教科版必修1 第一章 第3節(jié) 運動快慢與方向的描述——速度 學案.doc

第3節(jié)運動快慢與方向的描述速度1速度是用來描述物體運動的快慢和運動方向的物理量，是矢量。2平均速度描述物體在某個過程(或某段時間)的平均快慢，其大小為。3瞬時速度是物體經(jīng)過某位置(或某時刻)的速度，能準確描述物體運動的快慢。4速度時間圖像描述物體的速度隨時間變化的規(guī)律，其圖像與t軸所圍面積表示物體在這段時間內(nèi)的位移大小。一、速度平均速度1速度(1)定義：位移與發(fā)生這段位移所用時間的比值。(2)公式：v。(3)單位：國際單位：m/s；常用單位：km/h、cm/s。(4)方向：速度是矢量，不但有大小，還有方向，其方向就是物體的運動方向。(5)物理意義：表示物體位置變化快慢(即運動快慢)和方向的物理量。2平均速度(1)變速運動：物體在相等時間內(nèi)的位移不相等的運動。(2)平均速度定義：做變速運動的物體的位移與發(fā)生這段位移所用時間的比值。公式：。意義：粗略地描述物體運動的快慢。二、實驗：用打點計時器測量平均速度1打點計時器(1)打點計時器是記錄做直線運動物體的位置和時間的儀器。(2)電火花打點計時器：工作電壓：220 v交流電源；原理：當接通電源、按下脈沖輸出開關(guān)時，計時器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)放電針、墨粉紙盤到紙盤軸，產(chǎn)生火花放電，于是在運動的紙帶上就打出一行點跡。(3)打點周期打點計時器一般接我國市用交流電，交流電頻率為50 hz，計時器每隔0.02_s打一次點。2用電火花打點計時器測量平均速度(1)實驗目的練習使用電火花打點計時器。利用打上點的紙帶研究物體的運動情況。(2)實驗步驟如圖131所示，將木板固定在鐵架臺上，把電火花打點計時器安裝在傾斜的木板上，把小車與紙帶裝好，接好電源。圖131接通電源，將小車從斜面上由靜止開始釋放，紙帶上就會打出一系列點跡。關(guān)閉電源，取下紙帶，以0.1 s為周期標注計數(shù)點，如圖132所示。圖132(3)分析與處理實驗數(shù)據(jù)觀察紙帶上的點跡，說明如何通過點跡判斷小車運動的快慢。說明小車的速度是如何變化的。測定小車在計數(shù)點oa、ob、oc、od、oe、of區(qū)間的平均速度。通過數(shù)據(jù)分析，你能推斷出哪一區(qū)間的平均速度能比較準確地反映小車經(jīng)過d點時運動的快慢？三、瞬時速度1定義物體在某一時刻或某一位置的速度。2方向物體在某一時刻或某一位置的運動方向。3速率瞬時速度的大小稱為瞬時速率，簡稱速率。四、速度時間圖像1定義描述速度v與時間t關(guān)系的圖像，簡稱速度圖像。2勻速直線運動的vt圖像是與橫軸平行的直線。運動物體在時間t內(nèi)的位移xvt，在vt圖像中就對應著邊長分別為v和t的一塊矩形面積。1自主思考判一判(1)速度既有大小，又有方向，是矢量。()(2)平均速度可以精確描述物體運動的快慢。()(3)電火花打點計時器使用的是低壓交流電源。()(4)當接通50 hz的交流電源時，電火花計時器的打點周期是0.02 s。()(5)物體的瞬時速度總為零，則平均速度為零。()(6)平均速度是速度的算術(shù)平均值。()2合作探究議一議(1)發(fā)生位移越大的物體一定運動得越快嗎？提示發(fā)生位移越大的物體不一定運動得越快。首先，從v看，若在相同的t情況下，x越大，v才越大。如果沒有明確t的情況，x不能唯一確定v的大小。再者，v只是速度的定義式，而一個物體運動的快慢與位移大小無關(guān)，是因為物體運動才有了位移，不是因為有了位移才有速度。(2)平均速度和瞬時速度都可以描述運動的快慢，平均速度越大的運動是否瞬時速度也一定越大？提示平均速度大不表示每一時刻的速度都大，所以平均速度越大的運動其瞬時速度不一定越大。(3)如圖133所示為甲、乙兩個物體的速度時間圖像，請思考甲、乙兩個物體，分別做什么運動？哪個物體運動得快些？圖133提示甲、乙兩個物體，均做勻速直線運動，其速度的大小和方向均不隨時間而改變，且甲物體的速度大，甲物體運動得快。對平均速度和瞬時速度的理解平均速度與瞬時速度的區(qū)別與聯(lián)系平均速度瞬時速度區(qū)別定義運動質(zhì)點的位移與所用時間的比值運動質(zhì)點在某一時刻或某一位置的速度物理意義粗略描述物體運動，和時間、位移對應精確描述物體運動，和時刻、位置對應方向與位移方向一致與某時刻或某位置運動方向一致聯(lián)系瞬時速度可看做當t0時，t內(nèi)的平均速度勻速直線運動中，瞬時速度和平均速度相同兩者的求解公式都為v1(多選)下列關(guān)于瞬時速度和平均速度的說法中正確的是()a若物體在某段時間內(nèi)每時刻的瞬時速度都等于零，則它在這段時間內(nèi)的平均速度一定等于零b若物體在某段時間內(nèi)的平均速度等于零，則它在這段時間內(nèi)任一時刻的瞬時速度一定等于零c勻速直線運動中任意一段時間內(nèi)的平均速度都等于它任一時刻的瞬時速度d變速直線運動中任意一段時間內(nèi)的平均速度一定不等于它某一時刻的瞬時速度解析：選ac由于各時刻的瞬時速度都等于零，即物體靜止，因此平均速度也一定等于零，故a正確；物體從某點沿一曲線運動又回到原出發(fā)點，則平均速度為零，但各個時刻的瞬時速度不為零，故b錯誤；勻速直線運動中速度不變，平均速度與瞬時速度相等，故c正確；由于運動情況不確定，一段時間的平均速度可能等于某時刻的瞬時速度，故d錯誤。2下列速度中，指平均速度的是()a汽車通過長江大橋全程的速度b子彈射出槍口時的速度c雨滴落地時的速度d運動員沖過終點時的速度解析：選a平均速度是指物體在某段距離或某段時間內(nèi)通過的位移與所用時間的比值。而瞬時速度是物體在某一時刻或某一位置時的速度。平均速度對應段(包括時間段和位移段)，瞬時速度對應點(包括時間點和位置點)。汽車通過長江大橋在時間上是段，故其速度為平均速度，故a正確。子彈射出槍口中的槍口是一個點，故該速度是瞬時速度，故b錯誤。雨滴落到地面，地面是一個位置，對應一個點，故該速度是瞬時速度，故c錯誤。運動員沖過終點，終點是一個點，故該速度是瞬時速度，故d錯誤。3小蒙騎自行車由靜止沿直線運動，他在第1 s內(nèi)、第2 s內(nèi)、第3 s內(nèi)、第4 s內(nèi)通過的位移分別為1 m、2 m、3 m、4 m，則()a他4 s末的瞬時速度為4 m/sb他第2 s內(nèi)的平均速度為1.5 m/sc他4 s內(nèi)的平均速度為2.5 m/sd他1 s末的速度為1 m/s解析：選c自行車速度是逐漸增大的，無法確定它的瞬時速度，只能求出平均速度，第2 s內(nèi)平均速度為 m/s2 m/s；4 s內(nèi)的平均速度m/s2.5 m/s。選項c正確。平均速度與平均速率的理解平均速度和平均速率的區(qū)別與聯(lián)系平均速度平均速率區(qū)別定義平均速度平均速率方向性有方向，矢量無方向，標量意義粗略描述物體運動的快慢(包括方向的改變)粗略描述物體運動的快慢(不包括方向的改變)聯(lián)系(1)都與一段時間對應，都是過程量(2)兩者大小一般不等，但當位移大小等于路程時，即物體做單向直線運動時，平均速率等于平均速度的大小典例一輛汽車從甲地沿平直的公路以v136 km/h的速度經(jīng)過2 h到達乙地，休息了4 h后，又沿原路返回，以v254 km/h的速度運動了3 h越過甲地到達丙地。求全程的平均速度和平均速率。思路點撥物體的運動過程如圖134所示：圖134解析汽車全程的位移大小為xv2t2v1t1543 km362 km90 km，全程所用時間為t2 h4 h3 h9 h，故平均速度大小 km/h10 km/h，方向是由甲地指向丙地；汽車全程的路程：sv2t2v1t1543 km362 km234 km，所以平均速率為v km/h26 km/h。答案平均速度大小為10 km/h，方向是由甲地指向丙地平均速率為26 km/h物體做變速運動時，在不同階段上的平均速度一般不同，因此在求平均速度時一定要明確所求的是哪一個時間段內(nèi)的平均速度，要緊扣平均速度的定義。1(多選)北京成為“世界飛人”博爾特的福地，2015年世錦賽上又分別以9秒79和19秒55的成績奪得男子100 m和200 m的冠軍。下列說法正確的是()a博爾特在百米比賽中的平均速度是10.21 m/sb博爾特在百米比賽中的平均速率是10.21 m/sc博爾特在200米比賽中的平均速度是10.23 m/sd博爾特在200米比賽中的平均速率是10.23 m/s解析：選abd100 m比賽中，位移大小和路程都等于100 m，平均速度大小和平均速率相等，即v1 m/s10.21 m/s，故a、b對；在200 m比賽中，路程是200 m，位移小于200 m，故平均速率v2 m/s10.23 m/s，且大于平均速度的大小，故c錯d對。22013年5月，我國三大艦隊齊赴南海舉行了大規(guī)模軍事演習。各種先進設(shè)備相繼亮相，其中“飛豹”戰(zhàn)機作戰(zhàn)半徑可達1 500 km，完全沖破了“第一島鏈”的“束縛”。假設(shè)一架“飛豹”戰(zhàn)機于5月20日8點整從“遼寧”號航母起飛，在8點18分正好抵達距航母680 km的指定位置，戰(zhàn)機儀表顯示此段行程正好為800 km。試求：(1)戰(zhàn)機此段過程的平均速率和飛行100 m約需的時間分別是多少？(2)此段過程中戰(zhàn)機的平均速度大小又是多少？解析：題干中時間信息為：該戰(zhàn)機飛行時間t18 min1 080 s隱含信息為路程s800 km8105 m位移x680 km6.8105 m(1)“飛豹”戰(zhàn)機的平均速率為vs m/s740.74 m/s每飛行100 m約需時間為t0.135 s。(2)戰(zhàn)機的平均速度為 m/s629.63 m/s。答案：(1)740.74 m/s0.135 s(2)629.63 m/s對vt圖像的理解典例某物體的運動規(guī)律如圖135所示，下列說法中正確的是()圖135a. 物體在第1 s末運動方向發(fā)生變化b第2 s內(nèi)、第3 s內(nèi)的速度方向是相同的c物體在第2 s內(nèi)返回出發(fā)點，向反方向運動d在這7 s內(nèi)物體做往復運動解析物體在第1 s末運動方向沒有發(fā)生變化，a錯；第2 s內(nèi)、第3 s內(nèi)的速度方向是相反的，b錯；物體在第2 s內(nèi)位移變大，向正方向運動，c錯；整個過程中物體做的是往復運動，d正確。答案d(1)由v t圖像可以確定物體各時刻速度的大小和方向，正值說明速度沿正方向，負值則相反。 (2)由v t圖像可以確定物體在各段時間內(nèi)速度大小的變化趨勢，即是加速運動還是減速運動。(3)圖像的拐點處速度方向一般沒有變化，只是大小變化情況不一樣了，比如由加速運動變?yōu)闇p速運動，或者變?yōu)閯蛩龠\動，或者變?yōu)楦斓募铀龠\動。(4)圖像與t軸相交，說明速度減小到0后又反向增大，即交點對應的時刻為速度方向變化的時刻。 1(多選)物體做直線運動，其vt圖像如圖136所示。下列說法中正確的是()圖136a02 s內(nèi)汽車的速度方向沿正向，且速度逐漸增大b24 s內(nèi)的位移為4 mc第1 s末與第3 s末的速度方向不同d5 s時物體又回到了初始位置解析：選ab02 s內(nèi)汽車的速度為正，說明方向沿正向，由圖知速度逐漸增大，a正確。24 s內(nèi)汽車做勻速運動，位移xvt4 m，b正確。全過程的速度都為正值，說明速度的方向一直沿著正方向，c錯誤。5 s時物體的速度為零，在此之前物體一直沿同一個方向運動，故全過程的位移一定不為零，d錯誤。2.圖137是一個物體運動的vt圖像，從以下三個方面說明它的速度是怎樣變化的。圖137 (1)物體是從靜止開始運動還是具有一定的初速度？(2)運動的方向是否變化？(3)速度的大小是否變化？怎樣變化？解析：(1)由圖像可知，在t0時刻v0，所以物體具有一定的初速度。(2)在0t3這段時間內(nèi)，速度為正值，說明物體沿正方向運動，t3時刻以后，速度為負值，說明物體沿與正方向相反的方向運動，所以物體運動的方向發(fā)生了變化。(3)速度的大小發(fā)生變化，在0t1時間內(nèi)速度逐漸增大，t1t2時間內(nèi)速度大小不變，t2t3時間內(nèi)速度逐漸減小，t3時刻速度為零，在t3時刻以后，速度反向增大。答案：(1)具有初速度(2)方向變化(3)見解析1(多選)下列說法中的“快”，哪些不是指速度較大()a從高速公路走，行駛比較快b劉翔的起跑是比賽選手中最快的c運用abs技術(shù)，汽車能很快停下來d某客機能在20 000 m高空中飛行得很快解析：選bcb、c選項指時間短，而不表示運動的快慢。2如圖1所示是高速公路旁的交通標志，圖中的“100”表示小汽車必須限制在100 km/h內(nèi)行駛，“杭州 88 km”表示到杭州還有88 km?！?00 km/h”和“88 km”分別指()圖1a瞬時速度，位移b瞬時速度，路程c平均速度，位移 d平均速度，路程解析：選b交通標志里的限速標志是每一時刻的速度均不能超過該速度；故為瞬時速度；里程88 km指的是行駛路程，b項正確。3(多選)關(guān)于速度的定義式v，以下敘述正確的是()a物體做勻速直線運動時，速度v與運動的位移x成正比，與運動時間t成反比b速度v的大小與運動的位移x和時間t都無關(guān)c此速度定義式適用于任何運動d速度是表示物體運動快慢及方向的物理量解析：選bcdv是計算速度的公式，適用于任何運動，c對；此式只說明速度可用位移x除以時間t來獲得，并不是說v與x成正比，與t成反比，a錯，b對；速度的大小表示物體運動的快慢，方向表示物體的運動方向，d對。4.用同一張底片對著小球運動的路徑每隔 s拍一次照，得到的照片如圖2所示，則小球運動過程的平均速度是()圖2a0.25 m/s b0.2 m/sc0.17 m/s d無法確定解析：選c平均速度vm/s0.17 m/s，c正確。5某同學以一定的速度去同學家送一本書，停留一會兒后，又以相同的速率沿原路返回家。則下列選項所示的哪個圖像能粗略地表示他的運動狀態(tài)()解析：選c因該同學運動時的速率不變，故a、b、d錯誤。又由于返回的過程中速度方向不同，所以選項c正確。6.如圖3所示，兩個人以相同大小的速度同時從圓形軌道的a點出發(fā)，分別沿abc和ade方向行走，經(jīng)過一段時間后在f點相遇(圖中未畫出)。從出發(fā)到相遇的過程中，描述兩個人運動情況的物理量可能不相同的是()圖3a瞬時速度 b位移c路程 d平均速度解析：選a兩個人所走的路徑不同，所以瞬時速度方向可能不相同，a正確。由于兩人速度大小相同，故相同時間內(nèi)走過的路程相同，兩人相遇在與a對稱的位置，故位移大小等于直徑，且方向相同，故平均速度也相等，b、c、d錯誤。7(多選)甲、乙兩質(zhì)點在同一直線上勻速運動，設(shè)向右為正，甲質(zhì)點的速度為2 m/s，乙質(zhì)點的速度為4 m/s，則可知()a乙質(zhì)點的速率大于甲質(zhì)點的速率b因為24，所以甲質(zhì)點的速度大于乙質(zhì)點的速度c這里的正、負號的物理意義是表示運動的方向d若甲、乙兩質(zhì)點同時由同一點出發(fā)，則10 s后甲、乙兩質(zhì)點相距60 m解析：選acd因為速度是矢量，所以其正、負號表示物體的運動方向，c正確。速率是標量，等于速度的大小，甲、乙的速率分別為2 m/s、4 m/s，故a正確。速度是矢量，比較大小時看絕對值，b錯。甲、乙兩質(zhì)點在同一直線上沿相反方向運動，10 s后的距離等于兩者位移之和，計算可得d正確。8. (多選)三個質(zhì)點a、b、c的運動軌跡如圖4所示，三個質(zhì)點同時從n點出發(fā)，同時到達m點，其間都不停也不返回，則下列說法中正確的是()圖4a三個質(zhì)點從n到m的平均速度相同bb質(zhì)點從n到m的平均速度方向與任意時刻的瞬時速度方向相同c到達m點時的瞬時速率一定是質(zhì)點a的大d三個質(zhì)點從n到m的平均速率相同解析：選ab三個質(zhì)點的位移相同，時間相同，所以平均速度相同，a正確；由于b質(zhì)點做單向直線運動，其平均速度方向與瞬時速度方向相同，b正確；三個質(zhì)點運動的路程不同，運動時間相同，平均速率不相同，d錯誤；無法判斷到達m點時哪個質(zhì)點的瞬時速率大，故c錯誤。9某人爬山，從山腳爬上山頂，然后又沿原路返回到山腳，上山的平均速度為v1，下山的平均速度為v2，則往返的平均速度的大小和平均速率分別是()a.， b.，c0， d0，解析：選d平均速度是位移與時間的比值，由于此人爬山往返一次，位移x0，平均速度0；平均速率是路程與時間的比值，由于此人往返一次，路程為x1x2，又因x1x2，則平均速率，所以d項正確。10. (多選)圖5是甲、乙兩物體運動的速度時間圖像，下列說法正確的是()圖5a甲處于靜止狀態(tài)b乙剛開始時以5 m/s的速度與甲同向運動c乙在最初3 s內(nèi)的位移是10 md乙在最初3 s內(nèi)的路程是10 m解析：選bd甲圖線是平行于t軸的直線，因此甲做勻速直線運動，a錯誤；乙在第1 s內(nèi)