鲁科版 (2019)必修 第一册第3节 速度教学演示课件ppt

这是一份鲁科版 (2019)必修 第一册第3节 速度教学演示课件ppt，共60页。
要点一　平均速度物体运动的位移与所用时间之比,称为这段位移(这段时间)内的平均速度。 平均速度通常用 来表示,即 = ❶。平均速度是矢量,其方向与位移方向相同。
要点二　瞬时速度要准确描述物体在某位置(时刻)运动的快慢,需要知道物体在某位置(时刻)的 速度。物体在某位置(时刻)的速度,称为瞬时速度❷。
❶由公式 = 知,运动物体的位移s越大,平均速度越大,这种理解正确吗?
提示　不正确,因为运动的快慢是物体自身的一种性质,只是用位移和时间这 两个物理量来定义,但不是位移越大,速度越大。
❷(1)瞬时速度如何确定其大小?(2)瞬时速度如何确定其方向?(3)子弹以速度v从枪口射出,v指瞬时速度还是平均速度?提示　(1)当平均速度对应时间t或位移足够小时,对应时间内速度便可以看 成是稳定的,对应的平均速度即瞬时速度。(2)物体运动的方向为瞬时速度的方向。(3)v指瞬时速度,射出时指一瞬间,枪口对应一个位置。
1.有关速度的四种表示方法对比
2.两个注意问题(1)在匀速直线运动中,平均速度和瞬时速度相等。(2)速率是瞬时速度的大小,但平均速率不是平均速度的大小,只有单向直线 运动,平均速率才等于平均速度的大小。
 仔细观察图片,认真思考以下问题:
1.如图1,自行车和摩托车在同一条平直公路上沿同一方向行驶,在5 min内自 行车行驶了3 km,摩托车行驶了6 km,自行车和摩托车哪个更快?
提示　相同时间内,摩托车的位移比自行车大,摩托车更快。
2.如图2,2018年6月23日,在国际田联世界挑战赛马德里站上,运动员A以9秒9 1的成绩追平了亚洲纪录获得了男子100米的冠军。而运动员B用时10.51 s, 运动员A、B哪个更快?
提示　相同的位移,运动员A用时比运动员B用时短,运动员A更快。
3.那么摩托车和运动员A哪个更快?
2.对定义式 = 的理解(1)公式 = 中的s(或写成Δs)是物体运动的位移,也就是位置的变化,不是路程。速度也可以说是物体位置随时间的变化率,速度越大,表示物体运动得越 快,其位置也就变化得越快。(2)速度是采用比值法定义的,表示物体运动快慢的特征,不能认为速度v与位 移s成正比、与时间t成反比。(3)s与t具有对应性。(4)初中所学的路程与时间的比值确切的叫法为平均速率,是标量。所研究问
题中的速度有时指平均速度有时指平均速率,要根据具体情景分析。
3.平均速度的矢量性平均速度既有大小,又有方向,是矢量,其方向与位移的方向相同,在直线运动 中用“+”“-”表示速度的方向,“+”表示与规定的正方向相同,“-”表示 与规定的正方向相反。(1)求解物体的速度时,既要计算速度的大小,又要确定速度的方向。(2)比较两个速度是否相同时,既要比较其大小是否相等,又要比较其方向是 否相同。
解题感悟    平均速度指在一段时间内的位移与对应时间的比值,注意位移与时间的对应 关系。
1.短跑运动员在100 m竞赛中,测得起跑时速度为9.8 m/s,10 s末到达终点时的 速度为10.4 m/s,该运动员全程的平均速度是 (　　)A.9.8 m/s　　    B.10.1 m/sC.10.4 m/s　　    D.10 m/s
2.(2021河南开封高一期中)某人沿直线做单方向运动,由A到B的速度为v1。由 B到C的速度为v2,若AB=BC,则全程的平均速度是 (　　)A. 　　    B. C. 　　    D. 
1.如图1是小球沿斜槽滚下,依次通过O、A、B、C四点的频闪照片,对应时刻 以及两球间的距离关系在图上标出,根据图1分别计算OA、OB、OC段的平 均速度,填入表中。
提示　用平均速度定义式计算即可。
2.这几段的平均速度是不是相等,有什么变化趋势,为什么?
提示　这几段的平均速度不相等,平均速度越来越大,因为球运动得越来越快。
3.小球经过O点时的速度大小更接近以上哪段的平均速度?
提示    A点与O距离更近,所以小球经过O点时的速度大小更接近OA段的平 均速度。
4.如果从O点起取的位移再小一些,比如图2中OA1→OA2→OA3,哪段平均速度 更接近O点的速度? 
提示　相对而言,OA3段的平均速度会更加接近小球经过O点时的瞬时速度。
1.瞬时速度用由时刻t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,当Δt非常 非常小时,运动快慢的差异可以忽略不计,此时,我们就把 叫作物体在时刻t的瞬时速度,即在平均速度定义式 = 中t→0时的速度。瞬时速度是矢量,其方向为物体的运动方向,可以精确地描述物体运动的快 慢。
2.速率瞬时速度的大小叫瞬时速率,也叫速率,是标量。注意　分析具体问题时,有时只需看平均速度,有时只需看瞬时速度,有时只 需看速率,要根据具体情况而定。
例　气象台对某次台风的预报是:风暴中心以18 km/h左右的速度向西北方向移动,在登陆时,风暴中心最大风速达到33 m/s。报道中的两个速度分别是指(　　)A.平均速度,瞬时速度　　    B.瞬时速度,平均速度C.平均速度,平均速度　　    D.瞬时速度,瞬时速度
解析　平均速度对应的是一段时间或一段位移,而瞬时速度对应的是某 一时刻或某一位置,18 km/h指的是台风向西北方向移动一段时间或一段位移 的平均速度,33 m/s指的是台风登陆时风暴中心的瞬时速度,故A正确。
解题感悟    (1)瞬时速度对应某一时刻或某个位置;平均速度对应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。
1.关于瞬时速度和平均速度,下列说法正确的是 (　　)A.瞬时速度是质点在某一段时间运动的快慢B.平均速度是变速运动各部分速度的平均值C.说平均速度必须指明是哪一段位移或哪一个时刻的D.无限逼近某一位置附近的足够小位移内的平均速度,可看作质点在这位置 的瞬时速度
解析　瞬时速度是与某一时刻或者某一位置相对应的速度,对应的是时 刻或位置;平均速度是总位移与总时间的比值,对应的是某一段位移或时间。
2.如图所示,两路灯灯杆A、B相距40 m,一辆汽车用时3.2 s通过这两根路灯灯 杆,据此可以计算出汽车在这段位移中的平均速度大小为　　　    m/s。若 灯杆A的近旁相距0.42 m处有一块路牌,汽车驶过路牌和灯杆A间的这一小段 距离只用了0.03 s,则在这段时间里汽车的平均速度大小为　　　    m/s,可以 认为汽车驶过灯杆A时的瞬时速度为　　　    m/s。 
探究点三　用光电门研究物体的瞬时速度
由于遮光板宽度较小,遮光时间极短,所以遮光板经过光电门这一极短时间内 平均速度的大小,可近似认为这就是遮光板运动到光电门时的瞬时速率。
1.(2021山西运城临猗临晋中学高一月考)光电计时器是一种研究物体运动情 况的常用计时仪器,其结构如图甲所示。a、b分别是光电门的激光发射和接 收装置,当有物体从a、b间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间, 现有一放在气垫导轨上的滑块通过光电门,用最小刻度为1 mm的刻度尺测量 滑块上的挡光片的宽度d,示数如图乙所示,则: 
(1)读出挡光片的宽度为d=　　　    cm;(2)滑块在牵引力作用下通过光电门,配套的数字毫秒计记录了它通过光电门 的时间为t,由公式v= 可得到滑块通过光电门的速度v,但实质上是滑块通过光电门的　 　　    ,要使瞬时速度的测量值更接近真实值,可将　　　    的宽 度减小一些。
2.光电计时器(可以测量时间的精确度为千分之一秒)是一种研究物体运动情 况的常用计时仪器,其结构如图甲所示,a、b分别是光电门的激光发射和接收 装置,当有物体从a、b间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间,图 乙中MN是水平桌面,Q是木板与桌面的接触点,1和2是固定在木板上适当位 置的两个光电门,与之连接的两个光电计时器没有画出,让滑块d从木板的顶 端静止滑下,光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为2.5×10-2 s 和1.0×10-2 s,小滑块d的宽度为0.5 cm,可以测出滑块通过光电门1的平均速度
v1=　　　    m/s,滑块通过光电门2的平均速度v2=　　　    m/s。(保留两位有效数字) 
解析　根据平均速度的定义式知,s为小滑块的宽度,t为对应的时间,可得v1=0. 20 m/s,v2=0.50 m/s。
1.某出租车司机使用定速巡航系统,在高速公路上以100 km/h行驶了120千米, 下列说法正确的是 (　　)A.“120千米”指的是位移B.“100 km/h”是指平均速度C.在这段位移上,该车平均速度等于100 km/hD.在这段路程上,该车平均速率等于100 km/h
解析　这里的“120千米”是轨迹的长度,指的是路程,瞬时速度的大小 不变,等于其速率,故D正确。
2.(多选)以往公路上用单点测速仪测车速,个别司机由于熟知测速点的位置, 在通过测速点时通过刹车以降低车速来逃避处罚,但这样很容易造成追尾事 故,所以有些地方已开始采用区间测速,下列说法正确的是 (　　) 
A.单点测速测的是汽车的瞬时速率 B.单点测速测的是汽车的平均速率C.区间测速测的是汽车的瞬时速率 D.区间测速测的是汽车的平均速率
解析　单点测速测出的是汽车经过测速仪时的速率,是瞬时速率,选项 A正确,B错误;区间测速测出的是汽车在某段路程内的平均速率,选项C错误, D正确。
3.(★)(2021四川射洪中学高一期中)某赛车手在一次野外训练中,先利用地图 计算出A、B两地的直线距离为9 km,实际中他从A地到B地所用时间为5 min, 赛车上的里程表指示的里程数值增加了15 km,当他经过某路标P时,车内速 率计指示的示数为150 km/h,那么可以确定的是 (　　)A.研究赛车通过某个弯道的技术动作时可把该车看作质点B.在整个过程中赛车手的路程是9 kmC.在整个过程中赛车手的平均速度大小是108 km/hD.经过路标P时的平均速率是150 km/h
解析　研究赛车通过某个弯道的技术动作时,赛车的大小不能忽略,不可 把该车看作质点,A错误;在整个过程中赛车手的位移是9 km,路程是15 km,B 错误;在整个过程中赛车手的平均速度大小是 = = =108 km/h,C正确;经过路标P时的瞬时速率是150 km/h,D错误。
对s-t图像中斜率的理解
1.图像为倾斜直线时,表示物体做匀速直线运动,如图甲中的图线a、b所示。 直线的斜率表示物体的速度,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,如图甲中的图线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图线表示物体的速度 逐渐变大图线越来越陡,d图线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点对应时刻及位置的瞬时速度等于直线e的斜率。
1.如图是在同一条直线上运动的A、B两质点的s-t图像,由图可知 (　　) 
A.在0~t2时间内,A、B两质点的位移相同,t2时刻A、B两质点相遇B.B质点在t2时刻追上A质点并在此后跑在A的前面C.在0~t2时间内,A、B两质点的平均速度相等D.B质点开始运动时速度比A质点小,t2时刻后才开始大于A质点的速度
解析    t=0时,A质点的位置坐标为s1,B质点的位置坐标为0,所以A质点在B 质点的前面,在0~t2时间内,B质点的位移大,故A、C错;在0~t2时间内,任意时刻 B质点的位置坐标均小于A质点的位置坐标,直到t2时刻与A质点的位置坐标 相同,即两质点相遇,在此之后B质点的位置坐标大于A质点的位置坐标,即B质 点跑在前面,故B正确;0~t1时间内,A质点的图线倾斜程度较大,故速度较大,t1~t 2时间内,A质点静止,故D错。
2.a、b两个质点相对于同一质点在同一直线上运动的s-t图像如图所示,关 于a、b两质点的运动情况下面说法中正确的是 (　　)A.a、b两个质点运动的出发点相距1 mB.质点a比质点b迟1 s开始运动
C.在0~3 s内,a、b的位移大小相等,方向相反D.质点a运动的速率比质点b运动的速率大
解析　由题图可以看到,质点a从坐标轴上5 m处向坐标原点方向运动,经 2 s达到坐标原点,速率va=2.5 m/s。在t=1 s时,质点b从坐标原点出发,沿坐标轴 的正方向运动,1 s内的位移为5 m,速率vb=5 m/s;质点a运动了2 s,质点b只运动 了1 s,它们的位移大小相等,均为5 m,而方向相反,故C正确。
1.(2021四川蕨溪中学高一期中)下列关于平均速度、平均速率、瞬时速度、 瞬时速率的说法中正确的是 (　　)A.瞬时速度是物体在某一时刻或某一位置时的速度B.平均速度是物体在某一段时间内瞬时速度的平均值C.运动方向不变时,平均速率就是平均速度D.平均速度是指物体通过的路程与对应时间的比值
解析　平均速度指位移与时间的比值,平均速率指路程与时间的比值,瞬时速 率指某时刻速度的大小。
2.(2021江苏南通中学高一期中)下列关于速度的叙述中,属于平均速度的是  (　　)A.火车以76 km/h的速度通过南京长江大桥B.子弹以600 m/s的速度从枪口射出C.公路上卡车仪表盘显示速度为56 km/hD.物体在第2 s末的速度是4 m/s
解析　平均速度与一段位移或时间对应,瞬时速度与某一位置或时刻对应。
3.折返跑是经常被使用来评量心肺耐力的简易测验方法之一,是一种特别适 合篮球等需要短距离折返运动的选手的常见训练方式。某运动员以v1=4 m/s 的速度向东运动了5 s后到达A点,在A点停了5 s后,又以v2=6 m/s的速度沿原路 返回,运动了5 s后到达B点,则运动员在全程的平均速度大小和平均速率分别 为 (　　)A.  m/s,5 m/s　　    B.  m/s,  m/sC.1 m/s,  m/s　　   
D.1 m/s,5 m/s
解析　运动员全程的位移大小s=v2t2-v1t1=10 m,平均速度大小v= =  m/s,方向水平向西,运动员全程的路程s'=v2t2+v1t1=50 m,平均速率v'= =  m/s=  m/s,故选B。
4.一质点沿坐标轴Ox轴做变速直线运动,它在坐标轴上的坐标x随时间t的变 化关系为x=5+2t2,其中x和t的单位分别是m和s,设该质点在t=0到t=1 s内位移 大小为s,平均速度大小为 ,则 (　　)A.s=6 m, =6 m/s　　    B.s=2 m, =2 m/sC.s=7 m, =7 m/s　　    D.s=3 m, =3 m/s
5.(多选)如图所示,物体沿曲线轨迹的箭头方向运动。物体沿AB、ABC、 ABCD、ABCDE四段曲线轨迹运动所用的时间分别是1 s、2 s、3 s、4 s。下 列说法正确的是 (　　 )A.物体在AB段的平均速度大小为1 m/s
B.物体在ABC段的平均速度大小为  m/sC.AB段的平均速度比ABC段的平均速度更能反映物体处于A点时的瞬时速度D.物体在B点的速度等于AC段的平均速度
解析  　根据平均速度、瞬时速度的定义及关系分析即可。Δt越小,该时间段内的平均速度越接近该位移内某点的瞬时速度。
6.(多选)(2021河北唐山一中高一月考)质点沿直线运动,位移-时间图像如图 所示,关于质点的运动下列说法正确的是 (　　) 
A.因质点前2 s内的位移为“-”,后2 s内的位移为“+”,所以2 s末质点改变了运动方向B.质点在4 s时间内的位移大小为0.4 m,位移的方向与规定的正方向相同C.质点做匀速直线运动,速度大小为0.1 m/s,方向与规定的正方向相同D.2 s末质点的位移为零,该时刻质点的速度为零
解析　根据质点位置坐标的变化得出位移的大小和方向,根据图线的斜率得 出质点速度的大小和方向。
7.(多选)一质点沿一边长为2 m的正方形轨道运动,每秒钟匀速移动1 m,初始 位置在bc边的中点A,由b向c运动,如图所示,A、B、C、D分别是bc、cd、 da、ab边的中点,则下列说法正确的是 (　　)A.第2 s末的瞬时速度大小为1 m/sB.前2 s内的平均速度大小为  m/s
C.前4 s内的平均速率为0.5 m/sD.前2 s内的平均速度大小为2 m/s
解析  　根据瞬时速度、平均速度和平均速率的定义计算即可。
8.甲、乙两质点在同一直线上匀速运动,设向右为正方向,甲质点的速度为2 m/s,乙质点的速度为-4 m/s,则以下说法中错误的是 (　　)A.乙质点的速度大于甲质点的速度B.因为2 m/s>-4 m/s,所以甲质点的速度大于乙质点的速度C.这里的正负号的物理意义是表示质点运动的方向D.若甲、乙两质点同时由同一点出发,则10 s后甲、乙两质点相距60 m
解析　速度是矢量,正负只表示运动方向,不表示大小,故乙质点的速度大于 甲质点的速度,若甲、乙两质点同时由同一点出发,则10秒后甲、乙两质点相 距为s=2×10 m+4×10 m=60 m。
9.小明同学设计了一个测物体瞬时速度的实验,其装置如图所示。在小车上 固定挡光片,使挡光片的前端与车头齐平,将光电门传感器固定在轨道侧面, 垫高轨道的一端。小明同学将小车从该端同一位置由静止释放,获得了几组 实验数据。 
则以下表述正确的是 (　　)①四个挡光片中,挡光片Ⅰ的宽度最小②四个挡光片中,挡光片Ⅳ的宽度最小③四次实验中,第一次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时 速度④四次实验中,第四次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时 速度A.①③　　    B.②③　　    C.①④　　    D.②④
解析　由d=vt知,挡光片Ⅳ的宽度最小,由v= 知,时间t越小,其速度越接近瞬时速度,所以是第四次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时 速度,故D对。
10.(多选)(2021黑龙江大庆东风中学高一月考)甲、乙两车在同一平直公路上 同向运动。甲、乙两车的位置s随时间t的变化如图所示。下列说法正确的 是 (　　)A.在t1时刻两车速度相等
B.从0到t1时间内,两车走过的位移相等C.从t1到t2时间内,两车平均速率相等D.在t1到t2时间内的某时刻,两车速度相等
解析        s-t图像的斜率表示速度,在t1时刻乙车图像的斜率大于甲车图像 的斜率,所以乙车的速度大于甲车速度,A错误;从0到t1时间内,乙车走过的位 移大,B错误;从t1到t2时间内,两车走过的位移均为s=s2-s1,时间相等,则平均速率 相等,C正确;根据图像可知,在t1时刻乙车图像的斜率大于甲车图像的斜率,在t 2时刻乙车图像的斜率小于甲车图像的斜率,在t1到t2时间内的某时刻二者的斜 率相同,此时两车速度相等,D正确。
11.(多选)(2021黑龙江实验中学高一月考)一物体沿直线由A运动到B,前半段 位移的平均速度大小为4 m/s,后半段位移的平均速度大小为6 m/s;然后物体 由B沿直线返回到A,前半段时间的平均速度大小为4 m/s,后半段时间的平均 速度大小为6 m/s。则下面说法正确的是 (　　 )A.整个过程中物体的平均速度为0B.由B运动到A的过程中,物体的平均速度大小为5 m/sC.物体由A运动到B的时间大于物体由B返回A的时间D.物体由A运动到B的时间小于物体由B返回A的时间
解析    　整个过程中物体的位移为零,平均速度为0,A正确;由B运动到A 的过程中,物体的平均速度大小为 = = =5 m/s,B正确;由A运动到B的过程中,物体的平均速度大小为 '= = =  m/s=4.8 m/s,由此可知物体由A运动到B的平均速度小,说明物体由A运动到B的时间大于物 体由B返回A的时间,故C正确,D错误。
12.在某高架道路上有段区域限速80 km/h。为了监控车辆是否超速,设置了 一些“电子警察”系统,其工作原理如图所示:路面下相隔L埋设两个传感器 线圈A和B,当有车辆经过线圈正上方时,传感器能向数据采集器发出一个电 信号,若有一辆汽车(在本题中可看成质点)匀速经过该路段,两传感器先后向 数据采集器发送信号,经过的时间为Δt;经微型计算机处理后得出该车的速 度,若超速,则计算机将开启架设在路面上方的照相机C对汽车拍照,留下违章 证据。
 根据以上信息,回答下列问题:(1)微型计算机计算汽车速度大小的表达式为v=　　　    。(2)若L=7 m,Δt=0.3 s,则照相机将　　　    工作。(填“会”或“不会”)
答案　(1) 　(2)会
13.(多选)(2021湖南雅礼中学高一月考)如图甲所示是一种速度传感器的工作 原理图,在这个系统中B为一个能发射超声波的固定小盒子,工作时小盒子B 向做匀速直线运动的被测物体发出短暂的超声波脉冲,脉冲被运动的被测物 体反射后又被小盒子B接收,从小盒子B发射超声波开始计时,经Δt时间再次 发射超声波脉冲,图乙是连续两次发射的超声波的位移-时间图像。则下列说 法正确的是 (　　)
 A.超声波的速度为v声= B.超声波的速度为v声= 
C.被测物体的速度为v= D.被测物体的速度为v=