人教版 (新课标)必修13 运动快慢的描述──速度课文ppt课件

这是一份人教版 (新课标)必修13 运动快慢的描述──速度课文ppt课件，共60页。

请仔细分析教材P15，探究分析以下几个问题：1.以百米赛跑为例，跑道是笔直的，你能说明“坐标”与“坐标的变化量”有何不同，又有何联系吗?
提示：坐标用来表示位置，坐标的变化量表示位移，比如，在起点的位置、在终点的位置或在全程中点的位置(50 m处)等，都可以在建立坐标系后用坐标上的点来表示，而在从起点跑到终点的这段过程中，位移可以用起点和终点间的坐标变化量来表示．
2.如图，一辆汽车从位置x1移动到位置x2，汽车在向哪个方向运动?位置变化量为多少？提示：汽车在沿x轴正方向运动，题图所示汽车从坐标x1＝10 m，经过一段时间之后，到达坐标x2＝30 m 处，则Δx ＝x2－ x1＝30 m-10 m＝20 m，位移Δx >0，表示位移的方向沿x轴正方向．
3.如上题图，若这辆汽车从位置x2=30 m移动到位置x1=10 m，汽车在向哪个方向运动?Δx是正值还是负值?位置变化量为多少？提示：汽车从坐标x2＝30 m，经过一段时间之后，到达坐标x1＝10 m处，则Δx ＝x1- x2＝10 m-30 m＝-20 m，位移Δx <0，表示位移的方向沿x轴负方向,汽车在沿x轴负方向运动．
4.总结上面两种情况，坐标变化量是如何表示位移的大小和方向的？提示：坐标变化量Δx的大小表示位移的大小，Δx的正负表示位移的方向.
用坐标描述质点的运动1.建立坐标：若质点做直线运动，可以建立一维坐标系，一般以质点开始运动时的位置为坐标原点.2.用坐标表示质点位置：建立坐标后，坐标轴上的一个点对应质点所处的一个位置.3.用坐标变化量表示质点的位移：质点末位置的坐标与质点初位置的坐标的差值表示质点的位移，坐标变化量的大小表示位移的大小，坐标变化量的正负表示位移的方向与坐标轴正方向间的关系.
典例1 驾驶员以汽车的出发点为坐标原点，以汽车开始行驶的方向为正方向，建立直线坐标系，其对应时刻的位置如表所示：根据驾驶员记录的数据你能得出：(1)几秒内位移最大？(2)第几秒内的位移最大？
解答本题时应明确：坐标的变化量就是位移；位移是矢量，比较位移的大小时，只比较绝对值.
【规范解答】汽车在0时刻的坐标x0=0，汽车在1 s时刻的坐标x1=10 m，汽车在第1 s内的位置变化为Δx=x1-x0=(10-0) m=10 m，所以，汽车在第1 s内的位移为10 m.同理可求，汽车在2 s内、3 s内、4 s内的位移分别为-8 m、-2 m、-14 m.汽车在第2 s内、第3 s内、第4 s内的位移分别为-18 m、6 m、-12 m.所以，4 s内的位移最大，第2 s内的位移最大.答案：(1)4 s内 (2)第2 s内
【变式备选】如图所示，物体沿x轴做直线运动，从A点运动到B点.由图判断A点坐标、B点坐标和物体由A到B的位移.【解析】由题图知，A点坐标xA＝-3 m，B点坐标xB＝2 m，位移为x＝2 m-(-3) m＝5 m.方向沿x轴正方向.答案:-3 m 2 m 5 m,方向沿x轴正方向
请仔细阅读教材P15～P16,探究分析以下几个问题：1.蜗牛要横向爬过我们手边一本教科书,至少得用2 min的时间.乌龟爬行1 m需要50 s，猎豹平均每秒可跑28～34 m.如何比较哪种动物运动得快呢?有几种比较方法?
提示：有两种比较方法.一种是同样的位移，比较所用时间的长短，时间短的，运动得快.另一种是用相同的时间，比较通过的位移大小，位移大的，运动得快.如要发生1 m的位移，蜗牛所用时间最长，猎豹所用时间最短；如在1 s的时间内，蜗牛的位移最小，猎豹的位移最大，所以猎豹运动得最快.
2.发生位移越大的物体一定运动得越快吗？提示:发生位移大的物体不一定运动得快.首先，从 看，若在相同的Δt情况下，Δx越大，v才越大.如果没有明确Δt的情况，Δx不能惟一确定v的大小.再者，只是速度的定义式，而一个物体运动的快慢与位移大小无关.是因为物体运动才有了位移，不是因为有了位移才有速度.在理解瞬时速度时，这一观点尤为重要.
3.我们在描述车辆运动的快慢时常用km/h这个单位，在国际单位制中速度的单位是m/s,这两个单位间的换算关系是怎样的？提示:1 km/h=1 000 m/3 600 s,1 m/s=3.6 km/h.
4.速度是既有大小，又有方向的物理量，是矢量.速度的方向是怎样的呢？提示:速度的方向就是物体运动的方向，在单方向直线运动中，速度的方向与位移的方向相同，公式 是矢量公式，其中Δt没有方向，所以v和Δx同向，即速度和位移同向.
速度的理解要点1.速度是矢量，既有大小又有方向.速度的大小在数值上等于单位时间内物体位移的大小，速度的方向与物体运动的方向相同.2.Δx是位移，也就是位置的变化，速度 也可以说是物体位置的变化率；速度越大，表示物体运动得越快，其位置也就变化得越快.注意：匀速直线运动是在任意相等时间内，发生的位移都相等的直线运动.
速度1.定义：位移与发生这段位移所用时间的比值.2.定义式： .3.方向：与物体的运动方向相同，是矢量.4.意义：描述物体运动的快慢及方向.5.单位：(1)国际单位：m/s. (2)常用单位：km/h.
典例2 汽车以36 km/h的速度从甲地运动到乙地用了2 h，汽车从乙地返回甲地的过程中速度大小保持不变，用了2.5 h回到甲地，那么汽车返回时的速度为(设甲、乙两地在同一直线上)( )A.-8 m/s B.8 m/s C.-28.8 km/h D.28.8 km/h
解答本题需要把握以下三点(1)由甲地到乙地和由乙地到甲地的位移大小相等，但方向相反.(2)速度的两个单位之间的换算关系.(3)速度是矢量，不但有大小还有方向.
【规范解答】选A、C.速度是矢量，即速度有正方向、负方向，分别用“＋”、“－”表示.当为正方向时，一般不带“＋”.速度的正方向可以根据具体问题自己规定，有时也隐含在题目之中.例如该题中汽车从甲地到乙地的速度为36 km/h，为正值，隐含着从甲地到乙地的方向为正，所以返回时速度为负值，故B、D错误.甲、乙两地距离为：36×2 km＝72 km，所以返回速度为 =-28.8 km/h=-8 m/s.
【变式备选】下列关于速度的说法中，正确的是( )A.速度是描述物体位置变化的物理量B.速度是描述物体位置变化大小的物理量C.速度是描述物体位置变化快慢的物理量D.速度是描述物体运动的路程和时间关系的物理量【解析】选C.速度是描述物体运动快慢的物理量，即描述物体位置变化快慢的物理量，故C对，A、B、D错.
请仔细阅读教材P16,探究分析以下几个问题：1.大自然中，物体的运动有快有慢，并且不断变化，可以用平均速度来描述物体运动的快慢，如何定义平均速度呢?提示：用位移和发生这段位移所用的时间来描述物体的运动，平均速度是指运动物体在某段时间内的位移与发生这段位移所用时间的比值.
2.有些物理量可以描述一段运动的变化过程，与一段时间对应，有些物理量只能描述某个状态，与一个时刻对应.平均速度和瞬时速度这两个物理量是过程量还是状态量？提示:平均速度对应一段运动过程，反映物体在一段时间内运动的平均快慢程度，是过程量；瞬时速度反映物体在某一时刻或某一位置运动的快慢情况，是状态量.
3.平均速度和瞬时速度都可以描述运动的快慢，平均速度越大的运动是否瞬时速度也一定越大？提示:平均速度反映运动的平均快慢，平均速度大不表示每一时刻的速度都大，所以平均速度越大的运动其瞬时速度不一定越大.4.平均速度的方向和瞬时速度的方向一定相同吗？提示:平均速度的方向与位移的方向相同；瞬时速度的方向与物体运动的方向相同.二者可能相同，也可能不同.只有在单方向直线运动中二者才相同.
正确理解平均速度和速度的平均值平均速度和速度的平均值大小是两个不同的概念：平均速度是指运动物体在某段时间内的位移与发生这段位移所用时间的比值，而速度的平均值大小等于多个速度大小的平均数，一般两者并不相等.
【知识归纳】两种速度与两种速率的比较
典例3 下列说法正确的是( )A.平均速度就是速度的平均值B.瞬时速率是指瞬时速度的大小C.火车以速度v通过某一段路，v是指瞬时速度D.子弹以速度v从枪口射出，v是指平均速度
对平均速度、瞬时速度的判断要紧扣它们的定义.平均速度对应一段位移或一段时间，瞬时速度对应某一位置或某一时刻.
【规范解答】选B.根据平均速度和瞬时速度的定义进行判断，平均速度不是速度的平均值，A错误；瞬时速率就是瞬时速度的大小，B正确；火车以速度v经过某一段路，v是指平均速度，C错误；子弹以速度v从枪口射出，是指子弹从枪口射出时的瞬时速度，D错误.
【变式备选】(2011·保定高一检测)试判断下面的几个速度中是平均速度的是( )A.子弹以790 m/s的速度击中目标B.汽车通过站牌时的速度是72 km/hC.信号沿动物神经传播的速度大约为100 m/sD.在市区对汽车限速，不得超过60 km/h
【解析】选C.子弹击中目标(瞬间)的速度为瞬时速度，A错误；汽车通过站牌(这一位置)的速度为瞬时速度，B错误;信号沿动物神经传播的速度为平均速度，C正确；在市区对汽车限速，规定任意时刻的速度都不能超过规定值，所以为瞬时速度，D错误.
典例4 下列关于平均速度和瞬时速度的说法正确的是( )A.若物体在某段时间内每一时刻的瞬时速度都等于零，则它在这段时间内的平均速度一定等于零B.若物体在某段时间内的平均速度等于零，则它在这段时间内任一时刻的瞬时速度一定等于零
C.匀速直线运动中物体在任意一段时间内平均速度都等于它在任一时刻的瞬时速度D.变速直线运动中物体在任意一段时间内的平均速度一定不等于它在任一时刻的瞬时速度
【思路点拨】平均速度反映运动的平均快慢，瞬时速度反映某一瞬间的快慢程度，只有在匀速直线运动中二者才相等，在一般变速运动中，二者无直接关系.
【规范解答】选A、C.某段时间的平均速度为零，说明这段时间内物体的位移为零，但路程未必为零，即各时刻的瞬时速度不一定为零，B错；变速直线运动中一段时间内的平均速度有可能跟某一时刻的瞬时速度相等，故D错.
1.下列关于速度的说法中正确的是( )A.通过的路程越长，速度越大B.所用时间越短，速度越大C.速度是表示物体运动快慢的物理量D.20 km/h的速度大于15 m/s【解析】选C.速度是表示物体运动快慢的物理量，所以C正确；速度等于物体在单位时间内发生的位移，而A忽略了时间，B忽略了位移，所以都不对；15 m/s=15×3.6 km/h=54 km/h>20 km/h，所以D不对.
2.为了传递信息，周朝形成了邮驿制度，宋朝增设“急递铺”，设金牌、银牌、铜牌三种投递，“金牌”一昼夜行500里(1里=500米)，每到一站换人换马接力传递，那么“金牌”传递的快慢( )A.与成人步行速度相当B.与人骑自行车速度相当C.与高速路上汽车速度相当 D.与磁悬浮列车速度相当【解析】选B.一昼夜行500里，其平均速度约为10 km/h，约为3 m/s, 与人骑自行车速度相当.
3.一个质点做变速直线运动，其运动情况有如下记录，则记录中表示瞬时速度的有( )A.质点在前5 s内的速度是8 m/sB.质点在第7 s末的速度是12 m/sC.质点通过某一路标时的速度是15 m/sD.质点通过某一路段的速度为10 m/s【解析】选B、C.瞬时速度是质点在某一时刻的速度，或通过某一位置的速度，它与时刻、位置相对应.
4.(2011·安庆高一检测)对于各种速度和速率，下列说法中正确的是( )A.速率是速度的大小B.平均速度的大小等于路程与所用时间的比值C.速度是矢量，平均速度是标量D.平均速度的方向就是物体运动的方向【解析】选A.根据速率的定义可知，A正确.平均速度的大小等于位移跟时间的比值，故B错.平均速度的方向和位移的方向一致，它不能表示物体运动的方向.速度与平均速度均是矢量，物体运动的方向是瞬时速度的方向，故C、D错.
5.红太狼遥控一辆玩具小汽车，她让小汽车沿一条东西方向的笔直路线运动，开始时在某一标记点东2 m处，第1 s末到达该标记点西3 m处，第2 s末又处在该标记点西1 m处.分别求出第1 s内和第2 s内小车位移的大小和方向.
【解析】根据题意可建立一维直线坐标系，以题中所述标记点为参考坐标原点，向西方向为x轴正方向.则质点的初始位置坐标为x0＝-2 m，第1 s末的位置坐标为x1＝3 m，第2 s末的位置坐标为x2＝1 m.这样可以根据位置坐标的变化量表示一段时间内的位移.小车在第1 s内的位移Δx1＝x1-x0＝3 m-(-2 m)＝5 m，方向向西；在第2 s内的位移Δx2＝x2－x1＝1 m-3 m=-2 m，方向向东.答案：5 m,方向向西 2 m，方向向东
一、选择题(本题共5小题，每小题5分，共25分)1.关于瞬时速度、平均速度，以下说法中正确的是( )A.瞬时速度可以看成时间趋于无穷小时的平均速度B.做变速运动的物体在某段时间内的平均速度，一定和物体在这段时间内各个时刻的瞬时速度的平均值大小相等C.有A、B两个物体，如果A物体的平均速度较大，则各个时刻的瞬时速度一定是vA>vBD.当物体做曲线运动时，平均速度是指物体通过的路程与所用时间的比值
【解析】选A.当时间非常小时，物体的运动可以看成在这段很短的时间内的匀速运动，平均速度等于瞬时速度.平均速度是位移跟发生这段位移所用时间的比值，而不是各时刻瞬时速度的平均值.一个物体的平均速度大，在各个时刻的瞬时速度不一定都大.无论是直线运动还是曲线运动，平均速度都是位移与所用时间的比值.故选A.
2.某列火车在一段长为30 km的平直轨道上行驶，行驶的平均速度为60 km/h，下列说法中正确的是( )A.这列火车通过这段路程所用的时间是0.5 hB.这列火车一定以60 km/h的速度在这段路程中运行C.这列火车如果行驶60 km的路程，用的时间一定是1 hD.60 km/h是火车在这段路程中的最大速度与最小速度之和的一半
【解析】选A.由 可知： ,所以A正确；由于只有在匀速直线运动中，平均速度才等于各时刻的瞬时速度，而物体做变速运动时，平均速度只表示这段时间物体运动的平均快慢，且平均速度的大小与所选时间段有关，不同时间段内，平均速度一般不同，因此行驶60 km所用时间不一定是1 h.同时，平均速度并非速度的平均值，所以B、C、D均错误.
3.(2011·杭州高一检测)子弹以900 m/s的速度从枪口射出；汽车在北京长安街上行驶，时快时慢，20 min行驶了18 km，汽车行驶的速度是54 km/h，则( )A.900 m/s是平均速度 B.900 m/s是瞬时速度C.54 km/h是平均速度 D.54 km/h是瞬时速度【解析】选B、C.子弹从枪口射出的速度是瞬时速度，A错，B对.汽车在20 min内行驶的速度是平均速度，C对，D错.
4.下列关于瞬时速度的说法中正确的是( )A.瞬时速度可以精确地描述物体做变速运动的快慢，但不能反映物体运动的方向B.瞬时速度等于运动的物体在一段非常非常短的时间内的平均速度C.某段时间内的位移方向与各位置的瞬时速度的方向相同D.某物体在某段时间里的瞬时速度都为零，则该物体在这段时间内静止
【解析】选B、D.瞬时速度是为了精确描述物体运动的快慢和方向而引入的物理量，所以A选项错.平均速度在描述物体运动的快慢时较粗略，但平均速度中所对应的时间Δt越小，越能精确地描述物体在那一时刻附近的运动快慢，所以选项B对.平均速度的方向与物体的位移方向相同，而瞬时速度是与时刻相对应的物理量，不能说明它与一段时间内的位移方向相同，故C错.若物体的瞬时速度始终为零，则物体必然静止，故D正确.
【规律方法】瞬时速度的三大特征瞬时速度简称速度，瞬时速度比平均速度更能精确地描述质点运动的快慢.瞬时速度有以下三个特征：1.方向性：速度与速率不同，速率只反映质点运动的快慢，而速度反映质点运动的快慢和方向.2.瞬时性：速度具有瞬时性，一般所提到的速度都是瞬时速度，它反映物体在某时刻(或某位置)运动的快慢和方向.所谓匀速直线运动，实际上是各个时刻的速度都相同.3.相对性：变换参考系时，同一物体的速度对不同参考系而言可能是不同的.
5.一列队伍正以某一速度v0做匀速直线运动,因有紧急情况需要通知排头兵，一通讯员以不变的速率跑步从队尾赶到队头，又从队头返回队尾，在此过程中通讯员的平均速度是 ，则( )A. B. C. D.无法确定【解析】选A.在整个过程中通讯员从队尾出发，最后又回到队尾，即又回到队伍中他原来的位置，全程中他的位移与队伍的位移相同，所以他的平均速度也与队伍相同，故A正确.
二、非选择题(本题共3小题，共25分，要有必要的文字叙述)6.(8分)(2011·梅州高一检测)一辆汽车沿平直的公路行驶，第1 s内通过5 m的距离，第2 s内和第3 s内各通过20 m的距离，第4 s内又通过了15 m的距离.求汽车在最初2 s内的平均速度和最后2 s内的平均速度各是多少?
【解析】所求问题是不同时间内的平均速度，要紧扣平均速度的定义，用位移除以发生这段位移所需的时间，并且必须注意时间和位移的对应关系.最初2 s内的时间为2 s，位移为(5+20)m=25 m；最后2 s内的时间为2 s，位移为(20+15)m=35 m.根据平均速度的定义公式 得，最初2 s内的平均速度v1=(x1+x2)/(t1+t2)=12.5 m／s，最后2 s内的平均速度是v2=(x3+x4)/(t3+t4)=17.5 m／s.答案:12.5 m／s 17.5 m／s
7.(9分)如图所示，为某同学下课后到食堂吃饭的路线图，他从教室先到水房打了一壶水，然后再到食堂吃饭.他从教室到水房的时间为100 s，打水的时间为60 s，从水房到食堂的时间为40 s.若教室到水房的距离为100 m，水房到食堂的距离为40 m，那么(1)整个过程该同学从教室到食堂的平均速度为多少？(2)整个过程该同学从教室到食堂的平均速率为多少？
【解析】(1)从教室到食堂的总位移为x=100 m-40 m=60 m,总时间为t=100 s+60 s+40 s=200 s,所以平均速度是v=x/t=0.3 m/s.(2)整个过程该同学从教室到食堂的路程为x′=100 m+40 m=140 m,时间为t′=100 s+60 s+40 s=200 s,平均速率v′=x′/t′=0.7 m/s答案：(1)0.3 m/s (2)0.7m/s
8.(8分)质点做直线运动，从A经B到C，又返回到B，其中AB=BC，若从A到B的平均速度为2 m/s，从B到C的平均速度为4 m/s，从C返回到B的平均速度大小为4 m/s,求：(1)质点从A运动到C的平均速度；(2)全程从A到C再返回B的平均速度.【解析】设AB的位移大小为x，则BC的位移大小也是x.(1) (2) 答案：(1) m/s (2)1 m/s