第3節(jié)

位置變化快慢的描述---速度第一章

運(yùn)動(dòng)的描述人教版（2019）必修第一冊(cè)

導(dǎo)入新課

生活和科學(xué)研究中經(jīng)常需要知道物體運(yùn)動(dòng)的快慢和方向，你還記得初中是怎樣描述物體運(yùn)動(dòng)快慢的嗎？運(yùn)動(dòng)員在比賽中的不同時(shí)段，運(yùn)動(dòng)的快慢一樣嗎？物理觀念1.?建立基礎(chǔ)概念?：理解速度的物理意義，知道速度是描述物體位置變化快慢的物理量，建立速度的概念模型。?2.形成觀念：區(qū)分平均速度和瞬時(shí)速度，能解釋兩者在描述運(yùn)動(dòng)時(shí)的差異，形成對(duì)運(yùn)動(dòng)的科學(xué)認(rèn)知。科學(xué)思維1.?模型構(gòu)建與分析?：

通過類比（如比較物體運(yùn)動(dòng)快慢的方法）和邏輯推理，歸納出速度的定義，培養(yǎng)建立物理模型的能力。2.?邏輯推理與問題解決?：能用極限思想理解瞬時(shí)速度的概念，體會(huì)從平均速度到瞬時(shí)速度的科學(xué)抽象過程，發(fā)展科學(xué)推理能力。

學(xué)習(xí)目標(biāo)科學(xué)探究1.?實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作?：通過實(shí)驗(yàn)（如用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度、用光電門測(cè)量瞬時(shí)速度等），探究物體運(yùn)動(dòng)速度的測(cè)量方法，經(jīng)歷提出問題、設(shè)計(jì)方案、收集數(shù)據(jù)、分析結(jié)論的探究過程。2.?數(shù)據(jù)分析與驗(yàn)證?：能對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和誤差分析，培養(yǎng)實(shí)證意識(shí)和科學(xué)探究能力。3.?合作探究能力?：在小組實(shí)驗(yàn)中協(xié)作設(shè)計(jì)方案，交流討論結(jié)論，提升科學(xué)探究的規(guī)范性科學(xué)態(tài)度與責(zé)任1.?培養(yǎng)社會(huì)意識(shí)：

認(rèn)識(shí)速度概念在生活中的應(yīng)用（如交通限速、運(yùn)動(dòng)競(jìng)技中的速度分析），體會(huì)物理知識(shí)的實(shí)際價(jià)值，增強(qiáng)將科學(xué)知識(shí)服務(wù)于社會(huì)的意識(shí)。2.?科學(xué)態(tài)度：在探究過程中保持好奇心和求知欲，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

學(xué)習(xí)目標(biāo)

重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)1.理解平均速度與瞬時(shí)速度的區(qū)別和聯(lián)系。2.理解平均速度和平均速率的區(qū)別。難點(diǎn)1.理解計(jì)時(shí)點(diǎn)與計(jì)數(shù)點(diǎn)的區(qū)別以及比值定義法。2.瞬時(shí)速度概念的形成與瞬時(shí)速度的計(jì)算方法。1.速度2.平均速度和瞬時(shí)速度3.

測(cè)量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度4.速度—時(shí)間圖像5.借助傳感器與計(jì)算機(jī)測(cè)速度6.課堂總結(jié)7.練習(xí)與應(yīng)用8.提升訓(xùn)練

學(xué)習(xí)內(nèi)容第3節(jié)

位置變化快慢的描述---速度一、速度第3節(jié)

位置變化快慢的描述---速度一、速度1.運(yùn)動(dòng)員在50m或100m比賽過程中，運(yùn)動(dòng)員同時(shí)出發(fā)，經(jīng)過長(zhǎng)短相同的路徑，不同時(shí)到達(dá)終點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)員的位移相同嗎？回顧初中學(xué)習(xí)的知識(shí)，你認(rèn)為他們什么不一樣？2.有兩輛車從同一地點(diǎn)同時(shí)沿直線出發(fā)，一輛向東開，一輛向南開，若碼表數(shù)值都是20km/h，你認(rèn)為它們的運(yùn)動(dòng)相同嗎？位置變化相同嗎？3.有兩輛車從同一地點(diǎn)同時(shí)出發(fā)，經(jīng)過長(zhǎng)短不同的路徑，同時(shí)到達(dá)一個(gè)終點(diǎn)，這段時(shí)間內(nèi)兩輛車位置變化的快慢相同嗎？4.通過以上三點(diǎn)的分析，想想我么應(yīng)如何定義速度呢？一、速度

2.速度的矢量性(1)速度既有大小,又有方向,是矢量,方向與Δx的方向相同。(2)在一維坐標(biāo)系中,速度方向可用帶正、負(fù)號(hào)的數(shù)值表示,正號(hào)表示與規(guī)定的正方向相同,負(fù)號(hào)表示與規(guī)定的正方向相反。一、速度

一、速度1.比值定義法:用兩個(gè)基本的物理量的“比”來(lái)定義一個(gè)新的物理量的方法。如速度、壓強(qiáng)、密度等。2.比值定義法的特點(diǎn):比值定義法定義的物理量往往不隨定義所用的物理量的大小、有無(wú)而改變。一、速度【例1】(多選)甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)在同一直線上做勻速運(yùn)動(dòng),取向右為正方向,甲的速度為2m/s,乙的速度為-4m/s,則可知A.乙的速度大于甲的速度B.因?yàn)?2>-4,所以甲的速度大于乙的速度C.這里正、負(fù)號(hào)的物理意義是表示質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向D.若甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)同時(shí)由同一點(diǎn)出發(fā),則10s后甲、乙相距60m【解析】速度是矢量,其正、負(fù)號(hào)表示質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向,比較速度大小只比較其絕對(duì)值,故A、C正確,B錯(cuò)誤;甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)在同一直線上由同一點(diǎn)出發(fā),向相反方向運(yùn)動(dòng),10s內(nèi)甲運(yùn)動(dòng)了20m,乙運(yùn)動(dòng)了40m,故10s后甲、乙相距60m,D正確。故選ACD.二、平均速度和瞬時(shí)速度第3節(jié)

位置變化快慢的描述---速度二、平均速度和瞬時(shí)速度生活中的速度大多都是時(shí)刻變化的,例如:運(yùn)動(dòng)員在比賽中的速度不可能時(shí)刻都是巔峰速度;開車出行時(shí),總會(huì)需要加速或是減速……那么我們?nèi)绾稳ッ枋鏊鼈冊(cè)谶@一個(gè)過程中運(yùn)動(dòng)的快慢呢?可以使用這個(gè)過程中的平均速度來(lái)粗略地描述物體運(yùn)動(dòng)的快慢,還可以用速度計(jì)測(cè)瞬時(shí)速度的大小顯示某一時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)快慢。二、平均速度和瞬時(shí)速度1.平均速度2.瞬時(shí)速度(1)物理意義:描述物體在時(shí)間Δt內(nèi)運(yùn)動(dòng)的平均快慢程度及方向。粗略地描述物體位置變化的快慢,與物體運(yùn)動(dòng)的路徑無(wú)關(guān)。

(3)方向:與這段時(shí)間內(nèi)的位移方向相同。

(2)方向:物體在該時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)方向。(3)物理意義:是精確地描述物體運(yùn)動(dòng)快慢和方向的物理量。二、平均速度和瞬時(shí)速度3.平均速度與瞬時(shí)速度的區(qū)別與聯(lián)系平均速度瞬時(shí)速度區(qū)別反映一段時(shí)間內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)的平均快慢程度和方向精確描述物體運(yùn)動(dòng)的快慢及方向?qū)?yīng)一段時(shí)間(位移)，是過程量對(duì)應(yīng)某一時(shí)刻(位置)，是狀態(tài)量方向與位移的方向相同，與運(yùn)動(dòng)方向不一定相同方向就是該時(shí)刻物體的運(yùn)動(dòng)方向，不一定與位移方向相同共同點(diǎn)都是矢量，單位都是m/s聯(lián)系瞬時(shí)速度就是平均速度在時(shí)間趨于零時(shí)的極限值二、平均速度和瞬時(shí)速度4.速率和平均速率(1)速率:瞬時(shí)速度的大小叫作速率,是一個(gè)標(biāo)量,沒有方向。一般汽車速度計(jì)顯示的是速率。(2)平均速率:物體通過的路程與通過這一路程所用時(shí)間的比叫作平均速率,在一般情況下平均速率并不等于平均速度的大小。二、平均速度和瞬時(shí)速度4.平均速度和平均速率的區(qū)別與聯(lián)系項(xiàng)目平均速度平均速率定義位移與時(shí)間的比值路程與時(shí)間的比值意義粗略描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的快慢和方向僅表示質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)快慢標(biāo)矢性矢量標(biāo)量聯(lián)系(1)都是描述物體運(yùn)動(dòng)快慢的物理量，單位相同(2)平均速度的大小一般小于平均速率，僅單向直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩者的大小才相等二、平均速度和瞬時(shí)速度

60km/h表示平均速度70km/h表示速率【思考與討論】2.有沒有瞬時(shí)速度與平均速度相同的運(yùn)動(dòng)?勻速直線運(yùn)動(dòng)二、平均速度和瞬時(shí)速度【例2】(2024·寧波市高一校考)關(guān)于速度,下列說(shuō)法中正確的是A.汽車速度計(jì)上顯示70km/h,指的是汽車一段行程中的平均速度B.某高速公路上的限速為120km/h,指的是平均速度C.子彈以900m/s的速度從槍口射出,指的是瞬時(shí)速度D.火車從杭州到北京的速度約為120km/h,指的是瞬時(shí)速度【解析】汽車速度計(jì)上顯示的速度是指汽車在某一時(shí)刻或者某一位置的速度大小,即為瞬時(shí)速度的大小,故A錯(cuò)誤;某高速公路上的限速指的是限制的瞬時(shí)速度,故B錯(cuò)誤;子彈射出槍口的速度,與槍口這一位置相對(duì)應(yīng),所以是瞬時(shí)速度,故C正確;火車從杭州到北京的速度與過程相對(duì)應(yīng),所以是平均速率,故D錯(cuò)誤。故選C.二、平均速度和瞬時(shí)速度

二、平均速度和瞬時(shí)速度

二、平均速度和瞬時(shí)速度

(2)若質(zhì)點(diǎn)前一半位移的平均速度為3m/s,后一半位移的平均速度為6m/s,求這段位移的平均速度大小。

三、

測(cè)量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度第3節(jié)

位置變化快慢的描述---速度三、

測(cè)量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度

三、

測(cè)量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度

位置01234…x/m

Δx/m

Δt/s

v/(m·s-1)

三、

測(cè)量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度三、

測(cè)量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度

三、

測(cè)量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度2.測(cè)量瞬時(shí)速度(2)計(jì)算紙帶上各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度,每隔相同的一段時(shí)間計(jì)算一次速度,并把數(shù)據(jù)記錄在下表中。位置0123456…x/m

Δx/m

Δt/s

v/(m·s-1)

三、

測(cè)量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度三、

測(cè)量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度【思考與討論】在實(shí)際測(cè)量中,是否所取的Δx越短越好呢?不是,如果所取兩點(diǎn)間的距離過小,測(cè)量位移時(shí)的誤差就會(huì)增大。所以,實(shí)際測(cè)量中要在測(cè)量點(diǎn)附近選擇合適的位移和時(shí)間,一般采用取計(jì)數(shù)點(diǎn)的方式。三、

測(cè)量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度【例5】在某次實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)選出了一條清晰的紙帶,并取其中的A、B、C、…七個(gè)點(diǎn)進(jìn)行研究,這七個(gè)點(diǎn)和刻度尺標(biāo)度對(duì)應(yīng)的位置如圖所示。(打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50Hz)(1)可求出A點(diǎn)到D點(diǎn)的距離是

cm,相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=___s。

4.100.1(2)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得A點(diǎn)到D點(diǎn)的平均速度是

m/s;B點(diǎn)的瞬時(shí)速度是

m/s。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

0.140.13三、

測(cè)量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度

四、

速度—時(shí)間圖像第3節(jié)

位置變化快慢的描述---速度四、

速度—時(shí)間圖像【思考與討論】1.一物體做直線運(yùn)動(dòng),測(cè)得其運(yùn)動(dòng)過程中一段時(shí)間內(nèi)的速度大小如表所示,嘗試在坐標(biāo)紙中作出物體運(yùn)動(dòng)的v-t圖像。t/s00.100.200.300.400.50v/(m·s-1)0.720.770.820.860.920.97四、

速度—時(shí)間圖像【思考與討論】2.如圖所示為一個(gè)物體沿某一條直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖像,至少?gòu)囊韵氯齻€(gè)方面分別說(shuō)明它的速度是怎樣變化的?(1)物體是從靜止開始運(yùn)動(dòng)還是具有一定的初速度?物體在第2s末的速度大小為多少?物體從靜止開始運(yùn)動(dòng);第2s末的速度大小為10m/s。(2)物體的速度大小變化嗎?物體是加速運(yùn)動(dòng)還是減速運(yùn)動(dòng)?變化。0~1s是加速運(yùn)動(dòng),1~3s是勻速運(yùn)動(dòng),3~4s是減速運(yùn)動(dòng),4~5s是反向加速運(yùn)動(dòng)。四、

速度—時(shí)間圖像【思考與討論】2.如圖所示為一個(gè)物體沿某一條直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖像,至少?gòu)囊韵氯齻€(gè)方面分別說(shuō)明它的速度是怎樣變化的?(3)物體運(yùn)動(dòng)的方向是否變化?哪個(gè)時(shí)刻發(fā)生變化?第3s末和第5s末的速度是否相同?變化。0~4s沿正方向運(yùn)動(dòng),4~5s沿負(fù)方向運(yùn)動(dòng);在第4s末運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生改變。第3s末和第5s末的速度大小相等,但方向相反,故不相同。四、

速度—時(shí)間圖像1.由v-t圖像直接讀出任一時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的速度。2.可以從v-t圖像上直接判斷速度的方向;圖像位于t軸上方,表示物體向正方向運(yùn)動(dòng);圖像位于t軸下方,表示物體向負(fù)方向運(yùn)動(dòng)。3.如圖所示,v-t圖像中兩條圖線的交點(diǎn)表示兩個(gè)物體在該時(shí)刻具有相同的速度。注意:v-t圖像只能表示直線運(yùn)動(dòng),速度有正、負(fù)兩個(gè)方向。四、

速度—時(shí)間圖像【例6】(多選)做直線運(yùn)動(dòng)的物體,其v-t圖像如圖所示,下列判斷正確的是A.物體在1s末改變運(yùn)動(dòng)方向B.物體在前3s內(nèi)運(yùn)動(dòng)方向不變C.物體在3s末運(yùn)動(dòng)方向改變D.物體在2s末和4s末的速度相同【解析】前3

s內(nèi)物體的速度方向均為正,運(yùn)動(dòng)方向沒有改變,A錯(cuò)誤,B正確;由題圖可知物體在t=3

s后速度為負(fù),說(shuō)明物體改變了運(yùn)動(dòng)方向,C正確;物體在2

s末和4

s末的速度大小都為2

m/s,但方向相反,D錯(cuò)誤。故選BC.五、借助傳感器與計(jì)算機(jī)測(cè)速度第3節(jié)

位置變化快慢的描述---速度五、借助傳感器與計(jì)算機(jī)測(cè)速度五、借助傳感器與計(jì)算機(jī)測(cè)速度【例7】(2023·北京市北師大二附中期末)如圖所示是用位移傳感器測(cè)小車速度的示意圖,這個(gè)系統(tǒng)由A、B兩個(gè)小盒組成,A盒裝有紅外線發(fā)射器和超聲波發(fā)射器,B盒裝有紅外線接收器和超聲波接收器,A盒被固定在向右勻速運(yùn)動(dòng)的小車上,某次測(cè)量時(shí)A向B同時(shí)發(fā)射一個(gè)紅外線脈沖和一個(gè)超聲波脈沖,B盒接收到紅外線脈沖時(shí)開始計(jì)時(shí),接收到超聲波脈沖時(shí)停止計(jì)時(shí),若兩者的時(shí)間差為t1,空氣中的聲速為v0(紅外線的傳播時(shí)間可以忽略)。(1)求A第一次發(fā)射脈沖時(shí),A與B之間的距離x1;(2)經(jīng)過Δt時(shí)間后,A再次同時(shí)發(fā)射一個(gè)紅外線脈沖和一個(gè)超聲波脈沖,此次B接收的時(shí)間差為t2,求A兩次發(fā)射過程中,小車運(yùn)動(dòng)的距離Δx為多少?小車運(yùn)動(dòng)的速度v為多少?五、借助傳感器與計(jì)算機(jī)測(cè)速度

五、借助傳感器與計(jì)算機(jī)測(cè)速度1.由于紅外線的傳播速度很大,紅外線在兩車間的傳播時(shí)間可以忽略不計(jì),某次發(fā)射時(shí)兩車之間的距離可認(rèn)為等于從發(fā)射到接收時(shí)間內(nèi)超聲波傳播的