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

指向问题链思考教学 高中物理必修一第一章第（3）节 位置变化快慢的描述—速度 目录 速度 平均速度和瞬时速度 速度—时间图像 练习与应用 指向问题链思考教学 回顾与思考 A B C 思考1：如何比较两汽车从A到C运动的快慢？ x x 通过时间和坐标可以定量描述汽车在运动过程中所处的位置 方案一： 相同时间，比较路程； 方案二： 相同路程，比较时间。 思考2：初中我们用什么物理量定义物体运动的快慢？ （路程与时间之比） 思考3：路程是标量，路程与时间之比是矢量还是标量？ 思考4：速度有没有方向？该怎么定义物体运动的速度？ 指向问题链思考教学 情景导入 观察与思考 思考5：在50m自由泳比赛中过程中，运动员们位置变化相同吗？运动的方向相同吗？位置变化的快慢相同吗？ 如何描述这种不同呢？ 概念：物理学中用位移与发生这个位移所用时间的比值表示物体运动的快慢，即速度。 公式： 单位：国际单位制为m/s 物理意义：描述物体位置变化快慢的物理量 思考6：两车位置变化相同吗？运动的方向相同吗？两者之间存在什么关系？ 方向：速度是矢量，且v的方向与Δx方向相同。 总结 指向问题链思考教学 速度 观察与思考 思考7：苏炳添在100m短跑过程中的始终都是最快的吗？ 2021年短跑运动员苏炳添在男子100米比赛中以9.83s成绩，刷新亚洲纪录！ 如何正确理解运动员在奔跑过程中的速度呢？ 指向问题链思考教学 平均速度和瞬时速度 概念：物体在时间Δt内运动的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内的平均速度。 公式： 物理意义：粗略地描述物体在某段时间内的平均快慢程度。 方向：与某段时间内位移的方向一致。(矢量) ①若前1/3时间做速度为v1的匀速运动，后2/3时间做速度为v2的匀速运动 平均速度不是速度的平均值 ②若前1/3位移做速度为v1的匀速运动，后2/3位移做速度为v2的匀速运动 情境研究：物体沿一条直线由A运动到B，求物体从A到B的平均速度。 指向问题链思考教学 平均速度和瞬时速度 思考8：如何描述物体在某一时刻运动的快慢和方向呢？ t t1=t+Δt Δx t t1=t+Δt Δx 此时可用一小段时间Δt内的平均速度来代替物体在时刻 t 的速度 Δt Δx Δt Δx （无穷小） （两点间的位移无限接近于某点的位置） Δt 越小，越精确 概念：运动物体在某一时刻（或某一位置）的速度，叫做瞬时速度。 物理意义：精确地描述物体运动的快慢 方向：与这一时刻的运动方向相同 注意：在匀速直线运动中，平均速度与瞬时速度相等。 指向问题链思考教学 平均速度和瞬时速度 平均速度与瞬时速度的区别与联系 平均速度 瞬时速度 区别 粗略描述物体一段时间内运动的平均快慢程度和方向 精确描述物体在某时刻运动的快慢及方向 对应一段时间(位移)，是过程量 对应某一时刻(位置)，是状态量 方向与位移的方向相同，与运动方向不一定相同 方向与该时刻物体的运动方向相同，不一定与位移方向相同 共同点 都是矢量，单位都是m/s 联系 瞬时速度就是平均速度在时间趋于零时的极限值 指向问题链思考教学 平均速度和瞬时速度 思考9：某汽车仪表盘如图所示，仪表盘右侧显示的是汽车的速度吗？ 仪表盘显示的是汽车在某时刻运动速度的大小. 概念：瞬时速度的大小叫做速率 注意：速率只有大小没有方向，是标量。 思考10：我们知道路程与时间之比也是一个标量，它与速率有什么区别？ （平均速率） 平均速度的大小一般不等于平均速率，仅在单向直线运动中，平均速度的大小才等于平均速率。 注意：平均速率不是平均速度的大小 不能显示方向 指向问题链思考教学 平均速度和瞬时速度 回顾与思考 0 5 10 15 上节课中，我们通过打点计时器记录了物体在某一时刻的位置 思考11：如何通过纸带上的信息测量纸带在运动过程中的平均速度呢？ 选取好位置 找出对应时刻 实验器材 电火花计时器、220V交变电源、刻度尺、纸带、墨盘、导线若干等 指向问题链思考教学 平均速度和瞬时速度 实验步骤 (1)使用打点计时器获得3～5条纸带； (2)选一条点迹清晰便于分析纸带，测出从打第1个点到打第n个点运动时间Δt； (3)用刻度尺测量第1个点到第n个点间位移Δx. 思考12：如何选取测量点，使两点间的位移和时间便于测量和计算？ 每五个点取一个点 思考13：为什么不直接测量两点间距离，而是测量第n个点到第一个点的距离？ 测量单个间距时，误差是 “单次误差”；测量总距离时，多个相邻间距的偶然误差（有的偏大、有的偏小）会相互抵消，最终总距离的测量误差远小于 “单个间距误差之和”，数据准确性显著提升。 每隔四个点取一个点 0.1s 指向问题链思考教学 平均速度和瞬时速度 11 数据处理 ①在图中选取纸带上一点为起始点0，后面每5个点取一个计数点，分别用数字1，2，3，…标出这些计数点； ②测量各计数点到起始点0的距离x，记录在表1中； ③计算两相邻计数点间位移Δx，同时记录对应时间Δt； ④根据Δx和Δt计算纸带在相邻计数点间的平均速度v. 位置 0 1 2 3 4 … x/cm             Δx/cm             Δt/s             v/(cm·s－1)             指向问题链思考教学 平均速度和瞬时速度 测量瞬时速度 思考13：如何某点的瞬时速度呢？ Δt足够小 平均速度近似为某点瞬时速度 ①从纸带起始点0算起，后面每3个点取一个计数点； ②测量各计数点到起始点0的距离x，记录在表2中； ③计算两相邻计数点间的位移Δx，同时记录对应的时间Δt； ④根据Δx和Δt算出的速度值就可近似代表在Δx这一区间内任意一点的瞬时速度，将算出的各计数点的速度值记录在表2中. 每隔0.06 s取一个点 位置 0 1 2 3 4 5 6 … x/m               Δx/m               Δt/s               v/(m·s－1)               指向问题链思考教学 平均速度和瞬时速度 指向问题链思考教学 平均速度和瞬时速度 在x-t图像中认识速度 在数学一次函数y＝kx+b图像中，用斜率k表示图线倾斜程度大小 k的大小和正负代表物体某段时间内的速度的大小和方向。 思考15：数学在y-x图像中k=tanθ，那么在x-t图像中，可以用tanθ表示物体的速度吗？ 思考14：在x-t图像中，斜率k表示什么含义呢？ 指向问题链思考教学 平均速度和瞬时速度 除位移外，物体运动的速度随时间变化的情况可以用图像来直观表示 v-t图像中速度只有正、负两个方向，上方速度方向为正，下方速度为负。 思考16：速度时间图可以描述曲线运动吗？ 思考17：为什么通常采用"平滑曲线"而不是"折线"来描述速度的变化？ 仅能描述直线运动 物体的速度通常不会发生突变，而是连续变化的；用折线（乙）连接意味着在两个相邻测量点之间速度发生突变（线性插值），与实际不符；而平滑曲线（丙）更能反映速度连续变化的趋势。 指向问题链思考教学 速度—时间图像 如图，系统由发射器A与接收器B组成，发射器A能够发射红外线和超声波信号，接收器B可以接收红外线和超声波信号。发射器A固定在被测的运动物体上，接收器B固定在桌面上或滑轨上。测量时A向B同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲。B接收到红外线脉冲开始计时，接收到超声波脉冲时停止计时。根据两者的时差和空气中的声速，计算机自动算出A与B的距离（红外线的传播时间可以忽略）。 经过短暂的时间Δt后，传 感器和计算机系统自动进行 第二次测量，得到新位置。 利用位移传感器测量速度 指向问题链思考教学 知识拓展 如图，系统只有一个不动的小盒C，工作时小盒C向被测物体D发出短暂的超声波脉冲，脉冲被运动物体反射后又被小盒C接收。若两次发射超声波脉冲的时间间隔T，空气中的声速v0，第一次脉冲往返的时间为t1，第二次脉冲往返的时间为t2，求物体D运动的速度v？ 第一次接触物体时刻 第二次接触物体时刻 指向问题链思考教学 知识拓展 1.把纸带的下端固定在重物上，纸带穿过打点计时器，上端用手提着。接通电源后将纸带释放，重物便拉着纸带下落，纸带被打出一系列点，其中有一段如图1.3-8所示。 （1）图中所示的纸带，哪端与重物相连? （2）怎样计算在纸带上打A点时重物的瞬时速度？说出你的理由。 指向问题链思考教学 练习与应用 2.图1.3-9是甲、乙两物体沿某一直线运动的v一t图像，至少从以下三个方面分别说明它们的速度是怎样变化的。 （1）物体是从静止开始运动还是具有一定的初速度? （2）速度的大小变化吗？是加速还是减速? （3）运动的方向是否变化? 指向问题链思考教学 练习与应用 3.汽车从制动到停止共用了5s。这段时间内，汽车每1s前进的距离分别是9m、7m、5m、3m、1m（图1.3-10）。 （1）求汽车前1s、前2s、前3s、前4s和全程的平均速度。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2s的平均速度是多少? 指向问题链思考教学 练习与应用 指向问题链思考教学 练习与应用 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $