新教材高中物理1.3位置变化快慢的描述——速度教案新人教版必修第一册

1、新教材高中物理1. 3位置变化快慢的描述一一速度教案新人教版必修第一册3.位置变化快慢的描述速度知识纲要导引I 大小 眄邈L方向Ax与位移方向相同I大小速率运动快慢的描述一速度L_方向一与该时刻运动方向相同速度一时间图像测量纸带的平均速度和瞬时速度核心素养目标物理观念理解速度的概念和矢量性，理解速率、平均速度和瞬时速度科学思维掌握比值定义法，会用速度公式解决实际问题，理解位移一时间图像 描述直线运动的方法科学探究(1)探究平均速度与瞬时速度的区别与联系.(2)会正确使用打点计时器.(3)会根据纸带上的点迹计算平均速度和瞬时速度科学态度 与责任(1)从生活情景中认识速度与速率.(2)体会速度的矢

2、量性，体会图像在物理中的应用.(3)注意培养学生养成良好的实验习惯和实验态度基础导学一、速度(自学教材第23页“速度”部分)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(veloci ty).用字母旷表示.3 .单位在国际单位制中，速度的单位是米每秒,符号是叫S或ms ',常用的单位还有千米每时 (km/h 或 km h ')、厘米每秒(cm/s 或 cm s ')等.4 .矢标性速度是矢量,它既有大小，又有方向.速度的方向(物体运动的方向)和位移的方向也风5 .物理意义速度是描述物体运动快馒的物理量.二、平均速度和瞬时速度(自学教材

3、第23、24页“平均速度和瞬时速度”部分)6 .平均速度A V(1)概念：由求得的速度6表示的只是物体在时间亡内运动的平均快慢程度，叫作A t平均速度(average velocity).(2)公式(3)矢标性：是矢量，方向与时间内发生的位搂的方向相同.7 .瞬时速度(1)概念：用由时刻t到t+A 2 一小段时间内的平均速度来代督时刻亡物体的速度，当A x亡非常非常小时，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£的 A t瞬时速度(instantaneous velocity).(2)匀速直线运动是瞬时速度保持不变的运动.在匀速直线运动中，平均速度与瞬时速度 相等.3

4、.速率瞬时速度的人会通常叫作速率(speed).速率是标量.三、速度一时间图像(自学教材第26页“速度一时间图像”部分)1 .概念以时间亡为横轴，速度/为纵轴，坐标中的图像即为速度一时间图像或£图像.2 . v -亡图像的建立(1)用横轴表示时间t,纵轴表示速度s建立直角坐标系.(2)根据测量的速度八时间£数据在坐标系中描点.用平滑的曲线把这些点连接起来，即得到如图所示的y- £图像. 以m s")O"$3 .物理意义£图像非常直观地反映了物体运动的速度随时间变化的规律，它并不表示物体运动的 轨迹.【思考】(1)通过相同的路程，所用时

5、间少的物体速度大.()速度大的物体通过的位移一定大，速度小的物体通过的位移一定小.()(3)两物体的速度分别是匕=2 m/s,畛=-3 ra/'s,则它们的大小关系为匕)% ()物体的瞬时速度总为零，则平均速度一定为零.()物体的平均速度为零，则物体一定处于静止状态.()物体运动的速率越大，一定时间内位移一定越大.()答案：X X X J X (6)X【教材解疑】(第24页)思考与讨论平均速度描述物体在一段时间内运动的平均快慢程度及方向.那么，怎样描述物体在某 一时刻运动的快慢和方向呢？问题解答：为了使描述精确些，可以把/取得小一些，物体在从£到t+At这样一个 较小的时间间

6、隔内，运动快慢的差异也就小一些.越小，运动的描述就越精确.当£非A x常非常小时，运动快慢的差异可以忽略不计，此时，我们就把大叫作物体在时刻t的瞬时速 度，速度方向就是该时刻的运动方向.课堂探究主题一速度比较物体运动快慢的方法：相同的时间比较位移.相同位移比较所用的时间.【问题探究】探究点速度甲乙(1)甲图中30 min内自行车行驶了 8 km、汽车行驶了 50 km,应该如何比较它们运动的 快慢呢？(2)乙图中百米赛跑，优秀运动员跑10 s,而某同学跑13.5 s,应该如何比较他们运动 的快慢呢？提示：(1)甲图中汽车运动得快，相同时间内位移大.(2)乙图中优秀运动员运动的快，相同

7、位移内时间短.(l)v不仅表示运动的快慢，同时也表示运动的方向: (2)单位换算关系：1 m/s=3. 6 km/h【探究总结】1 .速度是矢量，既有大小又有方向，速度的大小在数值上等于单位时间内物体位移的大小，方向即物体的运动方向.2 .速度是描述物体运动快慢的物理量，也叫物体位置的变化率，速度越大，表示物体运 动得越快，其位置变化得也就越快.A VA vA v3 .定义式尸=官的理解：公式/=宜中的Ax是物体运动的位移，不是路程.v=W?是 速度的定义式，不是决定式，不能认为/与位移成正比、与时间成反比.【典例示范】例1通过测量可得到摩托车、动车、小轿车的位置变化情况如表所示.初位置/m经

8、过时间/s末位置/mA.摩托车沿平直道路行驶05100B.动车沿平直道路行驶08240C ,小轿车沿平直道路行驶500301 250比较摩托车、动车、小轿车，谁的位移最大？谁的位置变化最快？谁的速度最大?解析：摩托车、动车、小轿车的位移分别为：100 m、240 m、750 m.摩托车、动车、小轿车的速度分别为：20 m/s. 30 m/s. 25 m/s.答案：小轿车的位移最大，动车的位置变化最快，即动车的速度最大.-3 -2 -1 012 3 4 5 6 A/m训练1 一物体沿直线从月匀速运动到8用时2. 5 s,则：(1)求物体从片运动到5的位移.(2)求物体匀速运动的速度.解析：(1)

9、物体从月运动到6时，x= (-2) m3 m=-5 m,位移方向沿x轴负方向. L(2)由速度定义式：v=-=yz m./s = -2 m/st方向沿x轴负方向.答案：(1)5 m,沿x轴负方向(2)2 m/s,沿*轴负方向主题二平均速度和瞬时速度【问题探究】探究点1平均速度某同学百米比赛用时12 s,前2 s内的位移为12叫第2个2 s内位移为14 m,第3个 2 s内位移为16 m,第4个2 s内位移为19 m,第5个2 s内位移为20如 第6个2 s内位 移为19 m.(1)请计算上述6个时间间隔内的平均速度，并说明哪段时间运动得最快.(2)我们能用平均速度精确描述物体的运动情况吗？为什

10、么？(3)通过以上数据，你能知道这个同学的“起跑速度”“冲刺速度”以及“任意时刻的速 度”吗？提示：(1)第1个2 s内=詈=6 m/s,第2个2 s内7=譬=7 m/s,第3个2 Z sZ s,16 mf .人 r u 19 nle l /A . 20 m 八s 内% =8 m/s,第 4 个 2 s 内匕=9. 5 m/s,第 5 个 2 s 内匕=10 m/ S/ S/ S 19 mis,第 6 个 2 s 内 / ="7=9. 5 m/s.乙s第5个2 s内运动得最快.(2)不能，平均速度仅能反映一段时间或一段位移内的大体运动情况，不能描述每个时刻 如何运动.(3)不能.探究

11、点2瞬时速度在国外，一位女士由于驾车超速而被警察拦住，警察走过来对她说：“太太，您刚才的车 速是100 km/h,超过限速80 km/h的规定！”这位女士反驳说：“不可能!我才开了 7分钟， 还不到一个小时，怎么可能走了 100 km呢？ ”“太太，我的意思是，如果您继续像刚才那样 开车，在下一个小时内，您将驶过100 km. M女士笑了，“这不会，因为再走20 km,我就到 家了，根本不需要开100 km."(1)从物理学角度看，这位女士没有认清哪个物理概念？(2)平均速度和瞬时速度有什么不同？提示：(1)由题意可知，超速应是任意时刻超过100 km/h,故该女士没有认清瞬时速度的

12、 概2、心心)平均速度是物体在单位时间内通过的路程.而瞬时速度是指物体在某一时刻或某一位 置上的速度.【探究总结】1.平均速度与瞬时速度的区别和联系平均速度瞬时速度区 别定义运动物体的位移与所用时间的 比值运动物体在某一时刻或某一位置的速 度物理意义粗略描述物体运动的快慢精确描述物体运动的快慢方向与Ax方向一致与某时刻或某位置运动方向一致联系(1)瞬时速度可看做当下很小很小时，A t内的平均速度；(2)在匀速直线运动中，瞬时速度和平均速度始终相同2 .平均速度与平均速率的比较定义：平均速度=褊；平均速率=端.(2)标矢性：平均速度是矢量，有方向：平均速率是标量，无方向.(3)联系：平均速度的大

13、小一般小于平均速率，只有在单方向直线运动中，平均速度的大 小才等于平均速率.(1)平常我们所说的速度既可能是平均速度，也可能是瞬时速度，要根据上、下文来判断.(2)瞬时速度大的物体，其平均速度不一定大.【典例示范】例2下而几个速度中属于平均速度的是()A.子弹射出枪口的速度是800 m/sB.子弹以790 m/s的速度击中目标C.汽车通过站牌时的速度是72 km/hD.小球第3秒内的速度是5 m/s解析：子弹射出枪口的速度和击中目标的速度对应的都是某一位置，是时刻，A、B错误: 汽车通过站牌时的速度对应的是站牌所在位置，为瞬时速度，C错误：小球第3秒内的速度对 应的是一段时间间隔，为平均速度，

14、D正确.答案：D判断瞬时速度和平均速度的方法(1)从时间上看，与时刻对应的是瞬时速度，与时间对应的是平均速度. 从空间上看，与位置对应的是瞬时速度，与位移对应的是平均速度.例3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 m和200 m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10.38n）/sC.博尔特在200米比赛中的平均速度是10.35in/sD.博尔特在200米比赛中的平均速率是10.35 m/s解题指导：第一步：抓关键点100 m比赛跑道是直线，

15、位移大小=路程= 100 m200 m比赛跑道一部分为弯道，位移大小路程=200 m获取信息本方法.6040第二步：找突破口平均速度=黯，平均速率=器解析：100 m比赛中，位移大小和路程都等于100 m,平均速度的大小和平均速率相等， 即匕=7嚓 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, 9. 63故平均速率k=渭 m/s = 10. 35 m/s且大于平均速度的大小，故C错、D对.1 y 答案：C方法技巧平均速度的计算方法 A x平均速度对应一段时间或一段位移，对于一般的变速运动，根据定义式，=三求解是基2018年3月16日18

16、日，以“绿色出行 安全交通”为主题的第12届山东国际电动车 新能源汽车展览会在济南国际会展中心隆重举行.某新能源汽车在平直的公路上启动后在第1 0 s末速度表的指针指在如图所示的位置，前10 s内汽车运动的距离为150 m.下列说法中 正确的是（）A.第10 s末汽车的瞬时速度大小是70 m/sB.第10 s末汽车的瞬时速度大小是70 km/hC.第10 s内汽车的平均速度大小是70 m/sD.前10 s内汽车的平均速度大小是35 m/s解析：汽车的速度表每时每刻都在变化，故速度表显示的是瞬时速度：汽车在10 s内通 过的位移与所用时间10 s的比值，就是汽车在10 s内的平均速度.汽车速度表

17、指示的是瞬 时速度，故图中所示为10 s末的瞬时速度：故第10 s末汽车的瞬时速度大小是70 km/h：故 A错误，B正确；由于不知道第10 s内的运动位移，故无法确定第10 s内的平均速度；故C 错误；前10 S的平均速度片=：=15 m/s：故D错误；故选B.答案：B主题三 实验：测量纸带的平均速度和瞬时速度1 i则量平1匀速度(；)'在如图中选取纸带上一点为起始点0,后面每5个点取一个计数点，分别用数字1、2、 3、标出这些计数点.0 11 111A.t11 |31 , 1 一 1 . 1.D E(HA/=O.l s>|测量各计数点到起始点0的距离*,记录在表1中：计算两相

18、邻计数点间的位移Ax，同时记录对应的时间Ar：(4)根据和计算纸带在相邻计数点间的平均速度kA t表1手拉纸带的位移和平均速度位置01234 -v/mA x/m t/sv/(m s ')打点计时器测速度的原理.打点计时器在通过它的纸带上，每隔一段相等的时间，打点记录相应的位移，用刻度尺A x测出两点间的距离4x.则速度v=；.2.测量瞬时速度从纸带起始点0算起，后而每3个点取一个计数点：-d02345DEFG:10.06 s *|(2)测量各计数点到起始点0的距离x,记录在表2中：(3)计算两相邻计数点间的位移牙,同时记录对应的时间At：(4)根据Ax和算出的速度值就可以代表在Ax这一

19、区间内任意一点的瞬时速度.将 算出的各计数点的速度值记录在表2中.表2手拉纸带各计数点的瞬时速度位置0123456 -v/mA x/mA f/sv/ (m s ')(5)在方格纸上建立直角坐标系，根据自己算出的手拉纸带的八£数据，在坐标系中描 点，练习画v - 2图像.【典例示范】例4 2019 肇庆高一检测打点计时器接(选填“交流”或“直流”)电源, 当频率是50 Hz时，打点计时器每隔 秒打一个点.(2)电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，根据打点计时器打出的纸带，我们 可以从纸带上直接得到的物理量是()A.时间间隔B.位移C.平均速度D.瞬时速度(3)关于打点计

20、时器的使用说法正确的是()A.电磁打点计时器使用的是10 V以下的直流电源B.在测量物体速度时，先让物体运动，后接通打点计时器的电源C.使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小D.纸带上打的点越密，说明物体运动的越快(4)在“练习使用打点计时器”的实验中，某同学选出了一条清晰的纸带，如图所示，是 小车拖动纸带用打点计时器打出的一条纸带，A. B、C、D、反R G为我们在纸带上所选的计 数点，相邻计数点间的时间间隔为0.1 s.试求：求劭、，尸两个过程的平均速度.7此=m/s：飞行 m/s.(结果保留两位有效数字)3.87L40L90 i 238 . 2.883.39解析：(1)打点计时器所用电

21、源为交流电，频率为50 Hz,周期为0.02 S,打点计时器每 隔0.02 S打一个点.(2)电磁打点计时器在随物体一起运动的纸带上每隔0. 02 s打下一个点，点的间隔就反 映了物体的位置变化情况，所以可以从纸带上直接得到位移，通过数点的多少可以得到运动 的时间间隔.平均速度和瞬时速度都不能直接得到.故选A、B.(3)电磁打点计时器使用的是低压交流电，A错误：在测量物体速度时，先接通打点计时 器的电源，打点稳定后，再让物体运动，B错误：使用的电源频率越高，周期越小，打点的时 间间隔就越小，C正确：纸带上打的点越密，说明相同时间内物体的位移越小，物体运动的越 慢，D错误.故选C.初段的平均速度

22、为：-=泮=(1.9。;：广10.1n/s=o.2i m/s：8段的平均速 Z 1Z A U. i度为:m./s = 0. 31 m/s._ (2. 88 + 3. 39)X10"=行=2X0. 1答案：(1)交流 0.02 (2)A、B (3)C (4)0.21 0.31A x(1)利用平均速度的定义式丫=匚二计算纸带的平均速度，其中位移4x用刻度尺测量，时 间4t由纸带上点的间隔读出.(2)点迹密集，说明相同时间内的位移小，则纸带的运动慢，即速度较小.如果图像是直 线，要求尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点应大致均匀分布在直线两侧.例5如图所示是用打点计时器测小车瞬时速度时得

23、到的一条纸带的一部分，从0点开始 按照打点的先后依次标为0、1、2、3、4、5、6,现在量得0、1间的距离*=5.18 cm, 1、 2间的距离至=4.40 cm, 2、3间的距离%=3. 62 cm, 3、4间的距离用=2. 78 cm, 4、5间 的距离用=2.00 cm, 5、6间的距离改=L 22 cm.(每0.02 s打一次点).3<98765432 I 0 (根据上面的记录，计算打点计时器在打1、2、3、4、5点时的速度并填在表中.位置12315v/(m s ')根据(1)中表格，在下图中画出小车的速度一时间图像，并说明小车速度变化的特点.解析：(1)某点的瞬时速度可

24、用包含该点的一段位移内的平均速度表示，相邻两计数点的 时间间隔2X0.02 s=0.04 s,则打1点时/=券=1.2。皿&打2点时: = 1.00 m/s；打3点时：匕=与三=0.80 m/s：打4点时：匕=弁上=0.60 m/s：打5点时:1=。 40 m/s.乙r将数值填入表格中:v/ (m s ')(2)描点并连线得小车的速度一时间图像，如图所示.由图像可知，小车速度逐渐减小.M 0.08 0.12 0.160.20/s答案：见解析主题四速度一时间图像(1)不要把x - t图像、v - t图像误认为是质点的运动多心迹.(2)x - t图像、v - t图像.【问题探究】探

25、究点V-匕图像的应用如图所示是一个物体运动的V - £图像，从以下三个方面说明它的速度怎样变化.(1)物体是从静止开始运动还是具有一定的初速度？(2)运动的方向是否变化？(3)速度的大小是否变化？怎样变化？提示：(1)由图像知，2=0时，/工0,说明物体具有一定的初速度.(2)在0久内，物体速度为正值，说明物体沿正方向运动，a时刻以后，物体速度为负 值，说明物体沿负方向运动，所以物体运动方向发生了变化.(3)速度大小发生了变化.0七内速度增大，七内物体做匀速运动，左a内物体做减 速运动，益时刻以后，物体反向加速运动.【探究总结】1 .由图像能看出每一时刻对应的瞬时速度.瞬时速度为正，

26、说明物体沿选定的正方向运 动，如图中的1、4、5图线：瞬时速度为负，说明物体沿与选定的正方向相反的方向运动， 如图中的2、3图线.2 .截距r-2图像在纵釉上的截距表示初始时刻物体的瞬时速度，横轴截距表示物体速度为零的 时刻.3 .图线交点：两条图线相交，交点表示两物体此时的瞬时速度相同.【典例示范】例6 2019 湖南邵阳高一期中如图所示，左图为甲、乙两质点的 £图像，右图是 在同一直线上运动的物体丙、丁的位移图像.下列说法中正确的是（）A.质点甲、乙的速度相同B.不管质点甲、乙是否从同一地点开始运动，它们之间的距离一定越来越大C.丙的出发点在丁前面的益处D.丙的运动速率大于丁的运

27、动速率解析：由左图可知，甲、乙两质点的速度大小都是2 ni/s,但甲的速变沿正方向，乙的速 度沿负方向，说明两质点的速度方向相反，由于速度是矢量，则质点甲、乙的速度不同，故A 错误；由于甲、乙出发点的位置关系未知，无法判断它们之间的距离如何变化，故B错误； 由右图看出丙从距原点正方向上M处出发沿正方向做匀速直线运动，丁从原点出发沿同一方 向做匀速直线运动，因此丙的出发点在丁前面的益处，故C正确：丙图线的斜率小于丁图线 的斜率，则丙的运动速率小于丁的运动速率，故D错误.故选C.答案：C训练3 （多选）如图为一物体做直线运动的速度一时间图像，在整个运动过程中，下列说 法正确的是（）A. 6。段和段

28、的运动方向相反B.段和正段的运动方向相反C.物体在。点速度为0,此后运动方向改变D.四段物体静止解析：物体在020 s内的速度均为正值，运动方向不变，物体在点速度为0,此后运 动方向改变，故选项A错误，选项B、C正确：相段物体的速度为v=5 m/s,选项D错误.答案：BC课堂达标1 . 2019 江苏扬州高一月考关于速度的描述，图中说法正确的是（）京沪高速铁路测试时的列车 最高时速可达484 km/h.指的是瞬时速度电动自行车限速20km/h. 指的是平均速度AB子冲射出枪口时的速度为冲剌速度为10 n次50） m氏指的是平均速度指的是平均速度CD解析：列车的最高时速指的是在安全情况下所能达到

29、的最大速度，为瞬时速度，故A正 确；电动自行车限速20 km/h,限制的是瞬时速度，不是平均速度，故B错误；子弹射出枪口 时的速度与枪口这一位置点对应，为瞬时速度，故C错误；运动员的百米冲刺速度为10 m/s, 冲刺速度指的是瞬时速度，故D错误.故选A.答案：A2 .2019 福建宁德高一期中在一次野外活动中，甲、乙两位同学同时从营地月出发， 沿各自的路线搜寻目标，要求同时到达营地5,轨迹如图所示.下列说法正确的是（）A.甲、乙两位同学的平均速率相等8 .甲、乙两位同学的平均速度大小相等C.甲同学的平均速度大于乙同学的平均速度D.在任意时刻，甲同学的瞬时速度都大于乙同学的瞬时速度解析：由图看出，二者的路程不同，时间相同，则平均速率不同，故A错误：甲、乙两 人起点都在月点，终点都在6点，则位移相同，所用时间相同，根据平均速度的公式可知， 平均速度一定相同，故B正确，C错误：无法确定二者瞬时速度的大小关系，