1.3位置变化快慢的描述——速度 课件(共31张PPT) -2021-2022学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

(共31张PPT)
第一章
运动的描述
1.3
位置变化快慢的描述
速度
目录
上节回溯
知识讲解
小结
练习
1．时刻：时间轴上的一点
3．位移：从初位置指向末位置的有向线段
路程：物体运动轨迹的长度
2．时间间隔：时间轴上的一段
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4．矢量：有大小和方向的物理量
标量：只有大小没有方向的物理量
5．直线运动的位移：初、末位置可以用位置坐标
x1
、x2
表示
位移大小为：Δx＝
x2－x1
上节回溯
6．位移—时间图像：把物体运动的初始位置作为原点，位置等于位移大小
7．两种打点计时器：电磁打点计时器、电火花打点计时器
电源频率是
50
Hz
时，打点计时器每隔
0.02
s
打一个点。
　　生活和科学研究中经常需要知道物体运动的快慢和方向，你还记得初中是怎样描述物体运动快慢的吗?
　　在看百米赛跑的时候，我们常说“这个人跑的真快”，我们又是根据什么来说的呢？
一、速度
问题引入
一、速度
如何描述运动快慢
初始位置(m)
经过时间(s)
末了位置(m)
A．自行车
0
20
100
B．公共汽车
0
10
100
C．火车
0
10
400
比较下面三种交通工具运动的快慢
比较
A
和
B
的运动快慢
比较
B
和
C
的运动快慢
比较
A
和
C
的运动快慢
位移相同，B
用的时间少
时间相同，C
的位移大
时间、位移均不同，C位移与时间的比值大
一、速度
如何描述运动快慢
比较运动快慢的方法：
1．位移相同，发生这段位移所用的时间越短，运动越快
2．时间相同，这段时间内发生的位移越大，运动越快
3．位移与时间均不相同时，位移与时间的比值越大，运动越快
　　物理学中将位移与发生这段位移所用的时间之比表示物体运动的快慢，这就是速度。
一、速度
速度：
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的时间之比
3．定义式：v＝
；Δx
表示物体发生的位移，Δt
表示发生这段位移所用的时间。
4．单位：在国际单位制中，速度的单位是米每秒，符号
m/s
或是
m·s-1
，常用单位还有（km/h、cm/s…）
一、速度
　　这里的速度和初中所学的速度含义不完全相同。
例如：一辆汽车向南开，速度是
20m/s
，另一辆汽车向北开，速度也是
20m/s
。
这两辆汽车运动情况相同吗？
不同，二者运动的方向不同。
速度的方向
速度是矢量，它既有大小，也有方向，速度的方向，与位移
Δx
的方向一致
例1　甲、乙两个质点在同一直线上匀速运动，设向右为正方向，甲质点的速度为
2
m/s，乙质点的速度为
–
4
m/s
，则下列说法错误的是
（
）
乙质点的速度大小比甲质点的大
因为＋2
>
－4，所以甲质点的速度大于乙质点的速度
这里正、负号表示运动的方向
若甲、乙两质点同时由同一点出发，则
10
s
后甲、乙两质点相距
60
m
一、速度
B
　　速度的正、负号，与速度的大小无关，速度为正，是速度方向与所选的正方向相同；速度为负，是速度方向与所选的正方向相反。
　　问题：生活中的速度大多都是时刻变化的，例如：百米赛跑运动员的速度不可能时刻都是巅峰速度；开车去一个地方，总会减速或是加速……那么我们如何去描述他们在这一个过程中运动的快慢呢？
二、平均速度和瞬时速度
平均速度
　　对于以上问题，我们可以用平均速度来解决。
1．物体在某一段时间内运动的平均快慢程度，叫作平均速度
2．用
来计算。
3．平均速度是矢量，方向与位移
Δx
的方向一致。
二、平均速度和瞬时速度
平均速度
　　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？
二、平均速度和瞬时速度
瞬时速度
　　计算平均速度时，当
Δt
→
0
时，由
t
时刻变化到
t
+
Δt
时刻，速度变化就不会很大，这时我们就可以用平均速度代替这一时刻的速度，这时我们就把
叫作瞬时速度。
二、平均速度和瞬时速度
平均速度与瞬时速度的区别和联系
1．平均速度表示物体某一段时间内运动的快慢（粗略描述）；
2．瞬时速度表示物体某一时刻或某一位置运动的快慢（精确描述）；
3．两者都是矢量；
4．瞬时速度就是极短时间间隔内的平均速度；
5．匀速直线运动就是瞬时速度不变的运动，且平均速度与瞬时速度相等。
二、平均速度和瞬时速度
速率
　　瞬时速度的大小通常叫作速率。汽车仪表盘上的示数实际上指的就是汽车的速率。
　　平均速度的大小不能叫作平均速率。
　　我们日常生活中说到的“速度”可能指“平均速度”、“瞬时速度”、“速率”要根据上下文判断。
二、平均速度和瞬时速度
例1　如图所示，交警利用测速仪对市内道路上正常行驶的车辆进行测速，测速仪上显示的数值是“38”，交警的目的是测汽车的哪一个物理量
（
）
瞬时速度，单位
km/h
平均速度，单位
m/s
瞬时速度，单位
m/s
平均速度，单位
km/h
B
三、速度—时间图像
实验原理：用手拉通过打点计时器的纸带，纸带运动确定时间内的位移就会被记录下来，由此我们就可以计算纸带的速度。
实验器材：电火花打点计时器（或电磁打点计时器），学生电源，纸带，刻度尺，复写纸，导线，坐标纸等。
实验步骤：
（1）固定好打点计时器
（2）穿过纸带
（3）启动电源，拉动纸带，随后立即关闭电源
测量纸带的平均速度和瞬时速度
三、速度—时间图像
数据处理：
（1）在纸带上选取一点为起始点
0
，后面每5个点取一个计数点，分别用数字1，2，3……标出这些点；
（2）测量每个计数点到起始点
0
的距离
x
，记录数据
（3）计算两个相邻的计数点间的位移
Δx
，同时记录对应时间
Δt
；
（4）计算两个相邻计数点间的平均速度，记录数据。
测量纸带的平均速度和瞬时速度
2
3
Δx
0.1s
三、速度—时间图像
测量瞬时速度：
测量纸带的平均速度和瞬时速度
D
F
D
F
D
F
可以大致表示
D、F
间各点的瞬时速度，两边点离得越近算出的平均速度接近
E
点的瞬时速度，但过小的间距也会增大测量的误差.
三、速度—时间图像
测量瞬时速度：
（1）在纸带上选取一点为起始点
0
，后面每3个点取一个计数点，分别用数字1，2，3……标出这些点；
（2）测量每个计数点到起始点
0
的距离
x
，记录数据
（3）计算两个相邻的计数点间的位移
Δx
，同时记录对应时间
Δt
；
（4）根据
Δx
和
Δt
计算出的速度值就可以代表
Δx
这一区间内任意一点的瞬时速度，记录数据。
测量纸带的平均速度和瞬时速度
2
3
Δx
0.06s
三、速度—时间图像
　　根据前面实验记录的表格，我们可以建立直角坐标系，以时间
t
为横坐标，速度
v
为纵坐标，画图，坐标系中的图像即为速度—时间图像或
v
-t
图像。
　　v
-t
图像可以直观表示物体运动的速度随时间变化的情况。
v-t
图像
0
t/s
1
2
3
4
5
6
10
8
6
4
2
（t2,
v2）
（t1,
v1）
v/(m·s-1)
三、速度—时间图像
　　随着信息技术的进步，中学物理的实验手段也在不断进步，除了利用打点计时器来测量速度外，现在还可以利用传感器与计算机测速度。下图即是利用光电门来测量瞬时速度，当带有遮光条的物体通过光电门时，光电门上检测光信号的传感器，就不能接收到光信号。以此，通过记录光信号中断的时间和遮光条的宽度，这些数据传输到计算机中，就可以直接计算出物体的瞬时速度，并且直接绘制出
v
-t
图像。
拓展学习
1．速度：
（1）定义：位移与发生这段位移所用的时间之比
（2）定义式：v＝
（3）单位：米每秒，m/s
（4）矢量，有大小，有方向，方向与位移方向一致。
2．平均速度：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快慢
3．瞬时速度：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。
小结
4．速率：瞬时速度的大小。
5．匀速直线运动：瞬时速度保持不变的运动，平均速度与瞬时速度相等。
6．测量平均速度：测出纸带上任意两点之间的位移
Δx
，同时记录对应时间
Δt
，就可以计算出平均速度。
7．测量瞬时速度：根据
Δx
和
Δt
计算出的速度值就可以粗略代表
Δx
这一区间内任意一点的瞬时速度，并且
Δx
取得越小，
Δt
越短，平均速度就越接近于某点的瞬时速度。
8．
v
-t
图像可以直观表示物体运动速度随时间变化的情况，图像上的点反映某一时刻的瞬时速度。
小结
1．一辆汽车沿直线从甲地开往乙地，前一半位移内的平均速度为
30
km/h
，后一半位移内的平均速度是
60
km/h
，这辆汽车全程的平均速度是多少。
练习
答：前半段位移所用时间
t1＝
，后半段位移所用时间
t2＝
，全程所用时间
t＝t1＋t2＝
，全程的平均速度v＝＝＝40
km/h
2．下图为甲、乙两物体沿某一直线运动的
v
-t
图像，至少从以下三个方面说明它们的速度是怎样变化的。
（1）物体是从静止开始运动还是具有一定的初速度？
（2）速度的大小变化吗？是加速还是减速？
（3）运动的方向是否变化？
练习
t
v
O
甲
t
v
O
乙
（1）甲具有一定的初速度，乙的初速度为
0
；
（2）甲的速度不变，乙先加速，接着匀速，最后减速；
（3）甲、乙的运动方向都不发生变化。
3．某一物体的
v
-t
图像如图所示，则该物体
（
）
做往返运动，但未回到出发点
做匀速直线运动
朝某一方向做直线运动
速度方向变化两次
练习
t
v
O
A
4．汽车从制动到停止共用了
5
s
。这段时间内，汽车每一秒前进的距离分别为
9
m、7
m
、5
m、3
m
、1
m
。
（1）求汽车前
1
s
、前
2
s、前
3
s、前
4
s、和全程的平均速度。在这五个速度中，哪一个最接近汽车刚制动时的瞬时速度？它比这个瞬时速度略大些，还是略小些？
（2）汽车运动的最后
2
s
的平均速度是多少？
练习
答：（1）汽车全程的平均速度大小是
v＝＝5
m/s，同理求得汽车前
1s
的平均速度v1＝9
m/s，前
2s
的平均速度
v2＝
8m/s，前
3s
的平均速度
v3＝7m/s前
4s
的平均速度
v4＝6
m/s，
v1
最接近刚制动时的速度，它略小些。
4．汽车从制动到停止共用了
5
s
。这段时间内，汽车每一秒前进的距离分别为
9
m、7
m
、5
m、3
m
、1
m
。
（1）求汽车前
1
s
、前
2
s、前
3
s、前
4
s、和全程的平均速度。在这五个速度中，哪一个最接近汽车刚制动时的瞬时速度？它比这个瞬时速度略大些，还是略小些？
（2）汽车运动的最后
2
s
的平均速度是多少？
练习
答：（2）
v＝＝
2
m/s
5．物体沿一条直线运动,下列说法中正确的是
（
）
物体在某时刻的速度是
3
m/s，则物体在
1
s
内一定运动了
3
m
物体在某
1
s
内的平均速度是
3
m/s，则物体在这
1
s
内的位移一定是
3
m
物体在某段时间内的平均速度是
3
m/s，则物体在
1
s
内的位移一定是
3
m
物体在某段位移内的平均速度为
3
m/s，则物体在通过这段位移一半时的速度一定是
1.5
m/s
练习
B
谢谢