　向东运动，速度逐渐减小，t＝2 s时减为0 3　位置变化快慢的描述——速度 对v-t图像的理解 (1)斜率的意义 表示速度变化的快慢，图线倾斜程度越大，即斜率的绝对值越大，表示速度变化越快；反之，表示速度变化越慢。斜率为0时，即图线平行于横轴，表示物体做匀速直线运动。 (2)截距的意义 ①纵轴上的截距：表示初始时刻物体的瞬时速度。 ②横轴上的截距：表示该时刻物体的速度为0，该时刻前、后物体的速度方向相反。 (3)图线交点的意义 两图线相交，表示该时刻两个物体的瞬时速度相同。 3　位置变化快慢的描述——速度 43 v＝ [微训练] 根据预习内容判断以下说法的正误。 1．速度在数值上等于单位时间内通过的路程。 ( ) 2．由公式v＝知，运动物体的位移Δx越大，速度越大。 ( ) 3．速度的方向与物体位移的方向一致。 ( ) 4．两物体的速度分别为v1＝2 m/s，v2＝－3 m/s，则它们的大小关系为v1>v2。 ( ) (2)对于物体在t到t＋Δt这段时间内的运动来说，当Δt______时，叫作物体在时刻t的瞬时速度。 (3)速率：____________的大小。汽车速度计的示数是汽车的速率。 1．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. 此速度定义式只适用于物体做直线运动情况 D. 速度只是表示物体运动快慢的物理量 C　解析：这里所说的“6分钟”为时间间隔，故A错误；该汽车在此过程的路程为8 km，故B错误；该汽车在此过程的平均速率大小率＝＝80 km/h，故C正确；因不知道位移的大小，无法算出平均速度的大小，故D错误。 解析：(1)由题可知，战机飞行的时间t＝18 min＝1 080 s 战机飞行路程正好为800 km，所以平均速率 v＝＝ m/s≈741 m/s 飞行100 m需要的时间t′＝＝ s≈0.135 s。 (2)平均速度是位移与时间之比，此过程中战机的位移大小是680 km，所以平均速度的大小 v′＝＝ m/s≈630 m/s。 项目 平均速度 瞬时速度 大小 由v＝求出，表示物体在一段时间内的平均快慢程度 当Δt―→0时，用v＝计算出的速度是对应时刻的瞬时速度 方向 与位移的方向相同，不一定与物体的瞬时运动方向相同 与对应时刻物体运动的方向相同 联系 (1)在匀速直线运动中，平均速度和瞬时速度相等 (2)当时间足够短时，可以认为平均速度就等于瞬时速度 项目 平均速度 平均速率 定义 位移与时间的比值 路程与时间的比值 意义 粗略描述质点运动的快慢和方向 仅表示质点运动的快慢 标矢性 矢量 标量 联系 (1)都是描述物体在一段路程内运动的平均快慢程度的物理量 (2)平均速度的大小一般小于平均速率，仅做单向直线运动时，两者的大小才相等 解析：电磁打点计时器每隔T＝＝ s＝0.02 s打一个点，由题图可知点迹先是越来越疏，然后间距不变，最后越来越密，故手的运动情况为先加速，然后匀速，最后又减速；打C点时手拉动纸带的速度约为vC＝ m/s＝0.40 m/s。 解析：(1)因为相邻两计数点间还有4个计时点，所以相邻两计数点间的时间间隔T＝5×0.02 s＝0.1 s。 (2)根据平均速度的计算公式得v＝＝ m/s＝0.32 m/s。 (3)由于计数点2、4之间的时间间隔比较小，所以打点计时器打计数点3时，小车的瞬时速度v3近似等于计数点2、4之间的平均速度，即也为 0.32 m/s。 $