1.3 位置变化快慢的描述—速度 学案 —2021-2022学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册
文档属性
| 名称 | 1.3 位置变化快慢的描述—速度 学案 —2021-2022学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 252.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-06-21 12:41:01 | ||
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文档简介
1.3位置变化快慢的描述——速度
【学习目标】
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—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）体会速度的矢量性，体会图像在物理中的应用． （3）养成良好的实验习惯和实验态度
【学习重难点】
1．掌握比值定义法，会用速度公式解决实际问题，理解位移—时间图像描述直线运动的方法．
2．养成良好的实验习惯和实验态度
【学习过程】
一、知识纲要导引
二、基础导学
（二）速度（自学教材“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（velocity）．用字母v表示．
2．公式：v＝
3．单位
在国际单位制中，速度的单位是米每秒，符号是m/s或m·s-1．常用的单位还有千米每时（km/h或km·h-1）、厘米每秒（cm/s或cm·s-1）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）和位移的方向相同．
5．物理意义
速度是描述物体运动快慢的物理量．
（二）平均速度和瞬时速度
（自学教材“平均速度和瞬时速度”部分）
1．平均速度
（1）概念：由求得的速度v，表示的只是物体在时间Δt内运动的平均快慢程度，叫作平均速度（average velocity）．
（2）公式v＝．
（3）矢标性：是矢量，方向与Δt时间内发生的位移的方向相同．
2．瞬时速度
（1）概念：用由时刻t到t＋Δt一小段时间内的平均速度来代替时刻t物体的速度，当Δt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t的瞬时速度（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．速率
瞬时速度的大小通常叫作速率（speed）．速率是标量．
（三）速度—时间图像（自学教材“速度—时间图像”部分）
1．概念
以时间t为横轴，速度v为纵轴，坐标中的图像即为速度—时间图像或v t图像．
2．v t图像的建立
（1）用横轴表示时间t，纵轴表示速度v，建立直角坐标系．
（2）根据测量的速度v、时间t数据在坐标系中描点．
（3）用平滑的曲线把这些点连接起来，即得到如图所示的v t图像．
3．物理意义
v t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．
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．
3．定义式v＝的理解：公式v＝中的Δx是物体运动的位移，不是路程．v＝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．
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 经过时间/s 末位置/m
A．摩托车沿平直道路行驶 0 5 100
B．动车沿平直道路行驶 0 8 240
C．小轿车沿平直道路行驶 500 30 1250
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：100m、240m、750m．
摩托车、动车、小轿车的速度分别为：20m/s、30m/s、25m/s．
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Δx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Δt很小很小时，Δt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
（1）定义：平均速度＝；平均速率＝．
（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．
实验：测量纸带的平均速度和瞬时速度
1．测量平均速度
（1）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．
（2）测量各计数点到起始点0的距离x，记录在表1中；
（3）计算两相邻计数点间的位移Δx，同时记录对应的时间Δt；
（4）根据Δx和Δt（v＝）计算纸带在相邻计数点间的平均速度v．
表1：手拉纸带的位移和平均速度
位置 0 1 2 3 4 …
x/m
Δx/m
Δt/s
v/（m·s－1）
知识链接：
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，用刻度尺测出两点间的距离Δx，则速度v＝．
2．测量瞬时速度
（1）从纸带起始点0算起，后面每3个点取一个计数点；
（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Δx，同时记录对应的时间Δt；
（4）根据Δx和Δt算出的速度值就可以代表在Δx这一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 0 1 2 3 4 5 6 …
x/m
Δx/m
Δt/s
v/（m·s－1）
（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v、t数据，在坐标系中描点，练习画v t图像．
六、达标检测
一、单选题
1．2021年8月，东京奥运会男子半决赛中，苏炳添以9秒83的成绩打破了亚洲纪录，创造黄种人在百米赛道的最佳纪录。关于他在比赛中的运动情况，下列说法正确的是（ ）
A．苏炳添冲过终点线时速度为 B．是时刻
C．决赛中的最大速度为 D．决赛中的平均速度为
2．2022年2月5日，北京冬奥会短道速滑混合团体接力决赛结束，武大靖领衔的中国队以2分37秒348的成绩夺得金牌！这也是中国代表团在本届冬奥会上夺得的首金。下列说法中正确的是（ ）
A．“2分37秒348”指的是时刻
B．运动员在椭圆形比赛场地滑行一圈的过程中，路程为零
C．运动员在滑行过程中，裁判在观察其动作时，可以将运动员视为质点
D．武大靖冲过终点线时的速度为瞬时速度
3．甲、乙两车从A地出发经历不同的时间后都到达B地，甲运动的时间较长，则（ ）
A．甲的平均速度一定比乙大
B．甲的瞬时速度一定比乙小
C．甲的平均速度一定比乙小
D．甲的位移一定比乙小
4．2017年12月27日下午5点，杭州地铁2号线二期、三期正式发车，2号线全长13.32km。根据初期测试，2号线单程总时长在一个小时二十分钟左右，运营速度最高80km/h。以下说法正确的是（ ）
A．2017年12月27日下午5点指的是时间
B．13.32km指的是位移
C．估算地铁从起点到终点的时间，可以把地铁看成质点
D．地铁2号线运营平均速度为80km/h
5．一辆汽车在平直公路上行驶，若以速度v1匀速行驶全程的一半，接着以v2=20km/h完成剩下的一半路程，若它全程的平均速度24km/h，则v1应为（ ）
A．28km/h B．30km/h C．32km/h D．36km/h
6．甲、乙两物体沿同一直线运动，运动过程的位移—时间图象如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．0~5s内两物体的平均速度相等
B．0~6s内存在某时刻两物体的速度大小相等
C．0~6s内甲物体做匀变速直线运动
D．0~6s内乙物体的速度逐渐减小
7．坦克被称为“陆战之王”，在战场上因其独特的优势成为不可替代的武器装备之一。坦克炮弹发射的时候在炮管内部形成的温度可以达到3000℃，压强可达到几百兆帕，所以炮管的使用寿命很短。若一辆主战坦克的主炮炮管的总使用寿命约为3s，炮管长度约为5m，炮弹离开炮管的速度为1800m/s。则这样的一根炮管最多能发射炮弹的数量为（ ）
A．340 B．540
C．740 D．940
8．一教师开车从阿克苏至柯坪，行驶150km，历时2小时，则下列说法正确的是（ ）
A．研究小车从阿克苏至柯坪运动时可把小车看成质点
B．历时2小时指的是时刻
C．阿克苏至柯坪的位移为150km
D．小车从阿克苏至柯坪的平均速度为75km/h
9．如图所示，利用打点计时器打出的两条纸带1和2，分别记录了两辆小车的运动情况，纸带1上相邻两点的间距都相等。下列判断正确的是（ ）
A．纸带1做减速直线运动 B．纸带1做加速直线运动
C．纸带2做变速直线运动 D．纸带2做匀速直线运动
10．一个质点在t=0时刻从坐标原点O开始沿x轴正方向运动，各个时刻的位置坐标如表，则下列说法中正确的是（ ）
t/s 0 1 2 3 4
x/m 0 5 －4 －1 －7
A．前2s的位移为－9m
B．第3s的位移为3m
C．第2s的平均速度大小为2m/s
D．前2s的平均速率一定为7m/s
11．一辆轿车沿直线公路行驶，在前三分之一时间内做匀速行驶的速度为30km/h，后三分之二时间内做匀速行驶的速度为45km/h，则在整段时间内的平均速度大小为（ ）
A．30km/h B．37.5km/h C．40km/h D．42km/h
12．根据打点计时器打出的纸带（ ）
A．能准确地求出某点的瞬时速度
B．只能粗略地求出某点的瞬时速度
C．不能求出某段时间内的平均速度
D．可以任意地利用某段时间内的平均速度代表某点的瞬时速度
13．一架客机在正常巡航飞行时，相对于某一位置的位移一时间图像如图所示。根据图像，飞机的巡航速度为多大
14．一辆摩托车沿平直公路做直线运动，前半段位移的平均速度大小为20m/s，后半段位移的平均速度大小为30m/s。求摩托车全程的平均速度大小。
15．在平直的公路上，一辆小汽车前方处有一辆大客车正以的速度匀速前进，这时小汽车从静止出发以的加速度追赶。求：
（1）小汽车追上大客车所用的时间；
（2）追上时小汽车的速度大小；
（3）追上前小汽车与大客车之间的最大距离。
16．如图上图是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号间的时间差，测出被测物体的速度。下图中p1、p2是测速仪发出的超声波信号，n1、n2分别是p1、p2由汽车反射回来的信号。设测速仪匀速扫描，p1、p2之间的时间间隔Δt=1.0s，超声波在空气中传播的速度是v=340m/s，若汽车是匀速运动的，则根据下图可知，汽车在接收到p1、p2两个信号之间的时间内前进的距离是______m，汽车的速度是______m/s。
17．电磁打点计时器工作电源是______电源（交流或直流），每秒能打出______个点。
参考答案：
1．D
2．D
3．C
4．C
5．B
6．B
7．B
8．A
9．C
10．B
11．C
12．B
13．600km/h
14．24m/s
15．（1）12s；（2）；（3）
16． 17 17.9
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【学习目标】
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—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）体会速度的矢量性，体会图像在物理中的应用． （3）养成良好的实验习惯和实验态度
【学习重难点】
1．掌握比值定义法，会用速度公式解决实际问题，理解位移—时间图像描述直线运动的方法．
2．养成良好的实验习惯和实验态度
【学习过程】
一、知识纲要导引
二、基础导学
（二）速度（自学教材“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（velocity）．用字母v表示．
2．公式：v＝
3．单位
在国际单位制中，速度的单位是米每秒，符号是m/s或m·s-1．常用的单位还有千米每时（km/h或km·h-1）、厘米每秒（cm/s或cm·s-1）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）和位移的方向相同．
5．物理意义
速度是描述物体运动快慢的物理量．
（二）平均速度和瞬时速度
（自学教材“平均速度和瞬时速度”部分）
1．平均速度
（1）概念：由求得的速度v，表示的只是物体在时间Δt内运动的平均快慢程度，叫作平均速度（average velocity）．
（2）公式v＝．
（3）矢标性：是矢量，方向与Δt时间内发生的位移的方向相同．
2．瞬时速度
（1）概念：用由时刻t到t＋Δt一小段时间内的平均速度来代替时刻t物体的速度，当Δt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t的瞬时速度（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．速率
瞬时速度的大小通常叫作速率（speed）．速率是标量．
（三）速度—时间图像（自学教材“速度—时间图像”部分）
1．概念
以时间t为横轴，速度v为纵轴，坐标中的图像即为速度—时间图像或v t图像．
2．v t图像的建立
（1）用横轴表示时间t，纵轴表示速度v，建立直角坐标系．
（2）根据测量的速度v、时间t数据在坐标系中描点．
（3）用平滑的曲线把这些点连接起来，即得到如图所示的v t图像．
3．物理意义
v t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．
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．
3．定义式v＝的理解：公式v＝中的Δx是物体运动的位移，不是路程．v＝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．
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 经过时间/s 末位置/m
A．摩托车沿平直道路行驶 0 5 100
B．动车沿平直道路行驶 0 8 240
C．小轿车沿平直道路行驶 500 30 1250
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：100m、240m、750m．
摩托车、动车、小轿车的速度分别为：20m/s、30m/s、25m/s．
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Δx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Δt很小很小时，Δt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
（1）定义：平均速度＝；平均速率＝．
（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．
实验：测量纸带的平均速度和瞬时速度
1．测量平均速度
（1）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．
（2）测量各计数点到起始点0的距离x，记录在表1中；
（3）计算两相邻计数点间的位移Δx，同时记录对应的时间Δt；
（4）根据Δx和Δt（v＝）计算纸带在相邻计数点间的平均速度v．
表1：手拉纸带的位移和平均速度
位置 0 1 2 3 4 …
x/m
Δx/m
Δt/s
v/（m·s－1）
知识链接：
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，用刻度尺测出两点间的距离Δx，则速度v＝．
2．测量瞬时速度
（1）从纸带起始点0算起，后面每3个点取一个计数点；
（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Δx，同时记录对应的时间Δt；
（4）根据Δx和Δt算出的速度值就可以代表在Δx这一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 0 1 2 3 4 5 6 …
x/m
Δx/m
Δt/s
v/（m·s－1）
（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v、t数据，在坐标系中描点，练习画v t图像．
六、达标检测
一、单选题
1．2021年8月，东京奥运会男子半决赛中，苏炳添以9秒83的成绩打破了亚洲纪录，创造黄种人在百米赛道的最佳纪录。关于他在比赛中的运动情况，下列说法正确的是（ ）
A．苏炳添冲过终点线时速度为 B．是时刻
C．决赛中的最大速度为 D．决赛中的平均速度为
2．2022年2月5日，北京冬奥会短道速滑混合团体接力决赛结束，武大靖领衔的中国队以2分37秒348的成绩夺得金牌！这也是中国代表团在本届冬奥会上夺得的首金。下列说法中正确的是（ ）
A．“2分37秒348”指的是时刻
B．运动员在椭圆形比赛场地滑行一圈的过程中，路程为零
C．运动员在滑行过程中，裁判在观察其动作时，可以将运动员视为质点
D．武大靖冲过终点线时的速度为瞬时速度
3．甲、乙两车从A地出发经历不同的时间后都到达B地，甲运动的时间较长，则（ ）
A．甲的平均速度一定比乙大
B．甲的瞬时速度一定比乙小
C．甲的平均速度一定比乙小
D．甲的位移一定比乙小
4．2017年12月27日下午5点，杭州地铁2号线二期、三期正式发车，2号线全长13.32km。根据初期测试，2号线单程总时长在一个小时二十分钟左右，运营速度最高80km/h。以下说法正确的是（ ）
A．2017年12月27日下午5点指的是时间
B．13.32km指的是位移
C．估算地铁从起点到终点的时间，可以把地铁看成质点
D．地铁2号线运营平均速度为80km/h
5．一辆汽车在平直公路上行驶，若以速度v1匀速行驶全程的一半，接着以v2=20km/h完成剩下的一半路程，若它全程的平均速度24km/h，则v1应为（ ）
A．28km/h B．30km/h C．32km/h D．36km/h
6．甲、乙两物体沿同一直线运动，运动过程的位移—时间图象如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．0~5s内两物体的平均速度相等
B．0~6s内存在某时刻两物体的速度大小相等
C．0~6s内甲物体做匀变速直线运动
D．0~6s内乙物体的速度逐渐减小
7．坦克被称为“陆战之王”，在战场上因其独特的优势成为不可替代的武器装备之一。坦克炮弹发射的时候在炮管内部形成的温度可以达到3000℃，压强可达到几百兆帕，所以炮管的使用寿命很短。若一辆主战坦克的主炮炮管的总使用寿命约为3s，炮管长度约为5m，炮弹离开炮管的速度为1800m/s。则这样的一根炮管最多能发射炮弹的数量为（ ）
A．340 B．540
C．740 D．940
8．一教师开车从阿克苏至柯坪，行驶150km，历时2小时，则下列说法正确的是（ ）
A．研究小车从阿克苏至柯坪运动时可把小车看成质点
B．历时2小时指的是时刻
C．阿克苏至柯坪的位移为150km
D．小车从阿克苏至柯坪的平均速度为75km/h
9．如图所示，利用打点计时器打出的两条纸带1和2，分别记录了两辆小车的运动情况，纸带1上相邻两点的间距都相等。下列判断正确的是（ ）
A．纸带1做减速直线运动 B．纸带1做加速直线运动
C．纸带2做变速直线运动 D．纸带2做匀速直线运动
10．一个质点在t=0时刻从坐标原点O开始沿x轴正方向运动，各个时刻的位置坐标如表，则下列说法中正确的是（ ）
t/s 0 1 2 3 4
x/m 0 5 －4 －1 －7
A．前2s的位移为－9m
B．第3s的位移为3m
C．第2s的平均速度大小为2m/s
D．前2s的平均速率一定为7m/s
11．一辆轿车沿直线公路行驶，在前三分之一时间内做匀速行驶的速度为30km/h，后三分之二时间内做匀速行驶的速度为45km/h，则在整段时间内的平均速度大小为（ ）
A．30km/h B．37.5km/h C．40km/h D．42km/h
12．根据打点计时器打出的纸带（ ）
A．能准确地求出某点的瞬时速度
B．只能粗略地求出某点的瞬时速度
C．不能求出某段时间内的平均速度
D．可以任意地利用某段时间内的平均速度代表某点的瞬时速度
13．一架客机在正常巡航飞行时，相对于某一位置的位移一时间图像如图所示。根据图像，飞机的巡航速度为多大
14．一辆摩托车沿平直公路做直线运动，前半段位移的平均速度大小为20m/s，后半段位移的平均速度大小为30m/s。求摩托车全程的平均速度大小。
15．在平直的公路上，一辆小汽车前方处有一辆大客车正以的速度匀速前进，这时小汽车从静止出发以的加速度追赶。求：
（1）小汽车追上大客车所用的时间；
（2）追上时小汽车的速度大小；
（3）追上前小汽车与大客车之间的最大距离。
16．如图上图是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号间的时间差，测出被测物体的速度。下图中p1、p2是测速仪发出的超声波信号，n1、n2分别是p1、p2由汽车反射回来的信号。设测速仪匀速扫描，p1、p2之间的时间间隔Δt=1.0s，超声波在空气中传播的速度是v=340m/s，若汽车是匀速运动的，则根据下图可知，汽车在接收到p1、p2两个信号之间的时间内前进的距离是______m，汽车的速度是______m/s。
17．电磁打点计时器工作电源是______电源（交流或直流），每秒能打出______个点。
参考答案：
1．D
2．D
3．C
4．C
5．B
6．B
7．B
8．A
9．C
10．B
11．C
12．B
13．600km/h
14．24m/s
15．（1）12s；（2）；（3）
16． 17 17.9
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