高中物理人教版 (2019)必修 第一册3 位置变化快慢的描述——速度课堂教学课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册3 位置变化快慢的描述——速度课堂教学课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了米每秒，物体运动，微思考，某时刻，某一位置，瞬时速度，平均速度，时间t，速度v，对速度的理解等内容，欢迎下载使用。

预习导学 | 新知领悟
速度　1．意义：描述物体运动________和运动__________的物理量．2．定义：位移与发生这个位移所用时间的______．4．单位：在国际单位制中是__________，符号________；常用的单位还有千米每小时，符号km/h；1 m/s＝______ km/h．5．方向：速度是矢量．速度的方向就是____________的方向．
路程等于0，速度一定等于0吗？路程不等于0，速度一定也不等于0吗？　
【答案】路程等于0，则物体静止，位移为0，速度为0；路程不等于0，位移也有可能等于0，如绕操场运动一周，路程不为0，但位移为0，速度为0．
(多选)甲、乙两质点在同一直线上做匀速运动，取向右为正方向，甲质点的速度为2 m/s，乙质点的速度为－4 m/s，则下列说法正确的是(　　)　A．乙质点的速度大于甲质点的速度　B．因为2>－4，所以甲质点的速度大于乙质点的速度　C．这里速度的正、负表示质点的运动方向　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　【答案】ACD　
【解析】速度是矢量，其正、负表示质点的运动方向，故A、C正确，B错误；甲、乙两个质点在同一直线上沿相反方向运动，10 s内甲运动了20 m，乙运动了40 m，若两质点同时由同一点出发，则10 s后甲、乙两质点相距60 m，D正确．
2．瞬时速度：运动物体在__________或___________的速度．它可以______地描述物体运动的快慢．3．速率：____________的大小．
物体的平均速度为0，瞬时速度一定为0吗？为什么？　　
【答案】不一定．物体的平均速度为0，说明物体的位移为0，此时物体可能是静止，瞬时速度为0，也可能是又运动回到了出发点，瞬时速度不一定为0．
“凌晨1时45分，‘利奇马’在浙江省温岭市沿海登陆，登陆时中心附近最大风力为16级(52 m/s)，中心最低气压为930百帕．将以每小时15千米左右的速度向偏北方向移动……”这段报道中提到的“52 m/s”“每小时15千米”是平均速度还是瞬时速度？【答案】52 m/s是瞬时最大风速，是瞬时速度；“每小时15千米”描述的是台风移动的平均快慢，是平均速度．
测量纸带的平均速度和瞬时速度　
为测定某轿车在平直路面上行驶的速度，小明同学利用数码相机拍摄了一张在同一张底片上多次曝光的照片，如图所示．已知拍摄时间间隔设定为1 s，轿车车身长为3.6 m．
①轿车在AC段做________运动．这段时间内的速度大小为________m/s．②轿车在CE段做________运动．CD、DE两段相比较，轿车通过________段的平均速度大，此段的平均速度等于________．【答案】①匀速　9　②减速　CD　6.3 m/s　
速度－时间图像　1．物理意义：直观表示物体运动的______随______变化的情况．它不是物体运动的轨迹．
2．v－t图像的画法：用横轴表示_________，纵轴表示_________，建立直角坐标系．根据测量的数据在坐标系中描点，然后用平滑的曲线把这些点连接起来，即得到如图所示的v－t图像．
多维课堂 | 素养初培
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．
问题　(1)自行车和汽车哪个运动快？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？
素养点评：本探究通过速度的理解，培养物理观念素养；比值法定义物理量是物理学常用的方法，通过此方法的理解应用，建立比值法的科学思维．
精例1　(多选)关于速度的说法，下列正确的是(　　)　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．速度描述了物体的位置变化快慢，速度大表示物体位置变化快　C．速度越大，位置变化越快，位移也就越大　D．以上说法都不正确　【答案】AB　
王老师从家开车到学校，要先向东走4 000 m，然后再向北走6 000 m，最后再向东走4 000 m才能到达学校，所用时间为20 min.如图所示，可知整个过程位移为10 km，路程为14 km，某时刻，车上的速度计显示为35 km/h．
问题　(1)王老师从家到学校的平均速度的大小与平均速率是否一样？(2)整个过程的平均速度和速度计显示的速度相等吗？它们有什么区别？【答案】(1)平均速度应为位移与所用时间的比值，为30 km/h；平均速率是路程与所用时间的比值，为42 km/h.显然平均速度的大小与平均速率不一样．(2)不相等．行驶全程的平均速度为30 km/h,35 km/h是某一时刻的瞬时速度，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．
　3．注意：速率指瞬时速度的大小．平均速率不是速率的平均值，也不是平均速度的大小．速率可能大于平均速率，也有可能小于或者等于平均速率．素养点评：本探究通过速度的理解，培养速度、速率等物理观念素养．
平均速度和平均速率的理解　精例2　某班同学去部队参加代号为“猎狐”的军事演习，甲、乙两个小分队同时从O点出发，并同时捕“狐”于A点，指挥部在荧光屏上描出两个小分队的行军路径如图所示．则下述说法中正确的是(　　)　
①两个小分队运动的平均速度相等　②甲队的平均速度大于乙队的平均速度　③两个小分队运动的平均速率相等　④甲队的平均速率大于乙队的平均速率　A．①④B．①③　C．②④D．②③　【答案】A　
【解析】根据荧光屏上显示的路径，可知甲、乙两队通过的路程不同，s甲>s乙．但两者的始、末位置都相同，因此其位移大小、方向都相同，即x甲＝x乙．根据平均速度的定义，它等于位移与时间之比，所以甲、乙两队运动的平均速度相同．用运动物体通过的路程与时间之比表示物体运动的快慢，称为平均速率，可见，甲队的平均速率大于乙队的平均速率．
变式2　(2020届临沂名校期中)校运会400米比赛，终点在同一直线上，但不同赛道起点不在同一直线上(如图所示)．关于该比赛，下列说法正确的是(　　)　
A．某同学的比赛成绩1分08秒指的是时刻　B．这样做目的是使各选手路程相同，且平均速率最大的同学将会赢得比赛　C．这样做目的是使各选手位移大小相同，且平均速度最大的同学将会赢得比赛　D．这种做法其实是不公平的，明显对外侧跑道的同学有利　【答案】B　
【解析】1分08秒对应一段路程，是时间，故A错误．因为跑道外圈半径大于里圈，当终点在同一直线上时，起点就不在同一直线上，这样做的目的是为了使参加比赛的同学路程大小相同，平均速率大的会赢得比赛，故C、D错误，B正确．
平均速度和瞬时速度的理解　精例3　在3 000米比赛中，男子乙组的宁德市运动员阮清松以9′10″78的成绩破省少年组纪录．如图所示，假设运动员在某个弯道从A运动到B的实际轨迹长为60 m，A到B的直线距离为50 m，用时10 s，C点为A、B过程的某一点．下列说法正确的是(　　)　A．A到B的位移为60 m　B．A到B过程中运动员的瞬时速度保持6 m/s　C．A到B过程中运动员的平均速度大小为5 m/s　D．运动员经过C点时速度方向由A指向C　【答案】C　
【解析】根据题意A到B的位移为50 m，故A错误；A到B过程中运动员做变速运动，所以瞬时速度不会保持6 m/s，故B错误；根据平均速度的定义可知A到B过程中运动员的平均速度大小为5 m/s，故C正确；运动员经过C点时速度方向应该沿着运动轨迹的切线方向，故D错误．
变式3　(2021届盐津名校检测)下列事例中有关速度的说法，正确的是(　　)A．汽车速度计上显示为60 km/h，这是瞬时速度大小B．某高速公路上限速为120 km/h，限制的是平均速度C．某段平直公路上的区间测速器测出直线行驶的汽车的速率为40 km/h，测的是瞬时速度D．子弹以900 km/h的速度击中目标，指的是平均速度【答案】A
【解析】速度计上显示的速度是指汽车在某一时刻或者某一位置的速度大小，为瞬时速度的大小，故A正确；高速公路上限速指的是限制瞬时速度，故B错误；某段平直公路上的区间测速器测出直线行驶的汽车的速率与过程相对应，因此是平均速度，故C错误；子弹以900 km/h的速度击中目标，是指击中目标瞬间的速度，是瞬时速度，故D错误．
【答案】0.2 m　12 m/s　
变式4　如图是子弹射过扑克牌的一幅照片．已知子弹的平均速度约为900 m/s，子弹的真实长度为2.0 cm.试估算子弹完全穿过扑克牌的时间t．【答案】8.9×10－5 s　
2．注意　(1)如果在纸带上数出了n个点，它们的间隔数是(n－1)个，时间间隔为(n－1)×0.02 s．(2)使用打点计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再放开纸带．
精例5　一打点计时器所用电源频率是50 Hz，如图所示，纸带上的A点先通过计时器，A、B间历时______s，位移为________m，这段时间内纸带运动的平均速度是______m/s，AD段内的平均速度为________m/s．【答案】0.04　0.028　0.70　0.76　
变式5　用气垫导轨和数字计时器更能精确地测量物体的瞬时速度．如图为气垫导轨的示意图，滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为Δt1＝0.29 s，通过第二个光电门的时间Δt2＝0.11 s．已知遮光板的宽度为3.0 cm，分别求滑块通过第一个光电门和第二个光电门的速度大小．
【答案】0.10 m/s　0.27 m/s　
1．由x－t图像分析物体的运动　(1)速度：等于图像的斜率，斜率大小表示速度大小，正负表示方向．如图甲所示，a、b表示匀速直线运动．c表示静止．(2)初始位置：为图像的截距．(3)交点的含义：表示物体相遇．(4)注意：x－t图像只用来描述直线运动．
x－t图像和v－t图像　
2．由v－t图像表示速度的变化规律　(1)由图乙能看出每一时刻对应的瞬时速度．速度为正值沿正方向运动，速度为负值则沿负方向运动．(2)图乙中水平线表示匀速运动，如1,2；斜线表示变速运动，如3,4,5．(3)截距：v－t图像在纵轴上的截距表示初始时刻物体的瞬时速度．(4)图线交点：交点表示两物体此时的瞬时速度相同．
精例6　(多选)如图所示，直线a和曲线b分别是在平直公路上行驶的汽车a和b的位移－时间(x－t)图线．由图可知(　　)　A．在t1时刻，a车追上b车　B．在t2时刻，a、b两车运动方向相反　C．在t1到t2这段时间内，b车的速率先减小后增大　D．在t1到t2这段时间内，b车的速率一直比a车的大　【答案】BC　
【解析】由题图可知，t1时刻b车速度大于a车速度，故t1时刻应是b车追上a车，A错；t2时刻，b车图线斜率小于0，即b车沿负方向运动，而a车图线斜率始终大于0，即a车一直沿正方向运动，B对；对t1～t2时间内b车图线各点切线斜率的绝对值先减小后增大，即b车的速率先减小后增大，C对；在b车图线的顶点切线水平、斜率为0，即此时b车的瞬时速度为0，D错．
【解析】两物体在同一地点、沿同一方向运动，但是B物体比A物体晚出发2 s，A错误，B正确；A物体的速度为5 m/s，B物体的速度为10 m/s，C错误；4 s时两物体的位移都是20 m，表示两物体相遇，D正确．
所谓区间测速是在同一路段上布设两个相邻的监控站，基于车辆通过前后两个监控点的时间来计算车辆在行驶路段上的平均速度，并依据该路段上的限速标准判定车辆是否超速违章，同时在LED大屏进行交通违法车辆信息的实时发布，以对违法车辆进行告知及警示更多的车辆．以往的单点测速，在司机熟知测速点的情况下，可以通过刹车降低车速逃避处罚，很容易造成追尾事故．而区间测速采取计算平均车速的方法来检测车辆是否超速，堵住了司机投机取巧的漏洞，更加科学合理．
【考题延伸】(多选)如图所示为某地区区间测速示意图，有关区间测速和单点测速说法正确的是(　　)　
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　【答案】A　【解析】单点测速是汽车通过该点的瞬时速率，区间测速则是汽车通过这个区间的平均速率．素养点评：本题考查对平均速率和瞬时速率的理解，培养学生的物理观念素养．
课堂小练 | 素养达成
1．一辆汽车从甲地开往乙地，前一半路程内的平均速度是40 km/h，后一半路程的平均速度是60 km/h，则在全程内汽车的平均速度是(　　)　A．45 km/hB．48 km/h　C．50 km/hD．52 km/h　【答案】B　
2．有关瞬时速度、平均速度、平均速率的说法正确的是(　　)　A．瞬时速度是物体在某一时刻或某一位置时的速度　B．物体做匀速直线运动的平均速度与任何时刻的瞬时速度只是大小相等，方向不一定相等　C．做变速运动的物体，平均速率就是平均速度的大小　D．变速运动的物体，平均速度就是物体通过的路程与所用时间的比值　【答案】A　
【解析】瞬时速度表示某一时刻或某一位置的速度，故A正确；匀速直线运动是速度不变的运动，故其平均速度与任何时刻的瞬时速度的大小和方向都相同，故B错误；平均速率为路程与时间的比值，平均速度为位移与时间的比值，因物体做变速运动的位移大小不一定与路程相等，平均速率不一定是平均速度的大小，故C、D错误．
3．骑自行车的人沿着斜坡下行做变速运动，第1 s内通过1 m，第2 s内通过2 m，第3 s内通过3 m，第4 s内通过4 m．则下列说法正确的是(　　)　A．第2 s内的平均速度是2 m/s　B．第2 s末的瞬时速度为2 m/s　C．前2 s内的平均速度为2 m/s　D．前3 s内的平均速度为3 m/s　【答案】A　
4．如图，正方体盒子内有一只蚂蚁以大小不变的速度从顶点A爬到顶点C′，有线路AEC′和线路AFC′.已知E点和F点分别为CD和DD′的中点，则蚂蚁分别走两条线路时(　　)　A．位移一定不相同　B．时间一定不相同　C．平均速度一定不相同　D．到达C′的瞬时速度不相同　【答案】D　
【解析】位移是表示运动质点从初位置到末位置的有向线段，所以蚂蚁从顶点A爬到顶点C′，不论沿那一条路线，其位移一定相同，A错误；由几何知识可知，沿线路AEC′和线路AFC′，两条路线的路程相等，蚂蚁速度大小不变，时间一定相同，B错误；位移相同，时间相同，平均速度一定相同，C错误；蚂蚁分别走两条线路到达C′点时速度大小相同，速度方向不同，因此瞬时速度不相同，D正确．