物理必修 第一册3 位置变化快慢的描述——速度教案配套课件ppt

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1.定义:物理学中用位移与发生这段位移所用时间之比表示物体运动的快慢,这就是速度,通常用字母v表示。2.定义式:v= 。
说明    v的大小与Δx和Δt无关,不能说v与Δx成正比,与Δt成反比。3.单位:在国际单位制中,速度的单位是米每秒,符号是 m/s或m·s-1。常用的单位还 有千米每时(km/h或km·h-1)、厘米每秒(cm/s或cm·s-1)等。换算关系:1 m/s=3.6 km/h。4.标矢性:速度是矢量,它既有大小,又有方向。速度v的方向与时间Δt内的位移Δx 的方向相同。
1.平均速度(1)物理意义:描述物体在某一段时间内运动的平均快慢程度及方向。(2)定义式:v= 。(3)矢量性:平均速度是矢量,其方向与位移方向相同。2.瞬时速度(1)物理意义:描述物体在某时刻运动的快慢及方向。(2)速率:瞬时速度的大小。(3)矢量性:瞬时速度是矢量,其方向与物体的运动方向相同。(4)匀速直线运动:瞬时速度保持不变的运动。
1.测量平均速度:如图所示是打点计时器(频率为50 Hz)打出的一条纸带示意图,若 想计算实验时运动的纸带在某两点间的平均速度v,只需测出这两点间的位移Δx 和所用时间Δt,就可以算出平均速度v= 。
2.测量瞬时速度:用 求出的平均速度可以粗略代表Δx范围内某点的瞬时速度,并且Δx越小、Δt越短,平均速度越接近某点的瞬时速度。图中E点的瞬时速度,可由包含E点在内的D、G两点间的平均速度粗略地代表。如果把包含E点在内的间隔Δx取得小一些,如图中的DF段,那么用算出的平均速度代表纸带在E点的瞬时速度会更准确一些。
1.概念:以时间t为横轴,速度v为纵轴,坐标系中的图像即为速度-时间图像或v-t图 像。v-t图像非常直观地反映了物体运动的速度随时间变化的情况。2.图像的建立(1)以时间t为横轴,速度v为纵轴建立平面直角坐标系。(2)根据测量数据计算出不同时刻的瞬时速度值,在坐标系中描点。(3)用平滑的曲线把这些点连接起来,即得到v-t图像。
1.位置坐标的变化量有负值吗?时间的变化量呢?变化量是用末态量减去初态量。位置坐标的变化量有正负,正值表示位移方向与 正方向相同,负值表示位移方向与正方向相反。时间的变化量没有负值。2.物体的平均速度为0,瞬时速度一定为0吗?不一定。物体的平均速度为0,说明物体的位移为0,物体可能静止,也可能是又运 动回出发点,所以瞬时速度不一定为0。3.如果用打点计时器打出的纸带上的点迹分布不均匀,那么,点迹密集的地方表示 运动的速度较大还是较小?较小。由于每相邻两点间的时间间隔相同,点迹密集的地方,相邻两点间的位移 小,则表示运动的速度较小。
　　用v= 计算平均速度,要注意Δt和Δx的对应关系。Δt与Δx有时会隐含在已知条件中,解决问题的关键是找到Δt时间内对应的位移Δx,或者位移Δx所对应的 时间Δt,不能死套公式。解题时有以下三种情况需注意:(1)时间分段明确。例如,物体在平直路面上运动过程中,前 t时间内的平均速度是v1,后 t时间内的平均速度是v2,则全程的平均速度为v= = = 。
(2)位移分段明确。例如,物体在平直路面上运动过程中,通过前 位移的平均速度是v1,通过后 位移的平均速度是v2,则全程的平均速度为v= = = 。
(3)中间停留一段时间。例如,一物体从A点沿直线运动x1至B点,所需时间为t1,在B 点停留t0时间后,又从B点沿直线运动x2至C点,所需时间为t2,求全程的平均速度用v = 计算,则v= 。2.平均速率的计算　　用v= 计算平均速率,s为t时间内物体通过的路程。在单向直线运动中,物体的平均速率等于物体的平均速度大小。在往返直线运动中,常分段求解物体的位 移大小,各段位移大小之和为物体通过的路程,除以总时间,得出物体的平均速率。
典例　某质点由A出发做直线运动,前5 s向东行驶了30 m到达B点,又向前行驶了 5 s前进了60 m到达C点,在C点停了4 s后又向西行驶,经历了6 s运动了120 m到达 A点西侧的D点,如图所示,求: (1)最后6 s时间内质点的平均速度的大小和方向【1】;(2)全过程的平均速度【2】。
信息提取　【1】找出最后6 s时间内质点运动的起点和终点,确定该过程的位移 大小和方向。【2】找出全过程质点运动的起点和终点,确定该过程的位移大小和方向,并求出 总时间。
思路点拨    物体做变速直线运动时,在不同阶段的平均速度一般不同,因此在用v = 【3】求平均速度时一定要明确所求的是哪一段时间内的平均速度。
解析    (1)最后6 s时间内质点从C到D的位移大小为Δx3=120 m(由【1】得到)则平均速度大小为v1= = =20 m/s,方向向西(由【3】得到)(2)全程中质点运动的初位置为A点,末位置为D点,其位移方向向西,大小Δx=Δx3-Δx1-Δx2=120 m-30 m-60 m=30 m,所用时间t总=5 s+5 s+4 s+6 s=20 s(由【2】得到)则平均速度大小为v2= = =1.5 m/s,方向向西(由【3】得到)
答案    (1)20 m/s,方向向西    (2)1.5 m/s,方向向西
1.应用v-t图像描述物体的运动时,明确图像反映的物理规律是解题的关键。从v-t 图像中可获得的信息:(1)可以从图像上直接读出某一时刻物体的速度的大小。如图t1时刻,a速度为v1,b 速度为v2,c速度为v0。(2)可以从图像上直接判断速度的方向。若图像位于t轴的上方,表示物体向正方向运动,如a、b、c均向正方向运动;若图像位于t轴的下方,表示物体向负方向运动,0~t0,d向正方向运动,t0~2t0,d向负方向运动。(3)可以从图像上直观地看出速度随时间的变化情况。图线的走向说明加速或减速,速度增大为加速运动,速度减小为减速运动。
2.x-t图像描述的是物体的位移随时间变化的规律,根据x-t图线可以判断物体的运 动性质。速度的定义式v= 恰好与x-t图线的斜率k= 相对应,由此可知x-t图线的斜率等于速度,即v=k= 。常见直线运动的x-t图像如图所示。