1.3 速度 课件-2026-2027学年高一上学期物理鲁科版必修第一册

第3节　速　度 学习目标 　　1. 理解平均速度是描述物体在一段时间内运动快慢和方向的物理量； 知道其定义(位移与时间的比值)，能进行相关计算，并理解其矢量性。 　　2. 知道瞬时速度是描述物体在某一时刻(或某一位置)运动快慢和 方向的物理量；理解其物理意义，并能通过平均速度的极限初步认识 瞬时速度。 　　3. 能区分速度(矢量)与速率(标量)；知道平均速率是路程与时间的比 值，瞬时速率是瞬时速度的大小。 　　1. 速度 　　(1)平均速度。 　　①引入目的：粗略地描述物体在某段时间内位置变化的平均快慢 与方向。 　　②定义：物体的位移与发生这段 所用 的比值，即v平 ＝＝。 位移 时间 知识梳理： 　　③定义方法：比值定义法。 　　④单位：米每秒，符号： ⁠。 　　其他常用单位：千米每小时，符号： ⁠。 　　1米每秒＝ 千米每小时。 　　⑤性质：方向与这段时间内的 方向相同，是矢量。 m/s km/h 3.6 位移 　　(2)瞬时速度。 　　①引入目的：精确描述物体在某一时刻(或某一位置)的运动快慢 和方向。 　　②定义：运动物体在某一时刻或某一位置时的速度。 　　③理解：当物体运动趋势确定时，所用时间越短，其平均速度就越接 近瞬时速度。当时间间隔趋近于零时，平均速度的极限值即定义为该时刻 的瞬时速度。 　　④性质：方向与该时刻物体的运动方向相同，是矢量。 　　2.速率 　　(1)平均速率。 　　①引入目的：描述物体在某段时间内，沿实际路径运动的平均快慢。 　　②定义：物体的 与通过这段路程所用 的比值。 　　③性质：只有大小，没有方向，是标量。 路程 时间 　　(2)瞬时速率(简称速率)。 　　①引入目的：精确描述物体在某一时刻(或某一位置)沿实际路径运动 的瞬时快慢。 　　②定义：瞬时速度的大小。 　　③性质：只有大小，没有方向，是标量。 　　④测量方法：如图所示，当安装有遮光板的物体通过光电门时，计时 器记录遮光时间t。已知遮光板宽度d，可计算出极短遮光时间内的平均速 度v＝ 。由于时间极短，速度变化可忽略，该平均速度大小即可近似 为物体经过光电门时的瞬时速率。 ​ 　　考点一　平均速度的计算 例1　如图所示是三个质点A、B、C的运动轨迹，三个质点同时从N点出 发，同时到达M点，下列说法正确的是(　A　)。 A A. 三个质点从N到M的平均速度相同 B. 到达M点的瞬时速度大小一定是B最大 C. 三个质点从N到M的平均速度大小相同，方向不同 D. 三个质点在M点的瞬时速度相同 典例精析： 三个质点从N到M的过程中，位移大小相等，方向相同，时间相同，平均 速度是位移与时间段的比值，故平均速度相同，故A正确、C错误；到达 M点的瞬时速度大小关系不能确定，故B错误；瞬时速度方向是轨迹的切 线方向，三个质点在M点的瞬时速度方向不同，瞬时速度不同，故D错 误。故选A。 三个质点从N到M的过程中，位移大小相等，方向相同，时间相同，平均 速度是位移与时间段的比值，故平均速度相同，故A正确、C错误；到达 M点的瞬时速度大小关系不能确定，故B错误；瞬时速度方向是轨迹的切 线方向，三个质点在M点的瞬时速度方向不同，瞬时速度不同，故D错 误。故选A。 归纳: 　　平均速度描述一段过程内的平均效果，等于位移/时间，方向与这段 位移相同；瞬时速度描述某一时刻或位置的即时状态，方向是该点轨迹的 切线方向。二者都是矢量，比较时必须同时考虑大小和方向。 [变式训练1]. 在刚刚结束的某学校校运会400 m跑步比赛中，各同学比赛的终点在同一水平横线上，但起点不在同一横线上(如图所示)。关于这样的做法，下列说法正确的是(　D　)。 A. 这样做的目的是使参加比赛的同学位移大小相同 B. 最内侧跑道的同学起跑位置在最后，最外侧跑道的同学起跑位置最靠 前，所以不公平 C. 获得第一名的同学的平均速度一定最大 D. 获得第一名的同学的平均速率最大 D [变式训练2]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、 3m、1 m，如图所示。则下列说法正确的 是(　C　)。　 A. 汽车在刹车后2 s内的平均速度大小为7 m/s B. 汽车在刹车后第3 s内的平均速度大小为7 m/s C. 汽车前1 s内的平均速度比前2s内的平均速度更接近刚制动时的瞬时速度 D. 汽车5 s内的平均速度小于其第3 s内的平均速度 C 汽车在刹车后2 s内的平均速度大小＝＝ m/s＝8 m/s，故A错 误；汽车在刹车后第3 s内的平均速度大小3＝＝ m/s＝5 m/s，故B错 误；汽车做减速运动，前1 s内的平均速度比前2 s内的平均速度大，则更 接近刚制动时的瞬时速度，故C正确；根据计算，汽车5 s内的平均速度等 于第3 s内的平均速度，故D错误。故选C。 要点二　在位移—时间图像中区分平均速度与瞬时速度 　　例2　甲、乙两个物体在同一直线上运动的x－t图像如图所示，下列说 法正确的是(　B　)。 B A. t1时刻甲、乙速度相同 B. t2时刻甲、乙运动方向相反 C. t1～t2时间内甲的速度先增大后减小 D. t1～t2时间内甲的平均速度小于乙的平均速度 在x－t图像中，图像上一点的切线斜率表示物体在该点的速度，在t1时 刻，甲物体x－t图像的斜率为负，乙物体x－t图像的斜率为正，所以速度 不相同，故A错误；在t2时刻，甲物体x－t图像的斜率为正，乙物体x－t图 像的斜率为负，所以速度方向相反，运动方向相反，故B正确；在t1～t2时 间内，甲物体图像的斜率先减小后变大，所以甲物体的速度先减小后增 大，故C错误；在t1～t2时间内，甲、乙两物体初位置纵坐标与末位置纵坐 标相同，所以两物体位移都为0，平均速度也都为0，故D错误。故选B。 在x－t图像中，图像上一点的切线斜率表示物体在该点的速度，在t1时 刻，甲物体x－t图像的斜率为负，乙物体x－t图像的斜率为正，所以速度 不相同，故A错误；在t2时刻，甲物体x－t图像的斜率为正，乙物体x－t图 像的斜率为负，所以速度方向相反，运动方向相反，故B正确；在t1～t2时 间内，甲物体图像的斜率先减小后变大，所以甲物体的速度先减小后增 大，故C错误；在t1～t2时间内，甲、乙两物体初位置纵坐标与末位置纵坐 标相同，所以两物体位移都为0，平均速度也都为0，故D错误。故选B。 归纳: 　　分析位移—时间图像。 　　(1)方向看走向：图线随时间上升表示向正方向运动，下降表示向反方 向运动。 　　(2)快慢看陡缓：图线越陡峭，表示在相同时间内位移变化越大，运动 得越快。 　　(3)速度看对应： 　　①平均速度对应图像上初、末两点连线的倾斜程度， 如图，其大小v平＝。 　　②瞬时速度对应图像上某点切线的倾斜程度。 [变式训练1]A、B两个物体在同一直线上运动的位移—时间图像如图所 示，下列说法正确的是(　D　)。 A. t＝5 s时，A、B速度相同 B. t＝5 s时，A的速度为0.4 m/s C. 0～5 s内，A的平均速度大于B的平均速度 D. 0～5 s内，物体A的速度先减小后增大 D 在x－t图像中，图像的斜率表示物体的速度，在t＝5 s时，显然A、B两个 物体的图像斜率不同，所以A、B速度不同，故A错误；由x－t图像可知，t ＝5 s时，A物体的图线处于下降段，表明其运动方向为负方向，瞬时速度 应为负值，故B错误；由x－t图像可知，在0～5 s内，物体A、B位移相 等，所用的时间相等，根据＝可知，A的平均速度等于B的平均速度， 故C错误；由x－t图像可知，在0～5 s内，物体A的图像斜率先减小后增 大，所以物体A的速度先减小后增大，故D正确。故选D。 在x－t图像中，图像的斜率表示物体的速度，在t＝5 s时，显然A、B两个 物体的图像斜率不同，所以A、B速度不同，故A错误；由x－t图像可知，t ＝5 s时，A物体的图线处于下降段，表明其运动方向为负方向，瞬时速度 应为负值，故B错误；由x－t图像可知，在0～5 s内，物体A、B位移相 等，所用的时间相等，根据＝可知，A的平均速度等于B的平均速度， 故C错误；由x－t图像可知，在0～5 s内，物体A的图像斜率先减小后增 大，所以物体A的速度先减小后增大，故D正确。故选D。 [变式训练1]. (多选)杭州亚运会将各种机器人全面应用在巡逻、迎宾、医疗、配送等方面，赛场上“机器狗”运球拍、捡铁饼等，为赛事正常运行立了大功。如图甲所示为捡拾铁饼的“机器狗”，图乙为“机器狗”捡拾铁饼运动过程的位移—时间图像(20～30 s的图线为曲线，其余为直线)。下列说法正确的是(　AC　)。 AC A. 0～10 s内，机器狗做匀速直线运动 B. 10～30 s内，机器狗的平均速度为0.25 m/s C. 机器狗在0～30 s内的位移为－2 m D. 20～30 s内，机器狗做曲线运动 　　考点三　速度与速率的辨析 例3　可视为质点的汽车甲、乙在平行的相邻平直车道上并排行驶，两车 运动的s－t图像如图所示，下列说法正确的是(　A　)。　 A A. 0～t2内汽车甲的平均速率小于汽车乙的平均速率 B. 0～t2内汽车甲的平均速度小于汽车乙的平均速度 C. t1时刻甲的速率小于乙的速率 D. t2时刻两车不相遇 由题图可知，0～t2内汽车甲一直向正方向运动，汽车乙先向正方向运动后 向负方向运动，汽车甲通过的路程小于汽车乙通过的路程，根据v率＝ 可知，汽车甲的平均速率小于汽车乙的平均速率，故A正确；由题图可 知，0～t2内汽车甲通过的位移等于汽车乙通过的位移，则汽车甲的平均速 度等于汽车乙的平均速度，故B错误；根据s－t图像的切线斜率表示速 度，可知t1时刻甲的速率大于乙的速率，故C错误；由题图可知，t2时刻两 车处于同一位置，则t2时刻两车相遇，故D错误。故选A。 由题图可知，0～t2内汽车甲一直向正方向运动，汽车乙先向正方向运动后 向负方向运动，汽车甲通过的路程小于汽车乙通过的路程，根据v率＝ 可知，汽车甲的平均速率小于汽车乙的平均速率，故A正确；由题图可 知，0～t2内汽车甲通过的位移等于汽车乙通过的位移，则汽车甲的平均速 度等于汽车乙的平均速度，故B错误；根据s－t图像的切线斜率表示速 度，可知t1时刻甲的速率大于乙的速率，故C错误；由题图可知，t2时刻两 车处于同一位置，则t2时刻两车相遇，故D错误。故选A。 归纳: 　　平均速度等于位移与时间的比值，是矢量；平均速率等于路程与时间 的比值，是标量。对于同一运动过程，由于位移的大小小于或等于路程， 因此平均速度的大小也小于或等于平均速率。只有当物体做单向直线运动 时，两者的大小才相等。 [变式训练1]. 如图所示，机械钟表的分针针尖以恒定的速率运动，下列对分针针尖运动的描述正确的是(　C　)。 A. “恒定的速率”是指瞬时速度不变 B. “恒定的速率”是指平均速度不变 C. 在30 min内分针针尖的位移大于时针针尖的位移 D. 在30 min内分针针尖平均速度的大小等于其平均速率 C [变式训练2]在标准400 m田径场举行的运动会上，男子200 m比赛中，A 同学成绩是25 s；男子100 m比赛中，B同学成绩是12.5 s(100 m比赛为直 道)。下列说法正确的是(　B　)。 A. A同学的平均速度为8 m/s B. B同学的平均速度为8 m/s C. A同学的平均速率小于B同学的平均速率 D. 在比赛中，B同学的平均速度可能大于其任意时刻的瞬时速度 B 200 m比赛不是直线运动，所以位移大小小于200 m，A同学的平均速度 ＝＜ m/s＝8 m/s，故A错误。100 m比赛是直线运动，B同学的平均速 度为＝＝ m/s＝8 m/s，故B正确。平均速率等于路程除以时间，A的 平均速率为 m/s＝8 m/s，与B同学相等，故C错误。平均速度是总位移 与总时间的比值，瞬时速度为某一时刻的速度。若速度变化连续，必存在 某时刻瞬时速度等于平均速度。若运动员加速后减速，最高瞬时速度必大 于平均速度，因此平均速度不可能大于所有瞬时速度；若运动员全程匀 速，平均速度等于瞬时速度，故D错误。故选B。 $