2024-2025學(xué)年高中物理第1章運(yùn)動的描述3運(yùn)動快慢與方向的描述-速度教案教科版必修1

PAGE7-運(yùn)動快慢與方向的描述——速度學(xué)習(xí)目標(biāo)知識脈絡(luò)(老師用書獨(dú)具)1.理解速度的概念，領(lǐng)悟其矢量性，知道速度的方向．2．理解平均速度和瞬時(shí)速度的概念，知道速度與速率的區(qū)分與聯(lián)系，并能進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算．(重點(diǎn))3．理解速度—時(shí)間圖像．(難點(diǎn))4．駕馭打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作原理，并能測平均速度．(難點(diǎn))一、速度1．定義：位移與發(fā)生這段位移所用時(shí)間的比值，叫做速度.2．表達(dá)式：v＝eq\f(Δx,Δt).3．單位：米每秒，符號是m/s或m·s－1.1m/s＝3.6km/h.4．矢量性：速度是矢量，速度的方向就是物體運(yùn)動的方向．5．物理意義：表示物體運(yùn)動的快慢和方向．二、平均速度和瞬時(shí)速度1．平均速度(1)定義：在變速直線運(yùn)動中，位移Δx跟發(fā)生這段位移所用時(shí)間Δt的比值叫做變速直線運(yùn)動的平均速度．(2)公式：eq\x\to(v)＝eq\f(Δx,Δt).(3)物理意義：粗略地描述物體運(yùn)動的快慢．(4)矢量性：平均速度既有大小又有方向，是矢量，其方向與一段時(shí)間Δt內(nèi)發(fā)生的位移的方向相同．2．瞬時(shí)速度(1)定義：物體在某一時(shí)刻或某一位置的速度稱為瞬時(shí)速度．(2)物理意義：描述物體在某一時(shí)刻(或某一位置)運(yùn)動的快慢和方向．3．速率和速度的區(qū)分(1)速率：瞬時(shí)速度的大小稱為瞬時(shí)速率，簡稱速率．(2)速度與速率的區(qū)分：速度是矢量，速率是標(biāo)量；速率只反映物體運(yùn)動的快慢，而速度卻同時(shí)反映運(yùn)動的快慢和運(yùn)動的方向．三、速度—時(shí)間圖像1．定義：以速度為縱軸，時(shí)間為橫軸，建立一個(gè)平面直角坐標(biāo)系，在該坐標(biāo)系中畫出物體的速度v隨時(shí)間t改變關(guān)系的圖像．2．勻速直線運(yùn)動的速度—時(shí)間圖像如圖所示，是一條平行于時(shí)間軸的直線．3．利用速度—時(shí)間圖像求位移勻速直線運(yùn)動的速度—時(shí)間圖像與t軸所圍的矩形的“面積”表示物體對應(yīng)時(shí)間內(nèi)的位移．1．思索推斷(1)由公式v＝eq\f(Δx,Δt)知，運(yùn)動物體的位移Δx越大，速度越大． (×)(2)瞬時(shí)速度是運(yùn)動時(shí)間Δt→0時(shí)的平均速度． (√)(3)物體的平均速度為零，則物體肯定處于靜止?fàn)顟B(tài)． (×)(4)子彈以速度v從槍口射出，v指瞬時(shí)速度. (√)(5)v-t圖像就是物體運(yùn)動的軌跡． (×)2．某質(zhì)點(diǎn)沿始終線做單向運(yùn)動，在第1s內(nèi)通過的位移為2m，第2s內(nèi)通過的位移為4m，第3s內(nèi)通過的位移為6m，則質(zhì)點(diǎn)前2s的平均速度為________m/s，后2s內(nèi)的平均速度為______m/s；3s內(nèi)的平均速度為________________m/s.[答案]3541．對公式v＝eq\f(Δx,Δt)的理解(1)速度采納比值定義法，不能說v與Δx成正比．Δx大，僅指物體的位置改變量大．位移大，速度不肯定大；當(dāng)物體位置改變快時(shí)，速度才大．(2)式中Δx是位移不是路程，Δx與Δt具有對應(yīng)性．2．速度是矢量(1)速度既有大小，又有方向，是矢量．瞬時(shí)速度的方向就是物體此時(shí)刻的運(yùn)動方向．(2)比較兩個(gè)速度是否相同時(shí)，既要比較其大小是否相等，又要比較其方向是否相同．3．路程與速度的關(guān)系(1)物體在某一階段的路程為零時(shí)，物體的速度肯定為零．(2)物體在某一階段的路程不為零時(shí)，由于位移可能為零，也可能不為零，所以物體的速度可能為零，也可能不為零．(3)留意：①這里的速度指運(yùn)動物體的位移與所用時(shí)間的比值，而不再是初中所學(xué)的路程與時(shí)間的比值．②兩種速度的定義并不沖突，因?yàn)槌踔兄惶接憚蛩僦本€運(yùn)動，不關(guān)注運(yùn)動方向，路程即位移大?。纠?】(多選)甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)在同始終線上勻速運(yùn)動，設(shè)向右為正，甲質(zhì)點(diǎn)的速度為2m/s，乙質(zhì)點(diǎn)的速度為－4m/s，則可知()A．乙質(zhì)點(diǎn)比甲質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動得快B．因?yàn)椋?>－4，所以甲質(zhì)點(diǎn)的速度大于乙質(zhì)點(diǎn)的速度C．這里的正、負(fù)號的物理意義是表示運(yùn)動的方向D．若甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)同時(shí)由同一點(diǎn)動身，則10s后甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)相距60m思路點(diǎn)撥：①由速度大小推斷運(yùn)動快慢．②利用v＝eq\f(Δx,Δt)的變形式Δx＝v·Δt求位置改變．ACD[因?yàn)樗俣仁鞘噶?，所以其正、?fù)號表示物體的運(yùn)動方向，C正確；速度是矢量，比較大小時(shí)看肯定值，A正確，B錯(cuò)誤；甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)在同始終線上沿相反方向運(yùn)動，10s后的距離等于兩者位移之和，計(jì)算可得D正確．]速度矢量性的應(yīng)用(1)速度是矢量，做直線運(yùn)動的物體的速度可用正、負(fù)號表示其運(yùn)動的方向，速度的方向與正方向相同時(shí)取正值，相反時(shí)取負(fù)值．(2)物體做直線運(yùn)動時(shí)，一般規(guī)定速度的正方向與位移的正方向相同，即在同一坐標(biāo)系中同時(shí)分析速度和位移的問題．eq\x([跟進(jìn)訓(xùn)練])1．下列關(guān)于速度的說法正確的是()A．由v＝eq\f(Δx,Δt)知，v與Δx成正比，與Δt成反比B．速度大小不變的運(yùn)動是勻速直線運(yùn)動C．因?yàn)?>－3，所以2m/s>－3m/sD．速度的方向與物體運(yùn)動的方向一樣D[v是按比值定義法定義的物理量，v與Δx、Δt無關(guān)，A錯(cuò)誤；勻速直線運(yùn)動是速度的大小和方向都不變的運(yùn)動，B錯(cuò)誤；速度是矢量，正、負(fù)號表示方向，肯定值表示大小，C錯(cuò)誤；速度的方向與物體運(yùn)動的方向一樣，D正確．]平均速度和瞬時(shí)速度1．平均速度與瞬時(shí)速度的區(qū)分與聯(lián)系平均速度瞬時(shí)速度區(qū)別定義運(yùn)動質(zhì)點(diǎn)的位移與所用時(shí)間的比值運(yùn)動質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻或某一位置的速度物理意義粗略描述物體運(yùn)動，和時(shí)間、位移對應(yīng)精確描述物體運(yùn)動，和時(shí)刻、位置對應(yīng)方向與位移方向一樣與某時(shí)刻或某位置運(yùn)動方向一樣聯(lián)系(1)瞬時(shí)速度可看做當(dāng)Δt→0時(shí)，Δt內(nèi)的平均速度(2)勻速直線運(yùn)動中，瞬時(shí)速度和平均速度相同(3)兩者的求解公式都為v＝eq\f(Δx,Δt)2.平均速度的兩種常見錯(cuò)誤(1)認(rèn)為平均速度就等于速度的平均值，即eq\x\to(v)＝eq\f(v1＋v2,2)(v1、v2分別是物體的初、末速度)．事實(shí)上這個(gè)式子對于極個(gè)別的運(yùn)動適用，但對于一般的直線運(yùn)動和曲線運(yùn)動是不適用的．(2)認(rèn)為平均速度大小等于平均速率．在計(jì)算平均速度時(shí)，用路程與時(shí)間的比值去求解．而事實(shí)上平均速度必需依據(jù)其定義用位移與時(shí)間的比值去求解，并且必需強(qiáng)調(diào)針對的是哪段位移(或哪段時(shí)間)．【例2】一輛汽車從甲地沿平直的馬路以v1＝36km/h的速度經(jīng)過2h到達(dá)乙地，休息了4h后，又沿原路返回，以v2＝54km/h的速度運(yùn)動了3h越過甲地到達(dá)丙地．求全程的平均速度和平均速率．思路點(diǎn)撥：物體的運(yùn)動過程如圖所示：[解析]汽車全程的位移大小為x＝v2t2－v1t1＝54×3km－36×2km＝90km，全程所用時(shí)間為t＝2h＋4h＋3h＝9h，故平均速度大小eq\x\to(v)＝eq\f(Δx,Δt)＝eq\f(90,9)km/h＝10km/h，方向是由甲地指向丙地；汽車全程的路程：s＝v2t2＋v1t1＝54×3km＋36×2km＝234km，所以平均速率為v′＝eq\f(s,t)＝eq\f(234,9)km/h＝26km/h.[答案]平均速度大小為10km/h，方向是由甲地指向丙地平均速率為26km/h平均速度的“對應(yīng)性”物體做變速運(yùn)動時(shí)，在不同階段上的平均速度一般不同，因此在求平均速度時(shí)肯定要明確所求的是哪一個(gè)時(shí)間段內(nèi)的平均速度，要緊扣平均速度的定義．eq\x([跟進(jìn)訓(xùn)練])2．物體沿始終線運(yùn)動，先以5m/s的速度運(yùn)動一段時(shí)間，接著以2m/s的速度運(yùn)動相等的時(shí)間，其整個(gè)過程的平均速度為v1；若該物體以5m/s的速度運(yùn)動一段位移，接著以2m/s的速度運(yùn)動相等的位移，其平均速度為v2.則v1、v2的大小關(guān)系是()A．v1>v2 B．v1<v2C．v1＝v2 D．不確定A[(1)物體的總位移為：x＝5t＋2t＝7t，則全程的平均速度為：v1＝eq\f(x,2t)＝eq\f(7t,2t)＝3.5m/s.(2)全程的運(yùn)動時(shí)間為：t′＝eq\f(x′,5)＋eq\f(x′,2)＝eq\f(7x′,10)，則全程的平均速度為：v2＝eq\f(2x′,t′)＝eq\f(2x′,\f(7x′,10))＝eq\f(20,7)m/s.故v1>v2；故選A.]速度—時(shí)間圖像由v-t圖像可以得到的信息1．確定物體在各時(shí)刻的速度大小和方向，正值說明速度沿正方向，負(fù)值則相反．2．確定物體各時(shí)間段內(nèi)速度大小改變的趨勢，是增大還是減?。?．v-t圖像與時(shí)間軸圍成的面積表示某段時(shí)間內(nèi)的位移．【例3】某物體的運(yùn)動規(guī)律如圖所示，下列說法中正確的是()A．物體在第1s末運(yùn)動方向發(fā)生改變B．第2s內(nèi)、第3s內(nèi)的速度方向是相同的C．物體在第2s內(nèi)返回動身點(diǎn)，向反方向運(yùn)動D．在這7s內(nèi)物體做往復(fù)運(yùn)動思路點(diǎn)撥：①速度v的正、負(fù)表示運(yùn)動方向與正方向同向還是反向．②在v-t圖中t軸上方v為正、下方v為負(fù)．D[物體在第1s末運(yùn)動方向沒有發(fā)生改變，A錯(cuò)；第2s內(nèi)、第3s內(nèi)的速度方向是相反的，B錯(cuò)；物體在第2s內(nèi)位移變大，向正方向運(yùn)動，C錯(cuò)；整個(gè)過程中物體做的是往復(fù)運(yùn)動，D正確．]對v-t圖像的解讀(1)圖像的拐點(diǎn)處速度方向一般沒有改變，只是大小改變狀況不一樣了，比如由加速運(yùn)動變?yōu)闇p速運(yùn)動，或者變?yōu)閯蛩龠\(yùn)動，或者變?yōu)楦斓募铀龠\(yùn)動．(2)圖像與t軸相交，說明速度減小到0后又反向增大，即交點(diǎn)對應(yīng)的時(shí)刻為速度方向改變的時(shí)刻．eq\x([跟進(jìn)訓(xùn)練])3．(多選)物體做直線運(yùn)動，其v-t圖像如圖所示．下列說法中正確的是()A．0～2s內(nèi)汽車的速度方向沿正向，且速度漸漸增大B．2～4s內(nèi)的位移為4mC．第1s末與第3s末的速度方向不同D．5s時(shí)物體又回到了初始位置AB[0～2s內(nèi)汽車的速度為正，說明方向沿正向，由圖知速度漸漸增大，A正確.2～4s內(nèi)汽車做勻速運(yùn)動，位移x＝vt＝4m，B正確．全過程的速度都為正值，說明速度的方向始終沿著正方向，C錯(cuò)誤.5s時(shí)物體的速度為零，在此之前物體始終沿同一個(gè)方向運(yùn)動，故全過程的位移肯定不為零，D錯(cuò)誤．]1．(多選)下列說法中的“快”，哪些不是指速度較大()A．從高速馬路走，行駛比較快B．劉翔的起跑是競賽選手中最快的C．運(yùn)用ABS技術(shù)，汽車能很快停下來D．某客機(jī)能在20000m高空中飛行得很快BC[B、C選項(xiàng)指時(shí)間短，而不表示運(yùn)動的快慢．故選項(xiàng)B、C正確．]2．如圖所示是高速馬路旁的交通標(biāo)記，圖中的“100”表示小汽車必需限制在100km/h內(nèi)行駛，“杭州88km”表示到杭州還有88km.“100km/h”和“88km”分別指()A．瞬時(shí)速度，位移B．瞬時(shí)速度，路程C．平均速度，位移D．平均速度，路程B[交通標(biāo)記里的限速標(biāo)記是每一時(shí)刻的速度均不能超過該速度，故為瞬時(shí)速度；里程88km指的是行駛路程，B項(xiàng)正確．]3．(多選)關(guān)于速度的定義式v＝eq\f(Δx,Δt)，以下敘述正確的是()A．物體做勻速直線運(yùn)動時(shí)，速度v與運(yùn)動的位移Δx成正比，與運(yùn)動時(shí)間Δt成反比B．速度v的大小與運(yùn)動的位移Δx和時(shí)間Δt都無關(guān)C．此速度定義式適用于任何運(yùn)動D．速度是表示物體運(yùn)動快慢及方向的物理量BCD[v＝eq\f(Δx,Δt)是計(jì)算速度的公式，適用于任何運(yùn)動，C對；此式只說明速度可用位移Δx除以時(shí)間Δt來獲得，并不是說v與Δx成正比，與Δt成反比，A錯(cuò)，B對；速度的大小表示物體運(yùn)動的快慢，方向表示物體的運(yùn)動方向，D對．]4．用同一張底片對著小球運(yùn)動的路徑每隔eq\f(1,10)s拍一次照，得到的照