[配套K12]2017-2018学年高中物理 第一章 运动的描述 1.3 运动快慢的描述——速度学案

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第3节 运动快慢的描述——速度一、坐标与坐标的变化量阅读教材第15页的“坐标与坐标的变化量”部分,知道如何用坐标的变化量表示位移。

1.直线坐标系:直线坐标轴上每一点的数值表示该点的坐标,两个坐标的差值表示坐标的变化量,不同含义的坐标轴上坐标的变化量具有不同的物理意义。

2.位移:物体沿直线运动,以这条直线为x 坐标轴,则位移用坐标的变化量表示,即Δl =Δx =x 2-x 1。

Δx 的大小表示位移的大小,Δx 的正负表示位移的方向,如图甲。

3.时间:在时间轴上坐标变化量表示时间,即Δt =t 2-t 1,如图乙。

思维拓展一个质点在x 轴上运动,其位置坐标如表。

(1)(2)该质点在第5 s 内的位移大小是多少?质点运动方向如何? 答案 (1)6 m 沿x 轴负方向 (2)13 m 沿x 轴正方向 二、速度阅读教材第15~16页“速度”部分,知道速度的概念,了解判断速度方向的方法。

1.物理意义:表示物体运动的快慢。

2.定义:位移与发生这段位移所用时间的比值。

3.定义式:v =Δx Δt4.单位:国际单位制单位:米每秒,m/s 或m·s -1。

常用单位:千米每小时(km/h 或km·h -1)、厘米每秒(cm/s 或cm·s -1)等。

5.矢量性:速度既有大小又有方向,是矢量。

(1)大小:在数值上等于单位时间内物体位移的大小。

(2)方向:就是物体运动的方向。

思考判断1.由v =ΔxΔt 可知,v 与Δx 成正比,与Δt 成反比。

(×)2.速度v 1=2 m/s ,v 2=-3 m/s ,因为2>-3,所以v 1>v 2。

(×) 3.速度的方向与物体运动的方向一致。

(√) 三、平均速度和瞬时速度阅读教材第16页“平均速度和瞬时速度”部分,了解平均速度与瞬时速度的差别。

1.平均速度:描述物体在一段时间内运动的平均快慢程度,只能粗略描述物体运动的快慢。

2.瞬时速度:描述物体在某一时刻运动的快慢,可以精确描述物体运动的快慢。

3.速率:瞬时速度的大小。

思维拓展1.(2016·江苏宿迁期中)在某段公路上,分别有图1所示的甲、乙两块告示牌,告示牌上面数字表示什么意思?图1答案 甲告示牌是指从牌所在位置到珠海、中山两地点还需通过的路径长度,即表示的是路程;乙告示牌是指车辆运动的最大瞬时速度。

2.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的,也可能是运动又回到了出发点。

预习完成后,请把你疑惑的问题记录在下面的表格中对速度的理解[要点归纳]1.定义式v =ΔxΔt的理解(1)公式v =ΔxΔt中的Δx 是物体运动的位移,不是路程。

(2)v =ΔxΔt 是速度的定义式,不是决定式,不能认为v 与位移成正比、与时间成反比。

2.速度是矢量的理解(1)速度既有大小,又有方向,是矢量。

瞬时速度的方向就是物体此时刻的运动方向。

(2)比较两个速度是否相同时,既要比较其大小是否相等,又要比较其方向是否相同。

[精典示例][例1] (2017·山东滕州一中月考)(多选)甲地与乙地正好位于一段笔直的公路旁边,汽车以36 km/h 的速度从甲地运动到乙地用了2 h ,汽车从乙地返回甲地的过程中速度大小保持不变,用了2.5 h 回到甲地,那么汽车返回时的速度为( )图2A .-8 m/sB .8 m/sC .-28.8 km/hD .28.8 km/h解析 汽车从甲地到乙地的速度为36 km/h ,为正值,隐含着从甲地到乙地的方向为正,所以返回时速度为负值,B 、D 错误;甲、乙两地距离为:36×2 km=72 km ,所以返回时的速度为-72 km 2.5 h=-28.8 km/h =-8 m/s 。

答案 AC(1)速度的变化包含以下三个方面:一是速度的大小不变而方向发生改变;二是速度的方向不变而大小改变;三是速度的大小和方向都发生了改变。

(2)速度的大小v =ΔxΔt ,一定找准位移。

[针对训练1] (多选)以下说法正确的是( ) A .物体运动的位移越大,其速度一定越大B .物体运动的时间越短,其速度一定越大C .速度是表示物体运动快慢的物理量D .做匀速直线运动的物体,其位移跟时间的比值是一个恒量解析 速度大小不仅与位移有关,还与时间有关,A 、B 不正确,C 、D 正确。

答案CD平均速度和瞬时速度[要点归纳]1.平均速度和瞬时速度的区别与联系[例2] 如图3所示,为某同学下课后到食堂吃饭的路线图,他从教室先到水房打了一壶水,然后再到食常吃饭。

他从教室到水房的时间为100 s ,打水的时间为60 s ,从水房到食堂的时间为40 s 。

若教室到水房的距离为100 m ,水房到食堂的距离为40 m ,那么图3(1)整个过程该同学从教室到食堂的平均速度为多少? (2)整个过程该同学从教室到食堂的平均速率为多少? 思路探究解析 (1)从教室到食堂的总位移大小为x =x 1-x 2=100 m -40 m =60 m ,总时间为t =100 s +60 s +40 s =200 s ,所以平均速度大小是v =xt=0.3 m/s 。

(2)整个过程该同学从教室到食堂的路程为s =x 1+x 2=100 m +40 m =140 m ,时间为t ′=100 s +60 s +40 s =200 s ,平均速率v ′=st ′=0.7 m/s 。

答案 (1)0.3 m/s (2)0.7 m/s求平均速度时常见的两种错误(1)认为平均速度就等于速度的平均值,即v =v 1+v 22(v 1、v 2分别是物体的初、末速度)。

实际上这个式子对于极个别的运动适用,但对于一般的直线运动和曲线运动是不适用的。

(2)认为平均速度大小等于平均速率。

在计算平均速度时,用路程与时间的比值去求解。

而实际上平均速度必须依据其定义用位移与时间的比值去求解。

并且必须强调针对的是哪段位移(或哪段时间)。

[针对训练2] (多选)牙买加选手博尔特是公认的世界飞人,在某届奥运会中他在男子100 m 决赛和男子200 m 决赛中分别以9.69 s 和19.30 s 的成绩破两项世界纪录,获得两枚金牌。

关于他在这两次决赛中的运动情况,下列说法正确的是( )A .200 m 决赛中的位移是100 m 决赛的两倍B .100 m 决赛中的平均速度约为10.32 m/sC .200 m 决赛中的平均速度约为10.36 m/sD .200 m 决赛中的平均速率约为10.36 m/s解析 200 m 决赛中的轨迹为曲线,100 m 决赛的轨迹为直线,由此可知200 m 决赛中的位移不是100 m 决赛的两倍,A 错误;平均速度等于位移与时间的比值,可知B 正确;平均速率为路程与时间的比值,所以200 m决赛中的平均速率约为10.36 m/s,C错误,D正确。

答案BD位移—时间图象[要点归纳]1.位移—时间图象(x-t图象)的物理意义x-t图象描述物体运动的位移随时间变化的规律。

2.x-t图象的特点及应用(1)x-t图象只能用来描述直线运动,反映位移x随时间t的变化关系,不表示物体的运动轨迹。

(2)由x-t图象可判断各时刻物体的位置,或相对坐标原点的位移。

(3)由x-t图象的斜率判断物体运动的性质。

图线的斜率表示物体的速度,斜率的大小表示物体运动的快慢。

斜率越大,速度越大。

斜率的正负表示运动方向,斜率为正值,表示物体沿正方向运动,斜率为负值,表示物体沿负方向运动。

(4)若图象不过原点,有两种情况:①图线在纵轴上的截距表示开始计时时物体的位移不为零(相对于参考点),如图中图线a。

②图线在横轴上的截距表示物体过一段时间才从参考点出发,如图中图线b。

(5)两图线相交说明两物体相遇,其交点的横坐标表示相遇的时刻,纵坐标表示相遇处相对参考点的位移。

[精典示例][例3] 质点沿直线运动,其位移—时间图象如图4所示,关于质点的运动,下列说法中正确的是( )图4A.2 s末质点的位移为零,前2 s内位移为“-”,后2 s内位移为“+”,所以2 s 末质点改变了运动方向B .2 s 末质点的位移为0,该时刻质点的速度为0C .质点做匀速直线运动,速度大小为0.1 m/s ,方向与规定的正方向相同D .质点在4 s 时间内的位移大小为0,所以4 s 内的平均速度也为0 思路探究 由位移—时间图象得到的信息(1)求某段时间内质点的位移或发生某一位移所用的时间; (2)根据图线斜率求速度;(3)根据图线的斜率判断物体的运动性质:斜率不变的是匀速直线运动,斜率变化的是变速直线运动。

解析 由所给图象可知:质点从-0.2 m 处,沿正方向做匀速直线运动,经4 s 运动到0.2 m 处,在x -t 图象中,“+”号表示质点位于坐标原点正方向一侧,“-”号表示质点位于坐标原点负方向一侧,与质点实际运动方向无关,位移由“-”变为“+”并不表示质点运动方向改变。

由图象的斜率可得质点运动速度大小为0.1 m/s 。

综上所述,A 、B 、D 错误。

答案 C(1)位移的正、负表示质点位于坐标原点的哪一侧。

(2)速度的方向由图象斜率的正、负表示。

[针对训练3] 下列位移—时间图象中,均表示物体做直线运动,其中表示物体做匀速直线运动的速度为2 m/s 的图象是( )解析 由于x -t 图象的斜率等于速度,则由图象可得出v A =24 m/s =12 m/s ,v B =63 m/s=2 m/s ,v C =-63 m/s =-2 m/s ,D 物体做变速运动,由此可得出,B 正确,A 、C 、D 均错误。

答案 B1.关于速度,下列说法正确的是( )A .速度是表示物体运动快慢的物理量,既有大小,又有方向,是矢量B .平均速度就是速度的平均值,它只有大小,没有方向,是标量C .运动物体在某一时刻或某一位置的速度,叫作瞬时速度,它是标量D .汽车上的速度计是用来测量汽车平均速度大小的仪器解析 平均速度指的是位移与时间的比值,是矢量,B 项错误;瞬时速度是矢量,C 项错误;速度计用来测量汽车瞬时速度大小的仪器,D 项错误。

故选A 。

答案 A2.如图5所示,小明骑自行车由静止沿直线运动,他在第1 s 内、第2 s 内、第3 s 内、第4 s 内通过的位移分别为1 m 、2 m 、3 m 、4 m ,则( )图5A .他4 s 末的瞬时速度为4 m/sB .他第2 s 内的平均速度为1.5 m/sC .他4 s 内的平均速度为2.5 m/sD .他1 s 末的速度为1 m/s解析 自行车速度是逐渐增大的,无法确定它的瞬时速度,只能求出平均速度,第2 s 内平均速度为21 m/s =2 m/s ;4 s 内平均速度v =1+2+3+44m/s =2.5 m/s 。