鲁科版 (2019)第3节 速度评课ppt课件

这是一份鲁科版 (2019)第3节 速度评课ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了必备知识·自主学习，一段时间内，位移方向，②③④，某位置，瞬时速率，运动方向，平均速度，瞬时速度，关键能力·合作学习等内容，欢迎下载使用。
一、平均速度【情境思考】如图所示,自行车、公共汽车都沿平直道路行驶,其相关数据如表。如何比较A和B的运动快慢?
提示:它们经过的位移相同都是100 m,A用的时间长(20 s),B用的时间短(10 s)。在位移相同的情况下,时间短的运动得快,即公共汽车比自行车快。
1.物理意义:_____描述___________物体运动的_____和_____。2.文字表述:物体运动的_____与所用_____之比,通常用 表示。3.标矢性:(1)大小: =___。(2)方向:平均速度是_____,其方向与_________相同。4.单位:速度的单位是米/秒,符号为m/s或m·s-1。
5.关于平均速度的说法符合科学实际的是_______。①平均速度可以对应一个时间点。②匀速运动中,不同位移内的平均速度一定相等。③平均速度可以对应一段位移。④变速直线运动中,不同位移内的平均速度一般不相等。
二、瞬时速度1.物理意义:_____描述物体在_______(时刻)运动的快慢和方向。2.文字表述:物体在_______(时刻)的速度。3.标矢性:(1)大小:瞬时速度的大小称为_________,简称速率。(2)方向:瞬时速度是_____,其方向与物体的_________相同。
4.瞬时速度的测量:(1)原理:用很短时间内的_________大小代替。(2)方法:①光电门法。用光电门实验装置可测物体在极短时间内的_________,认为它就是测得的_________。②速度计法。用速度计可直接读出物体在某一时刻或某一位置的瞬时速度的_____。
【易错辨析】(1)匀速直线运动的平均速度等于瞬时速度。( )(2)瞬时速度和平均速度都可以精确描述变速运动。( )(3)瞬时速度的大小叫瞬时速率,平均速度的大小叫平均速率。( )(4)瞬时速度是运动时间Δt→0时的平均速度。( )(5)物体的平均速度为零,则物体一定处于静止状态。( )(6)子弹以速度v从枪口射出,v指瞬时速度。( )
知识点一　速度的理解1.速度的概念两点提醒:(1)这里的速度指运动物体的位移与所用时间的比值,而不再是初中所学的路程与时间的比值。(2)两种速度的定义并不矛盾,因为初中只研究匀速直线运动,不关注运动方向,路程即位移大小。
2.速度的定义式:(1)公式v= 中的Δs是物体运动的位移,不是路程。(2)v= 是速度的定义式,不是决定式,不能认为v与位移Δs成正比、与时间Δt成反比。3.速度的标矢性:(1)速度既有大小,又有方向,是矢量。速度的方向就是物体的运动方向。(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。
提醒:速度的大小,是用物体(质点)运动的位移的大小Δs跟发生这段位移所用时间Δt的比值来表示的,这个比值越大,表明物体运动得越快,其位置变化得就越快。
【问题探究】如图甲所示,一架飞机,在2 s内飞行了1 360 m;图乙中某同学在12 s内跑完了100 m。飞机与这位同学,谁运动得更快?
提示:飞机和这位同学运动的时间不同,发生的位移也不同,要比较运动的快慢,就要求出速度。飞机:v1= =680 m/s同学:v2= =8.3 m/s所以飞机比这位同学运动得快。
【典例示范】【典例】(多选)甲、乙两质点在同一直线上匀速运动,设向右为正,甲质点的速度为2 m/s,乙质点的速度为-4 m/s,则可知(　　)A.乙质点比甲质点运动得快B.因为+2>-4,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】选A、C、D。因为速度是矢量,所以其正、负号表示物体的运动方向,C正确;速度是矢量,比较大小时看绝对值,A正确,B错误;甲、乙两质点在同一直线上沿相反方向运动,10 s后的距离等于两者位移之和,计算可得D正确。
【规律方法】 速度矢量性的应用(1)速度是矢量,做直线运动的物体的速度可用正、负号表示其运动的方向,速度的方向与正方向相同时取正值,相反时取负值。(2)物体做直线运动时,一般规定速度的正方向与位移的正方向相同,即在同一坐标系中同时分析速度和位移的问题。
【素养训练】1.(多选)下列关于速度的说法正确的是(　　)A.速度是矢量,既有大小又有方向B.速度描述物体运动的快慢,只有大小C.速度越大,物体的位移越大D.速度越大,物体在单位时间内的位移越大【解析】选A、D。速度是描述物体运动快慢的物理量,既有大小,又有方向,则A正确,B错误;位移的大小,既与速度大小有关,又与时间长短有关,则C错误,D正确。
2.雷达是一种利用电磁波来测定物体位置和速度的设备。某防空雷达发现一架飞机正在以水平速度朝雷达正上方匀速飞来,已知该雷达发射相邻两次电磁波之间的时间间隔为5×10-4 s。某时刻在雷达监视屏上显示的波形如图甲所示,经过t=173 s后雷达向正上方发射和接收到的波形如图乙所示,已知雷达监视屏上相邻刻度线间表示的时间间隔为1×10-4 s,则该飞机的飞行速度大小约为(　　)A.1 200 m/s　　　　B.900 m/sC.500 m/s　　D.300 m/s
【解析】选D。由题图甲得雷达第一次发射电磁波时,飞机距离雷达的距离s1= ct1= ×3×108×4×10-4 m=6×104 m。由图乙得雷达第二次发射电磁波时,飞机和雷达的竖直高度h= ct2= ×3×108×2×10-4m=3×104 m,设该段时间内飞机的水平飞行距离为s2,s1、s2、h在空间构成一个直角三角形,如图所示,故s2= ×104 m,飞机匀速飞行,所以其速度为v= ≈300 m/s。则D正确,A、B、C错误。
【加固训练】1.对速度的定义式v= ,以下叙述不正确的是(　　)A.物体做匀速直线运动时,速度v与运动的位移s成正比,与运动的时间t成反比B.速度v的大小与运动的位移s和时间t都无关C.此速度定义式适用于任何运动D.速度是表示物体运动快慢的物理量
【解析】选A。v= 是计算速度的公式,适用于任何运动,C正确;此式只说明计算速度可用位移s除以时间t来获得,并不是说v与s成正比,与t成反比,A错误、B正确;速度是表示物体运动快慢的物理量,D正确。
2.(多选)为了比较物体运动的快慢,可以采用的方法有(　　)A.在位移相同的情况下,比较所用时间的长短,时间越长的运动越快B.在位移相同的情况下,比较所用时间的长短,时间越长的运动越慢C.在时间相同的情况下,比较所通过的位移大小,位移越大的运动越快D.在时间相同的情况下,比较所通过的位移大小,位移越大的运动越慢
【解析】选B、C。利用速度可以表示物体运动的快慢,而速度的定义是单位时间内通过的位移,当位移相同时,则可以通过比较时间的长短来判断物体运动的快慢,时间越长的运动越慢,B正确,A错误;当时间相同时,可以比较位移的大小,位移越大的运动越快,C正确,D错误。
知识点二　平均速度与瞬时速度的比较
提醒:平均速度是过程量,瞬时速度是状态量。
【典例示范】【典例】(多选)如图所示,物体沿曲线轨迹的箭头方向运,AB,ABC,ABCD,ABCDE四段曲线轨迹运动所用的时间分别是1 s,2 s,2.5 s,3 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/sB.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AB段的平均速度与ABCDE段的平均速度相同
【解析】选A、B、C。物体在AB段的位移大小为1 m,因此由公式v= ,得v1=1 m/s,选项A正确;物体在ABC段位移的大小为s2= m= m,所以v2= m/s,故选项B正确;根据公式v= 知,当物体位移无限小,时间无限短时,平均速度可替代瞬时速度,位移越小平均速度越能代表某位置的瞬时速度,故C正确;在ABCDE段的平均速度v3= m/s=1 m/s,但是方向与物体在AB段的平均速度方向垂直,故物体在AB段的平均速度与ABCDE段的平均速度不相同,选项D错误。
【规律方法】计算平均速度的方法(1)由 求出平均速度,平均速度的方向与位移方向相同。(2)若为匀速直线运动,平均速度等于任一时刻的瞬时速度;若Δt非常小,可近似认为 等于初始时刻的瞬时速度。
【素养训练】1.下列关于平均速度和瞬时速度的说法中,错误的是(　　)A.平均速度 ,当Δt足够小时,该式可表示某时刻的瞬时速度B.匀速直线运动的平均速度等于瞬时速度C.瞬时速度和平均速度都可以精确描述变速运动D.只有瞬时速度可以精确描述变速运动
【解析】选C。平均速度只能粗略描述变速运动,而瞬时速度可以精确描述变速运动,选项C错误,D正确;当Δt足够小时,速度的变化很小,此时可用 表示某时刻的瞬时速度,选项A正确;匀速直线运动的速度不变,故平均速度等于瞬时速度,选项B正确。
2.(教材二次开发·教材P27T5变式)如图所示,小明骑自行车由静止沿直线运动,他在第1 s内、第2 s内、第3 s内、第4 s内通过的位移分别为1 m、2 m、3 m、4 m,则(　　)A.他4 s末的瞬时速度为4 m/sB.他第2 s内的平均速度为1.5 m/sC.他4 s内的平均速度为2.5 m/sD.他1 s末的速度为1 m/s
【解析】选C。自行车速度是逐渐增大的,无法确定它的瞬时速度,只能求出平均速度,第2 s内平均速度为 m/s=2 m/s;4 s内平均速度v= m/s=2.5 m/s。则C正确,A、B、D错误。
【加固训练】1.下列说法正确的是(　　)A.平均速度即为速度的平均值B.瞬时速率是指瞬时速度的大小C.火车以v经过某一段路,v是指瞬时速度D.子弹以v从枪口射出,v是平均速度
【解析】选B。平均速度是指物体在一段时间内或者一段位移内平均运动快慢,不是速度的平均值,平均速度对应一段位移或者一段时间,所以A、C错误;瞬时速度是指物体经过某一位置或在某一瞬间时的速度,对应的是一个位置或者某一瞬间,而瞬时速度的大小即瞬时速率,故B正确,D错误。
2.(多选)在某次世锦赛比赛期间,有三位中国华侨A、B、C同时从所住的同一地点M出发,前往赛场N为中国的运动员加油,他们分别选择了三条不同的路径,最后同时到达赛场,如图所示。则下列说法中正确的是(　　)A.三位华侨从M点到N点的平均速度相同B.三位华侨到达N点的瞬时速度相同C.三位华侨从M点到N点的平均速率相同D.B华侨从M点到N点的平均速度方向与任意时刻的瞬时速度方向相同
【解析】选A、D。三位华侨同时从同一地点出发沿不同路径到达同一地点,位移相同,所用时间相同,故平均速度相同,选项A正确;三位华侨的路程不同,故平均速率不同,选项C错误;无法判断谁到达N点的瞬时速度大,但三位华侨到达N点的瞬时速度方向不同,选项B错误;B华侨沿直线运动,全程中他的速度方向是不变的,选项D正确。
知识点三　平均速度与平均速率的计算1.计算平均速度的方法:(1)选取一个运动物体为研究对象。(2)选取一个运动过程为研究过程,并确定相应的s及t。(3)由 求出平均速度,平均速度的方向与位移方向相同。若为匀速直线运动,平均速度等于任一时刻的瞬时速度;若t非常小,可近似认为 等于t内某时刻的瞬时速度。
2.几个容易混淆的概念:(1)平均速度:位移与时间的比值,平均速度= 。(2)平均速率:路程与时间的比值,平均速率= 。(3)瞬时速度的大小叫瞬时速率,简称速率;平均速度的大小不是平均速率,只有在单一方向的直线运动中两者才大小相等。
【典例示范】【典例】在伦敦奥运会上,“世界飞人”博尔特分别以9秒63和19秒32的成绩夺得男子100 m①和200 m②的冠军,继北京奥运会后再次蝉联双冠王,下列说法不正确的是(　　)A.博尔特在百米比赛中的平均速度是10.38 m/sB.博尔特在百米比赛中的平均速率是10.38 m/sC.博尔特在200米比赛中的平均速度是10.35 m/sD.博尔特在200米比赛中的平均速率是10.35 m/s
【解析】选C。100 m比赛中,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/s=10.38 m/s,故A、B对;在200 m比赛中,路程是200 m,位移小于200 m,故平均速率v2= m/s=10.35 m/s,且大于平均速度的大小,故C错,D对。
【规律方法】 求平均速度的技巧(1)物体做变速运动时,在不同阶段上的平均速度一般不同,因此在求平均速度时一定要明确所求的是哪一个时间段内的平均速度,要紧扣平均速度的定义。(2)注意平均速度与平均速率的区别。
【素养训练】三个质点A、B、C的运动轨迹如图所示,三个质点同时从N点出发,同时到达M点,设无往返运动,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.三个质点任意时刻的速度方向都相同C.三个质点从N点出发到任意时刻的平均速度都相同D.三个质点从N到M的平均速率相同
【解析】选A。位移与该段时间的比值叫平均速度。本题中A、B、C三个质点在相同时间内位移相同,大小是MN的长度,方向是由N指向M,所以它们的平均速度相同,A选项正确;速度是表征质点在某瞬时运动快慢和运动方向的矢量。本题中B质点做单向直线运动,速度方向恒定,A、C两质点做曲线运动,速度方向时刻在变,B选项错误;平均速率是描述物体运动快慢的物理量。规定物体在Δt时间内通过的路程Δs与Δt之比为平均速率,即 。本题中A、C两质点均为曲线运动,且A、C两质点的平均速率相等,它们均大于B质点的平均速率,C、D选项错误。
【加固训练】1.物体沿一直线运动,先以5 m/s的速度运动一段时间,接着以2 m/s的速度运动相等的时间,其整个过程的平均速度为v1;若该物体以5 m/s的速度运动一段位移,接着以2 m/s的速度运动相等的位移,其平均速度为v2。则v1、v2的大小关系是(　　)A.v1>v2　　　　　B.v1v2;则A正确,B、C、D错误。
2.从甲地到乙地的高速公路全程是197 km,一辆客车8点从甲地开上高速公路,10点到达乙地,途中曾在一高速公路服务区休息10 min,这辆客车从甲地到乙地的平均车速是(　　)A.98.5 km/h　　　　　B.27.4 km/hC.107 km/h D.29.8 km/h
【解析】选A。该题求解的是客车的平均速率,由于客车在2小时内的路程是197 km,故平均速率 km/h=98.5 km/h,则A正确,B、C、D错误。
知识点四　位移—时间图像的应用
提醒:(1)位移—时间图像不是物体的运动轨迹。(2)位移—时间图像只能描述直线运动,不能描述曲线运动。
【问题探究】如图所示,甲、乙两个物体同时、同地出发做直线运动,它们的位移—时间图像如图所示,在20 s内甲、乙两个物体通过的路程L甲和L乙的大小关系是怎样的?
提示:从图线看出,甲先向正方向做减速直线运动,后向负方向做加速直线运动,乙一直向正方向做匀速直线运动,在20 s内,甲、乙两个物体通过的位移都是Δs=s2-s1=10 m-0=10 m,位移相同,所以甲的路程大于乙的路程,即L甲>L乙。
【典例示范】【典例】做直线运动的物体的s-t图像如图所示,问:(1)图中OA、AB、BC、CD各表示物体怎样运动?(2)物体在哪段时间内运动最快?第3 s内的位移为多大?(3)6 s内物体的位移和路程各为多大?
【解析】(1)OA段表示物体在第1 s内做匀速直线运动,位移为10 m,方向与选取的正方向相同;AB段表示物体在第1 s末至第2 s末静止在与原点(出发点)相距10 m的位置;BC段表示物体在第2 s末至第3 s末做匀速直线运动,其位移sBC=sC-sB=30 m-10 m=20 m,方向与选取的正方向相同;CD段表示物体在第3 s末至第5 s末做匀速直线运动,其位移sCD=sD-sC=0 m-30 m=-30 m,方向与选取的正方向相反。
(2)比较各段的斜率,不难看出,物体在BC段运动最快,且第3 s内的位移大小为20 m。(3)由图像可知:物体在前6 s内的总位移大小为10 m。总路程为70 m。答案:见解析
【素养训练】(多选)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向被测物体发出短暂的超声波脉冲,脉冲被运动的物体反射后又被B盒接收,从B盒发射超声波开始计时,经时间Δt0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.被测物体的平均速度为 D.被测物体的平均速度为
【解析】选A、D。本题需要我们结合题设情境看懂位移—时间图像。小盒子B向被测物体发出短暂的超声波脉冲后,经过 t1时间到达被测物体并被反射折回,再经过 t1回到小盒子B,该过程中,超声波经过的路程为2x1,所以,超声波的速度v声= ,A正确;从B盒发射超声波开始计时,经时间Δt0再次发射超声波脉冲,经过 (t2-Δt0)时间到达被测物体并被反射折回,再经过 (t2-Δt0)回到小盒子B,该过程中,超声波经过的路程为2x2,所以,超声波的速度为v声= ,B错误;被测物体在 时刻第一次接收到超声波,在Δt0+ (t2-
Δt0)即 (t2+Δt0)时刻第二次接收到超声波,该过程中被测物体发生的位移为x2-x1,所以物体的平均速度为 故C错误,D正确。
【加固训练】1.(多选)甲和乙两个物体同时、同地做同向直线运动,它们的位移s随时间t变化的关系图像如图所示,则在0～t1时间内(　　)A.甲的速度始终比乙的速度大B.甲的平均速度等于乙的平均速度C.甲始终在乙的前面,直到t1时刻相遇D.0～t0时间内,甲在乙的前面,t0～t1时间内,乙在甲的前面
【解析】选B、C。在s-t图像中,斜率代表速度大小,故在0～t0时间内,甲的速度大于乙的速度,在t0～t1时间内,甲的速度小于乙的速度,故A错误;平均速度为位移与时间的比值,在0～t1时间内,甲、乙位移相同,时间相同,故平均速度相同,故B正确;由图像可知,甲的位移始终大于乙的位移,故甲在乙的前面,故C正确,D错误。
2.某物体运动的s-t图像如图所示,则物体(　　)A.做下坡运动B.做速度越来越小的直线运动C.朝某一方向做直线运动,然后反向做直线运动D.做匀速直线运动【解析】选D。s-t图像的斜率表示速度,由图可知图线的斜率不变,速度保持不变,物体做匀速直线运动,速度方向不变,故D项正确,A、B、C错误。
【拓展例题】考查内容:速度、速率、平均速度和平均速率的辨析【典例】汽车沿直线从甲地开往乙地。(1)若在前一半路程的平均速度为v1,后一半路程的平均速度为v2,则汽车全程的平均速度为多少?(2)若汽车在全程所用时间的前一半时间的平均速度为v1,后一半时间的平均速度为v2,则全程的平均速度为多少?(3)若v1≠v2,两种情况下的平均速度哪个大?
【解析】(1)设甲、乙两地的距离为s,前一半路程所用时间为t1,后一半路程所用时间为t2,根据平均速度的定义式: 则有 又:t1= ,t2= 解得:
(2)设全程所用时间为t,前一半时间的位移为s1=v1· 后一半时间的位移为s2=v2· 由平均速度的定义式得:
(3)两平均速度求差有: 由于v1≠v2,所以有 即后一种情况的平均速度较大。答案:(1) 　(2) (3)后一种情况下的平均速度较大
【生活情境】　2019年8月10日45分许,台风“利奇马”的中心在浙江省盐岭市城南镇沿海登陆,登陆时中心附近最大风力有16级(52 m/s),中心最低气压为930百帕。11日12时,台风中心将以每小时25千米左右的速度向偏北方向移动……探究:(1)报道中的两个速度值分别指的是平均速度还是瞬时速度?(2)怎样区分平均速度与瞬时速度?
【解析】(1)52 m/s指的是瞬时速度,每小时25千米指的是平均速度。(2)平均速度反映一段时间内物体运动的平均快慢程度,与一段时间(或一段位移)相对应;瞬时速度精确反映物体在某个时刻的运动快慢,与某时刻(或某位置)相对应。答案:见解析
【生产情境】汽车在制造完成出厂之前,都要经过严格的技术检测。一辆汽车从原点O由静止出发沿x轴做直线运动,自动检测系统记录下了该汽车启动、运行及刹车过程的数据。
探究:(1)能根据图表求出1～8 s末的瞬时速度吗?(2)求汽车在第2 s末的瞬时速度大小和汽车在第4 s内的平均速度大小。