高中物理 13运动快慢的描述速度精品课件 新人教版必修1.ppt

第三节运动快慢的描述 速度 知识与技能1 了解描述物体运动快慢的物理量 速度 2 能区别平均速度和瞬时速度 3 知道速度和速率的区别 学习目标 过程与方法1 通过实例 感知体验速度的意义和应用 2 体会描述运动的方法 情感 态度与价值观1 体会速度的矢量性 学会严谨的描述事物的方法 2 了解不同交通工具的速度 知道速度对生活 社会的影响 人类发展的历史总是与交通工具的发展分不开的 从骡马拉车到汽车 飞机 再到现在的磁悬浮列车 载人宇宙飞船 知识点解析 人类运动的速度越来越快 活动的空间越来越大 那么 我们如何用物理语言描述运动的快慢 1 建立坐标系 为了确定物体的准确位置 我们可以在参考系上建立适当的坐标系 物体做直线运动时 可以建立直线坐标系 2 用坐标表示位移 在坐标系中 物体的位置用其坐标表示 物体位置的变化即位移用坐标的变化表示 即位移 x x2 x1 所对应的时间差为时间的变化量 即 t t2 t1 在情景再现中 公交汽车在时间 t t2 t1内的位移为 x x2 x1 63km 55km 8km 4 速度是矢量速度既有大小又有方向 速度的大小等于位移与发生这段位移所用时间的比值 速度的方向也就是物体运动的方向 5 速度的单位国际单位制中 速度的单位是 米每秒 符号是 m s 速度的单位除了 米每秒 外还有一些常用的单位 千米每时 km h或km h 1 厘米每秒 cm s或cm s 1 方向性 速度与速率不同 速率只反映质点的运动快慢 而速度却反映质点运动的快慢和方向 瞬时性 速度具有瞬时性 一般所提到的速度都是指瞬时速度 它反映物体在某一时刻 或某一位置 运动的快慢和方向 所谓匀速直线运动 实际上是指各个时刻的速度都相同 相对性 变换参考系时 同一物体的速度对不同参考系而言是不相同的 3 平均速度与瞬时速度的关系通常所说的 速度 往往有 平均速度 和 瞬时速度 两个含义 实际应用中要注意根据上下文来分析 判断 速度 的准确含义 具体地说 1 平均速度与某一过程中的一段位移 一段时间相对应 而瞬时速度与某一位置 某一时刻相对应 2 平均速度只能够粗略地描述质点的运动情况 瞬时速度可以精确地描述质点的运动情况 4 两者都为矢量 但方向性不同 平均速度的方向与对应时间内位移的方向相同 而瞬时速度的方向与质点所在位置处的运动方向一致 特别提醒 平均速度与速度的平均值是不同的 速度的平均值并不一定等于平均速度 1 速度是矢量 既有大小又有方向 瞬时速度的大小叫速率 速率是标量 2 比较速度的大小 是指速率的比较 速度的正负号只表示运动方向 3 速度计上的数值表示速率 4 无论速度的方向如何 瞬时速度的大小总等于该时刻的速率 特别提醒 1 瞬时速率为瞬时速度大小 但平均速率不是平均速度大小 2 某一运动过程中 瞬时速率可能大于平均速率 也可能小于或等于平均速率 1 位移 时间图象 x t图象 在平面直角坐标系中 用横轴表示时间t 用纵轴表示位移x 如图所示 根据给出 或测定 的数据 作出几个点的坐标 用直线将几个点连起来 则这条直线就表示了物体的运动特点 这种图象就叫做位移 时间图象 简称位移图象 如图为自行车从初始位置开始 每经过5s的位移都是30m的x t图象 2 根据x t图象分析物体的运动 1 由x t图象可以确定物体各个时刻所对应的位置和物体发生一段位移所需要的时间 2 若物体做匀速直线运动 则x t图象是一条倾斜的直线 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 如图中的a b所示 3 若x t图象为平行于时间轴的直线 表明物体处于静止状态 如图中的c所示 4 纵截距表示运动物体的初始位置 图中所示a b物体分别是从原点 原点正方向x2处开始运动 5 图线的交点表示相遇 如图所示中的交点表示a b c三个物体在t1时刻在距原点正方向x1处相遇 特别提醒 1 x t图象只能用来描述直线运动 2 x t图象表示的是位移x随时间t变化的情况 绝不是物体运动的轨迹 例1下列说法中正确的是 a 平均速度是速度的平均值b 瞬时速率是指瞬时速度的大小c 火车以速度v经过某一段路 v是这一段路上的平均速度d 子弹以速度v从枪口射出 v是指子弹从枪口射出时的瞬时速度答案 bcd 典型例题解析 解析 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 瞬时速率就是瞬时速度的大小 火车以速度v经过某一段路 v是指在这段路上的平均速度 子弹以速度v从枪口射出 v是指子弹射出枪口时的瞬时速度 变式训练1对于平均速度 瞬时速度与速率 下列说法正确的是 a 平均速度的大小等于平均速率b 平均速度的大小一定等于初速度和末速度的平均值c 瞬时速度的大小叫瞬时速率 简称速率d 很短时间内的平均速度可认为等于瞬时速度答案 cd 解析 要抓住平均速度 瞬时速度与速率的定义进行比较 理解 平均速度的大小等于位移的大小与时间的比值 平均速率等于路程与时间的比值 而位移的大小不一定等于路程 平均速度不一定等于初 末速度的平均值 只有速度均匀变化时才满足这种关系 例2一辆汽车以20m s的速度沿平直公路从甲地运动到乙地 又以30m s的速度从乙地运动到丙地 如下图所示 已知甲 乙两地间的距离与乙 丙两地间的距离相等 求汽车从甲地开往丙地的过程中的平均速度 答案 汽车从甲地开往丙地的过程中的平均速度为24m s 变式训练2某质点由a出发做直线运动 前5s向东行了30m经过b点 又行了5s前进了60m到达c点 在c点停了4s后又向西行 经历了6s运动120m到达a点西侧的d点 如图所示 求 1 每段时间内的平均速度 2 全过程的平均速度 答案 见解析分析 此题主要考查平均速度的计算 注意位移与发生该段位移所用时间的对应性 另外位移 速度都是矢量 有方向 首先要选取一个正方向 注意正负号的意义 例3物体以3m s的速度匀速运动了4s 停顿2s后又在3s内沿直线匀速返回原处 某同学计算得到物体在前4s的位移x 3m s 4s 12m 由此得到后3s的速度v 12m 3s 4m s 根据直线的斜率就是速度的大小 画出x t图象 如图所示 你认为该同学的解答是在哪儿出了问题 试画出物体正确的x t图象 答案 见解析分析 解题过程中应注意速度的方向与对应图象倾斜性的内在一致 直线运动只有两个方向 选择其中一个方向为正 则另一个方向即为负 对应图象的斜率就有不同的符号 即图象的倾斜性不同 而速度正方向的选择是任意的 并不影响分析结果 但一旦选定即要以此为依据给定各阶段运动的速度符号 本题正确的方法如下 解析 由题意可知 9s末时物体返回到原处 而图中所示9s末的位移是24m 问题出在后3s的速度方向与前4s的速度方向相反 以出发点为起点 从第6s开始返回原处 返回的速度为4m s 因此直线的斜率为负 即向下倾斜 法一 选定物体开始运动的方向为正 则0 4s内v1 3m s 4 6s内 v2 0 6 9s内 v3 4m s 则x t图象知下图所示 法二 选定物体开始运动的方向为负 则0 4s内 v1 3m s 4 6s内 v2 0 6 9s内 v3 4m s 则x t图象如下图所示 规律总结 图象是表达物体运动规律的手段之一 解决图象问题一定要与物体的实际运动过程以及规律相结合 本题中 物体经过9s回到原出发点 故9s末位移应该为零 同时 中间第5 6两秒内静止 对应的图象应该是一条平行于时间轴的线段 把握以上两点就不会出现上述同学的错误 变式训练3如下图所示为甲 乙两物体相对于同一参考系的x t图象 下面说法正确的是 a 甲 乙两物体的出发点相距x0b 甲 乙两物体都做匀速直线运动c 甲物体比乙物体早出发的时间为t1d 甲 乙两物体向同方向运动答案 abc解析 1 x t图线的斜率表示速度 斜率的正负表示速度的方向 图线上各点的坐标值表示物体在该时刻的位置 2 将x t图象与实际运动情况结合起来 以便建立清晰的物理情境 一 速度 表示物体运动 的物理量 其数值为物体位移与发生位移所用时间 方向为位移的方向 用公式表示为 在国际单位制中速度的基本单位是 二 平均速度 在变速直线运动中 物体的 与发生这段位移所用 之比 方向为位移的方向 课时训练 三 瞬时速度 物体在 或经过 时的速度 四 速率 的大小叫做瞬时速率 简称速率 1 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 速度是描述物体运动快慢的物理量d 速度是描述物体运动的路程与时间关系的物理量答案 c 解析 位移是描述物体位置变化的物理量 速度是描述物体位置变化快慢 即运动快慢 的物理量 反映物体运动位移与时间的关系 2 在100m比赛中 测得某运动员5s末的速度为10 4m s 10s末到达终点时的速度为10 2m s 则该运动员在这次100m比赛中的平均速度为 a 10 4m sb 10 3m sc 10 2m sd 10m s答案 d 3 下图是一辆汽车做直线运动的x t图象 关于相对应的线段所表示的运动 下列说法中不正确的是 a ab段表示车静止b bc段发生的位移大于cd段发生的位移c cd段运动方向和bc段运动方向相反d cd段运动速率大于bc段运动速率答案 b 解析 0 1s内汽车位置不变 处于静止状态 1 3s内汽车位移大小为8m 方向与x轴正方向 即已设定的正方向 相同 3 5s内汽车位移大小为12m 方向与x轴正方向相反 世界上速度最快的植物 喷射速度超过火箭据自然杂志报道 加拿大的一种小灌木是世界上速度最快的植物 它弹射花粉的速度比火箭速度还快数百倍 这种植物名叫御膳桔 该植物的生长高度为20厘米 为了最大限度地提高授粉的几率 御膳桔需要爆发性的把花粉弹向树林的微风中 御膳桔的星状花朵像一个投石机 一种在木臂端部系上皮带的中世纪弹弓 花粉就是由这种星状花朵抛向空中的 借助曝光速度每秒1万次的高速相机 研究者发现御膳桔的秘密在它的折叠花瓣中 花瓣中有一个植物性弹弓 课外阅读 起初御膳桔的4个花瓣聚拢在一起 然后这些花瓣突然打开 并向后弹 使雄性花蕊中紧张的茎突然松开 这些茎也被称作细丝 类似于投石机中的投掷臂 一根细而有弹性的线连接在茎上 这根线的作用与投石机中的皮带类似 线的底部就是 载荷 即花粉 这些花粉都装在花粉囊中 专家介