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

人教版必修一 第一章 运动的描述 第三节 位置变化快慢的描述——速度 学习目标 01 概念建立 02 区分辨析 03 图像方法 理解速度的概念与定义式v=Δx/Δt，认识速度是矢量，掌握单位换算。 区分平均速度与瞬时速度，理解极限思想；区分速率与速度的关系。 初步认识速度—时间图像（v-t 图像），学会从图像读取速度信息。 核心问题 怎样精确描述物体在某一时刻运动的快慢与方向？ 知识回顾：用什么物理量来描述物体位置变化？ 导入新课 位移是描述物体位置变化的物理量。 思考：怎样判断运动员们跑的快慢？ 一、速度 1 位移相同，比较时间 2 时间相同，比较位移 3 不同时间不同位移，比比值 比值越大，位置变化越快 —— 这就是速度。 百米赛跑：跑完 100 m 用时短者更快。 时间越短 → 运动越快 相同时间内位移大者更快。 位移越大 → 运动越快 问题：位移和时间都不相同呢？ 一、速度 定义 物理学中，把物体位移与发生这段位移所用时间的比值，叫做物体的速度。 矢量性 速度是矢量，既有大小又有方向。速度的方向与物体运动的方向相同（即位移Δx的方向）。 物理意义：表示物体运动快慢（位置变化快慢）和方向的物理量 比值定义法 二、平均速度 1、物理意义: 粗略地描述物体位置变化的快慢。 4、方向:与这段时间内的位移方向相同。 2、定义：位移与发生这个位移所用时间的比值，叫做物体在这段时间（或这段位移）内的平均速度。 3、定义式: 注意：计算物体的平均速度时必须指明物体是在哪段时间内或哪段位移上的平均速度。 生活实例：高速公路区间测速 测的是你通过某路段的平均速度 二、平均速度 【例1】物体沿直线运动。 ⑴前一半时间的平均速度是20m/s，后一半时间的平均速度是30m/s，物体全程的平均速度是多少？ ⑵前半段位移的平均速度是20m/s，后半段位移的平均速度是30m/s，则物体全程的平均速度多少？ 【例2】一物体沿直线运动，先以 3m/s 的速度运动 60m，又以 2m/s 的速度继续向前运动 60m，物体在整个运动过程中平均速度是多少？ 二、平均速度 三、瞬时速度 三、瞬时速度 t1 t2 x1=t1^2 x2=t2^2 ∆t=t2-t1 ∆x=x2-x1 v=∆x/∆t 0.2000 0.2100 0.0400 0.0441 0.0100 0.0041 0.4100 0.2000 0.2090 0.0400 0.0437 0.0090 0.0037 0.4090 0.2000 0.2080 0.0400 0.0433 0.0080 0.0033 0.4080 0.2000 0.2070 0.0400 0.0428 0.0070 0.0028 0.4070 0.2000 0.2060 0.0400 0.0424 0.0060 0.0024 0.4060 0.2000 0.2050 0.0400 0.0420 0.0050 0.0020 0.4050 0.2000 0.2040 0.0400 0.0416 0.0040 0.0016 0.4040 0.2000 0.2030 0.0400 0.0412 0.0030 0.0012 0.4030 0.2000 0.2020 0.0400 0.0408 0.0020 0.0008 0.4020 0.2000 0.2010 0.0400 0.0404 0.0010 0.0004 0.4010 0.2000 0.2009 0.0400 0.0404 0.0009 0.0004 0.4009 0.2000 0.2008 0.0400 0.0403 0.0008 0.0003 0.4008 0.2000 0.2007 0.0400 0.0403 0.0007 0.0003 0.4007 0.2000 0.2006 0.0400 0.0402 0.0006 0.0002 0.4006 0.2000 0.2005 0.0400 0.0402 0.0005 0.0002 0.4005 0.2000 0.2004 0.0400 0.0402 0.0004 0.0002 0.4004 0.2000 0.2003 0.0400 0.0401 0.0003 0.0001 0.4003 Δt 越小 → 平均速度越精确；Δt → 0 时的极限，就是瞬时速度 这种"取无限小、求极限"的思路叫极限法，是高中物理最重要的方法之一。 表中数据趋于 0.4000 m/s 三、瞬时速度 定义 极限思想 运动物体在某一时刻（或经过某一位置）时的速度，叫做瞬时速度。 当时间间隔 Δt 取得极小（Δt → 0）时，平均速度就趋近于瞬时速度。 物理意义：精确描述物体运动的快慢和方向。瞬时速度方向沿运动轨迹的切线方向。 三、瞬时速度 　　　物理量 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 粗略地描述物体在某段时间内或某段位移上的平均快慢程度 精确地描述物体在某时刻或某位置时的快慢程度 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 三、瞬时速度 平均速率 平均速度 ｛ 瞬时速度 瞬时速率 ｛ 速度 速率 ｛ 判断下列描述是平均速度还是瞬时速度： 1.高速公路限速 120km/h 2.列车从 A 地到 B 地行驶速度为 80km/h 3.子弹射出枪口的速度为 900m/s 4.小明步行上学全程速度 1.1m/s 三、瞬时速度 平均速度 瞬时速度 瞬时速度 平均速度 一质点在 x 轴上只朝着 x 轴的正方向运动，各个时刻的位置坐标如下表，求： 三、瞬时速度 t/s 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 x/m 4 6 8 10 10 10 14 18 22 26 (1)在前10s内的位移、路程； 一质点在 x 轴上只朝着 x 轴的正方向运动，各个时刻的位置坐标如下表，求： 三、瞬时速度 t/s 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 x/m 4 6 8 10 10 10 14 18 22 26 (2)在0到18s这段时间内的平均速度。 生活中，我们可以用钟表记录时刻、用照片记录位置，但能否同时记录物体运动的位置与时间？打点计时器就是这样的工具，它通过纸带上的点迹同时记录时间和位移。 四、测纸带平均速度和瞬时速度 电磁打点计时器与电火花计时器 电磁打点计时器 电火花计时器 工作 原理 电磁打点计时器利用电磁铁,让振针有规律地振动,通过复写纸在纸带上打下点迹 电火花计时器通过有规律的电火花放电在纸带上留下印迹 工作 电源 电磁打点计时器的工作电压较低,用约8V 的交流电源 电火花计时器的工作电压较高,用220V 的交流电源 误差 使用电磁打点计时器,振针打点时,复写纸挤压纸带,纸带运动所受阻力较大,误差较大 使用电火花计时器,纸带运动时所受阻力较小,误差较小 四、测纸带平均速度和瞬时速度 打点计时器使用步骤 （1）了解打点计时器的构造，然后固定好它。 （2）安装纸带。 （3）先启动电源，再拉纸带，随后立即关电源。 四、测纸带平均速度和瞬时速度 四、测纸带平均速度和瞬时速度 四、测纸带平均速度和瞬时速度 （4）取下纸带，利用刻度尺从参考点测量位移数值，设计表格记录数据。 四、测纸带平均速度和瞬时速度 1.测量平均速度 (1)实验思路： ①用手拉通过打点计时器的纸带时，纸带运动确定时间内的位移信息就被记录下来。 ②测出纸带计数点间的位移Δx 和所用的时间Δt，就可以算出平均速度。 四、测纸带平均速度和瞬时速度 1.测量平均速度 (2)数据收集处理： 位置 0 1 2 3 4 …… x/m ∆x/m ∆t/s v/(m/s) 四、测纸带平均速度和瞬时速度 E点的瞬时速度如何测量？ 测离 E 点较近的 D、F 两点位移 Δx，算出的平均速度越接近 E 点的瞬时速度。但 D、F 两点间距离过小，测量误差会增大，实际要根据需要及所用仪器的情况综合考虑。 2.测量瞬时速度 2.测量瞬时速度 (2)数据收集处理： 位置 0 1 2 3 4 …… x/m ∆x/m ∆t/s v/(m/s) 四、测纸带平均速度和瞬时速度 四、测纸带平均速度和瞬时速度 学校物理兴趣小组用如图甲所示的装置测量小车的平均速度和瞬时速度。 (1)实验中，除打点计时器（含电源、纸带、复写纸）、小车、平板和重物外，在下面的器材中，还须使用的是______。 A．天平B．刻度尺C．秒表 (2)下列实验步骤的正确顺序为______（填写字母）。 A．关闭电源，取下纸带 B．接通电源后，放开小车 C．将打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔 D．将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连 ______m/s。（结果均保留两位有效数字） 四、测纸带平均速度和瞬时速度 (3)图乙为实验中得到的一条纸带，从中确定四个计数点，测得d1=7.80cm，d2=18.20cm，d3=29.90cm，每相邻两个计数点间还有四个计时点（图乙中未画出），则从打点计时器打下 A 点到打下 D 点，小车运动的平均速度大小 v=______m/s，打点计时器打下 C 点时小车的速度大小 vC=______m/s。（结果均保留两位有效数字） 【参考答案】(1)B   (2)CDBA   (3)1.0     1.1 四、测纸带平均速度和瞬时速度 五、速度—时间图像 1.光电门 另外，还常用的超声波、激光、红外线等测速 2.频闪照相 求平均速度和瞬时速度的方法与打点计时器相同 3.速度传感器 直接读瞬时速度 1.图像绘制 (1)以时间t为横轴，速度v为纵轴建立平面直角坐标系； (2)根据自己算出的是手拉纸带的v、t，数据在坐标系中描点； (3)用一条平滑的曲线描出这些点，曲线所反映的情况就是速度v随时间t变化的情况。 五、速度—时间图像 五、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。 O v（m/s） t（s） 1 2 3 -10 20 30 10 -20 五、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。 t O a c b v 课堂小结 速度 平均速度 瞬时速度 平均速率 测纸带平均速度和瞬时速度 v-t图像 Lavf58.20.100 Lavf58.12.100 $