人教版 (2019)必修 第一册3 位置变化快慢的描述——速度评课课件ppt

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1.理解速度的概念,知道速度的物理意义、表达式及其矢量性。(物理观念)2.理解平均速度的概念,会用平均速度的公式解答有关的问题。(物理观念)3.理解瞬时速度的概念及其意义,体会极限思想,知道瞬时速度与平均速度的区别和联系。(科学思维)4.知道速度—时间图像。理解位移—时间图像斜率的物理意义,并能用它分析、计算速度。(科学思维)
[必备知识]一、速度1.概念:物体运动的位移与发生这段位移所用时间之比。定义式:v= 。2.单位:国际单位制单位为米每秒,符号为m/s。其他单位有km/h、cm/s等。3.速度是矢量(选填“矢量”或“标量”),方向与时间Δt内的位移Δx的方向相同。4.物理意义:描述物体运动快慢的物理量。速度越大,表示物体运动得越快。
二、平均速度和瞬时速度1.平均速度:描述物体在某一段时间内运动的平均快慢程度。只能粗略描述物体运动的快慢。2.瞬时速度:描述物体在某一时刻运动的快慢。可以精确描述物体运动的快慢。当Δt(时刻t到t+Δt一小段时间)非常小时,运动快慢的差异可以忽略不计,则 叫作物体在时刻t的瞬时速度。3.匀速直线运动:瞬时速度保持不变的运动。在匀速直线运动中,平均速度与瞬时速度相等。4.瞬时速度的大小通常叫作速率,汽车速度计的计数实际上是汽车的速率。
三、速度—时间图像(v-t图像)1.图像的意义:反映了物体运动的速度随时间变化的情况。2.图像的获得:以时间t为横轴,速度v为纵轴,在坐标纸上建立直角坐标系,根据测得的v、t数据描点,用一条平滑的曲线来描出这些点,这条曲线即v-t图像。
[自我检测]1.正误辨析(1)物体的瞬时速度总为零,物体的平均速度不一定为零。(　　)解析 物体的瞬时速度总为零,说明物体一直静止,故物体的平均速度一定为零。答案 ×(2)两物体的速度分别是v1=3 m/s,v2=-5 m/s,则它们的大小关系为v1>v2。 ( 　　)解析 速度是矢量,两速度比较大小时要比较其绝对值。答案 ×
(3)可以用t时刻到t+Δt一小段时间内的平均速度来代替时刻t物体的速度。(　　)答案 √(4)匀速直线运动的平均速度等于瞬时速度。(　　)解析 匀速直线运动的速度不变,各段时间内的平均速度均等于瞬时速度。答案 √
2.(2021山东济南高一期末)短跑运动员在100 m训练中,前5 s跑了47 m,5 s末速度达到10.4 m/s,10 s末到达终点,速度是10.2 m/s,则运动员在后5 s内的平均速度是(　　)A.10.2 m/sB.10.3 m/sC.10.4 m/sD.10.6 m/s解析 运动员在后5 s内的平均速度是 =10.6 m/s,所以D正确。答案 D
[情境探究]自行车和汽车都在平直公路上沿同一方向单向行驶,自行车在30 min内行驶了8 km,汽车在30 min内行驶了50 km;百米比赛中,运动员甲用时10 s,运动员乙用时13.5 s。(1)自行车和汽车哪个运动得快?你是如何进行比较的?(2)运动员甲和运动员乙哪个跑得快?你是如何进行比较的?(3)汽车和运动员甲哪个运动得快?你又是如何进行比较的呢?
要点提示 (1)汽车运动得快,相同时间内位移大的运动得快。(2)运动员甲跑得快,通过相同位移所需时间短的跑得快。(3)比较两物体单位时间内的位移,可比较两物体运动的快慢。所以汽车运动得快。
[知识点拨]关于速度的三点说明
[实例引导]例1(多选)下列关于速度的说法正确的是(　　)A.速度是描述物体运动快慢的物理量,速度大表示物体运动得快B.速度是描述物体的位置变化快慢的物理量,速度大表示物体位置变化大C.速度越大,位置变化越快,位移也就越大D.速度是矢量,速率是标量解析 速度是描述物体运动快慢的物理量,它表示物体位置变化的快慢,不能表示位置变化的大小,位置变化的大小用位移表示,故选项A项正确,选项B、C错误;速度是矢量,既有大小,又有方向,速率是标量,只有大小,没有方向,选项D正确。答案 AD
规律方法 (1)高中学习的速度与初中学习的速度不同。初中用路程与时间之比计算速度,高中用位移与时间的比值来定义速度。(2)计算物体运动的速度时,既要计算速度的大小,又要确定速度的方向。比较两个速度是否相同时,必须同时考虑它们的大小和方向是否都相同。(3)物体的位移大,不一定运动得快。由v= 可知,只有在Δt相同的情况下,Δx越大,v才越大。
变式训练1如图所示,一修路工人在长s=100 m的隧道中,突然发现一列火车出现在离隧道右出口l=200 m处,修路工所处的位置恰好在无论向左还是向右均能以最小速度完全脱离危险的位置,则这个位置离隧道右出口距离是多少?他奔跑的最小速度与火车速度的比值是多少?
[情境探究]一辆汽车沿直线行驶,从出发地到目的地用时2.0 h,行程120 km,所以它的速度为60 km/h。某时刻,它的速度计显示为35 km/h。上面提到的两个速度为什么会不同?有什么区别?
要点提示 60 km/h是行驶全程的平均速度,35 km/h是相应时刻的瞬时速度,前者反映了汽车在全程的运动快慢,后者反映了汽车在某一瞬间的运动快慢。
[知识点拨]1.平均速度与瞬时速度的比较
要点笔记 平均速度与一段时间或一段位移相对应,而瞬时速度与一个时刻或一个位置相对应。
2.平均速度与平均速率的比较
[实例引导]例2下列有关速度的说法中正确的是(　　)A.平均速度就是瞬时速度的平均值B.极短时间内的平均速度可以认为等于瞬时速度C.公路旁的限速标志牌上的速度是指车辆的平均速度D.平均速度、瞬时速度、平均速率三个物理量都是矢量解析 平均速度是位移与时间的比值,不是瞬时速度的平均值,选项A错误;Δt很小时的平均速度可看作瞬时速度,选项B正确;公路旁的限速标志牌上的速度是指车辆的瞬时速度,选项C错误;平均速率是标量,选项D错误。答案 B
易错提醒 平均速度与瞬时速度应注意的问题(1)瞬时速度 某一时刻或某个位置,平均速度 某段时间或某段位移。 (2)平均速度的大小与瞬时速度的大小无必然关系,平均速度大的物体,其瞬时速度不一定大;平均速度为零的物体,其瞬时速度也可能很大。(3)不同过程或不同时间段的平均速度一般不同。因此,求平均速度必须指明是哪段时间(或哪段位移)的平均速度。(4)在匀速直线运动中,物体的平均速度等于瞬时速度,在其他运动中,物体的平均速度一般不等于其瞬时速度。
(5)求平均速度时常见的两种错误①误认为平均速度就等于速度的平均值,即 (v1、v2分别是物体的初、末速度)。②误认为平均速度大小等于平均速率,用路程与时间的比值去求解。而实际上平均速度必须依据其定义用位移与时间的比值去求解,并且必须强调针对的是哪段位移(或哪段时间)。
例3某人爬山,从山脚爬上山顶,然后又从原路返回到山脚,上山的平均速率为v1,下山的平均速率为v2,则往返的平均速度的大小和平均速率是(　　)
归纳总结 求平均速度的三步走
变式训练2一物体沿正东方向以4 m/s的速度匀速运动4 s,又以3 m/s 的速度向北匀速运动4 s,求这8 s内物体的平均速度和平均速率
解析 如图所示,物体先向东由A运动到B,通过的位移x1=4×4 m=16 m,接着又向北运动x2=3×4 m=12 m,到达C点,则8 s内通过的位移大小为答案 平均速度大小2.5 m/s,方向为东偏北37°　平均速率为3.5 m/s
[情境探究]下图中的两条直线A、B分别是两个物体A和B运动的x-t图像。(1)试分析物体A和B的运动方向。(2)判断物体A和B是否做匀速直线运动。(3)E、F两点的坐标分别是(t1,x1)、(t2,x2),求t1~t2内A的平均速度大小。(4)比较物体A和B的速度大小。
要点提示 (1)每一时刻的位移(坐标)都大于0,表示物体沿正方向运动。(2)经相等时间,A和B分别增加相同位移,A和B均做匀速直线运动。(4)图线的倾斜程度越大,速度越大,vA>vB。
[知识点拨]1.图像为倾斜直线时,表示物体做匀速直线运动,如图甲中的a、b所示。直线的斜率(等于 )表示物体的速度,斜率的大小表示速度的大小,斜率的正、负表示物体的运动方向,如图甲中a、b所示,b图线所代表的物体向正方向运动,a图线所代表的物体向负方向运动。
2.图像为曲线时,表示物体做变速直线运动,如图乙中c表示物体的速度逐渐变大(图线越来越陡),d表示物体的速度逐渐变小(图线越来越缓)。对于变速运动,某时刻的瞬时速度等于该时刻图线上对应点的切线的斜率,如图乙中d图线所代表的物体在A点的瞬时速度等于直线e的斜率。3.纵截距表示运动物体的初始位移,如图甲中所示,a所代表的物体的初始位置在x1;b所代表的物体的初始位置在坐标原点。
[实例引导]例4(多选)一辆汽车在教练场上沿平直道路行驶,以x表示它相对出发点的位移。汽车在0~40 s内运动的x-t图像如图所示。则汽车(　　)A.10~20 s内做匀速运动B.前10 s内速率是后20 s内速率的两倍C.前10 s内与后20 s内运动方向相反D.始终沿同一方向运动
解析 10~20 s物体的位置坐标不变,因此物体处于静止状态,选项A错误;前10 s内物体的速度大小为3 m/s,后20 s内物体的速度大小为1.5 m/s,选项B正确;前10 s内物体的坐标正向变大,向正方向运动,后20 s内物体的坐标正向变小,向负方向运动,选项C正确,D错误。答案 BC
变式训练3(2021陕西西安碑林区高一期中)右图为在同一直线上运动的A、B两质点的x-t图像。由图可知(　　)A.t=0时,A在B的前面B.B开始运动的速度比A小,t2时刻后才大于A的速度C.B在t1时刻追上A,并在此后跑在A的前面D.A运动的速度始终比B大
解析 t=0时,B在原点,A在正方向上距原点x1处,则A在B的前面,故A正确;根据x-t图像斜率表示速度可知,刚开始运动时,B的速度比A小,t1时刻后A停止运动,B仍做匀速直线运动,B的速度大于A的速度,故B错误;在t2时刻两物体的位移相同,两物体到达同一位置,说明B追上A,此后A处于静止状态,而B沿原方向做匀速直线运动,因而在此后B跑在A的前面,故C错误;在0~t1时间内,A的速度比B的速度大,t1时刻后A停止运动,速度比B的速度小,故D错误。答案 A
1.关于速度,下列说法正确的是(　　)A.速度是表示物体运动快慢的物理量,既有大小,又有方向,是矢量B.平均速度就是速度的平均值,它只有大小,没有方向,是标量C.运动物体在某一时刻或某一位置的速度,叫作瞬时速度,它是标量D.汽车上的速度计是用来测量汽车平均速度大小的仪器解析 速度和平均速度都是矢量,A正确,B错误。瞬时速度是某时刻或某一位置时的速度,是矢量,选项C错误。速度计是显示瞬时速度大小的仪器,选项D错误。答案 A
2.下图是三个质点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.三个质点从N到M的平均速度相同B.三个质点到达M点的瞬时速度相同C.三个质点从N到M的平均速率相同D.B质点从N到M的平均速度方向与任意时刻的瞬时速度方向相同
解析 平均速度等于位移与时间的比值,由于位移与时间都相同,故平均速度相同,故A正确;平均速率等于路程与时间的比值,由于时间相等,路程不等,故平均速率不相等,故C错误;三个质点到达M点的瞬时速度方向不同,所以瞬时速度肯定不同,B错误;B质点不一定做单向直线运动,所以B质点从N到M的平均速度方向与任意时刻的瞬时速度方向不一定相同,D错误。答案 A
3.甲、乙两物体向同一方向运动,已知甲的速度大于乙的速度,t=0时乙在甲的前面一定的距离处,则两物体的x-t 图像是(　　)解析 甲的速度较大,即其图像倾斜程度较大,选项A、D错误;t=0时乙在甲的前面一定的距离处,即乙图像的纵截距不为零,选项C正确。答案 C
4.(2021福建莆田第二十五中学高一期末)做单向直线运动的物体,在整段时间内的平均速度为5 m/s,若前 时间内的平均速度为6 m/s,则余下 时间内的平均速度是(　　)A.1 m/s B.2 m/s C.3 m/s D.4 m/s答案 C