1.3 位置变化快慢的物理量—速度 课件（41张PPT）

(共41张PPT)
第一章 运动的描述
第三节 位置变化快慢的物理量
——速度
观察与比较
自学质疑
1.我们现在所学的速度与初中所学的速度有何区别？初中所学的速度现在应该叫什么？
2.根据速度公式，我们是不是可以认为速度的大小与位移成正比，与时间成反比？
3.平均速度的计算需要注意哪些问题？如何理解瞬时速度？
4.平均速度和瞬时速度有哪些区别与联系？平均速度和平均速率又有哪些区别与联系？
5.从速度—时间图像，我们可以得到哪些信息？
问题：1.他们位置变化一样吗？他们位置变化快慢一样吗？
2.观众和裁判分别如何判断谁的位置变化更快？
2004年雅典奥运会110米栏,刘翔打破了黄种人无人夺冠的局面。
用什么物理量来描述物体位置变化？
通过相同位移,用时短,运动得快。
相同时间内,位移大,运动得快。
21s ， 200m
10s ， 108m
时间不同
位移不同
如何比较快慢？
归纳总结：如何判断谁运动的快
方法二：时间 t 相同，比较位移 x 的大小。
方法一：位移 x 相同，比较时间 t 的大小。
办法：以单位时间作为标准，比较在单位时间内的位移；也可以单位位移作为标准，比较单位位移内的时间。
结论：
可以用单位时间内的位移来描述物体运动的快慢。
位移和时间都不相同时又如何比较？
分析讨论：比较它们运动的快慢
初位置/m 经过时间/s 末位置/m Δx/Δt
A自行车沿平直公路行驶 0 20 100
B公共汽车沿平直公路行驶 0 10 100
C火车沿平直轨道行驶 500 30 1250
D飞机在天空直线飞行 500 30 2900
5
10
25
80
一、速度
2.符号：v
3.定义式：
4.单位及其换算： m/s 或 km/h
1m/s=3.6km/h
1.定义：位移与发生这个位移所用时间的比值。
国际单位制为m/s(或m s-1 )
定义理解
1.速度的大小与位移成正比对吗？请举例说明。
2.速度的大小与时间成反比对吗？请举例说明。
——比值法定义
两辆汽车从某地出发，速度都是20m/s，他们的运动情况完全相同吗？
—— 可能是背道而驰 ！！
体会：速度仅指出大小是不够的，还必须具有______
方向
5.速度是___量
矢
方向：与物体的运动方向相同。
速度的方向是由什么决定？
物理意义：速度大小在数值上等于单位时间内物体位移的大小；速度的方向是物体运动的方向。
V的方向是由对应Δt时间内位移Δx的方向决定，正号表示与规定的正方向相同，负号表示与规定的正方向相反,反映物体运动的方向。
x/km
0
10
20
30
40
-30
-20
-10
Δx1
A
B
C
Δx2
速度方向的理解
巩固练习
1.下列关于速度的说法不正确的是（ ）
A.速度描述物体运动的快慢，只有大小。
B.物体运动时间越短，速度越大。
C.物体运动位移越大，速度越大。
D.物体位置变化越快，速度越大。
ABC
8.54 m/s
例：2006年瑞士洛
桑田径超级大奖赛男子
110米栏的比赛中，刘
翔以12秒88打破了英国
运动员保持13年之久的
世界纪录并夺取该项目
冠军。
⑴试计算其速度？
⑵刘翔完成110m栏的比赛，始终是这个速度吗？他做的是什么运动？用这个速度描述他每次跨栏的快慢精确吗？
二、平均速度
⒊ 物理意义：粗略地描述物体在时间间隔△t内的平均快慢程度。
⒈ 定义：位移与发生这个位移所用时间的比值，叫做物体在这段时间（或这段位移）内的平均速度。
⒉ 定义式：
例：一辆自行车在第一个5s内的位移为10m，第二个5s内的位移为15m，第三个5s内的位移为12m，请分别求出它在每个5s内的平均速度以及这15s内的平均速度
v1=2m/s；v2=3m/s；v3=2.4m/s；v=2.47m/s
⒋ 计算物体的平均速度时要注意哪些问题
说明：平均速度只是对运动物体在某一段时间内（或某一段位移内）而言的，对同一运动物体，在不同的过程，它的平均速度可能是不同的，因此，平均速度必须指明“哪段时间”或“哪段位移”的。
⒌ 平均速度的方向如何？
A
B
一个物体沿着一个圆周运动，圆的半径为5m，物体从A点出发经过5s第一次到达B点，那么在这段时间内物体的平均速度多大？方向如何？
平均速度的方向：物体的位移方向。
1.41m/s
问：你是否考虑物体沿顺时针还是逆时针运动？
平均速度=位移/时间
平均速率=路程/时间
在单向直线运动中大小相等
三、平均速度与平均速率
问：平均速度的大小是否就是平均速率呢？
A
B
不 是 ！！！
某人爬山，从山脚爬上山顶，然后又从原路返回到山脚，上山的平均速率为v1，下山的平均速率为v2，则往返的平均速度的大小和平均速率是 。
解：平均速度是位移与时间的比值，由于此人爬山往返一次，位移为零，平均速度等于=0；而平均速率是路程与时间的比值，由于此人往返一次，路程为山脚到山顶距离的2倍，平均速率
巩固练习
当 ｔ非常非常小时所得平均速度就可认为质点在A处的瞬时速度：
△t
运动物体在某一时刻（或某一位置）的速度。
△t
△t
△t→0
Ｘ/ｍ
A
探究
在公式 中，如果时间非常小， 接近于零，表示的是某一瞬间，这时的速度称为：
极限思想
四、瞬时速度
“无限取微
逐渐逼近”
1.瞬时速度的定义：运动物体在某一时刻（或某一位置）的速度，叫做瞬时速度。
3.物理意义：精确地描述物体运动的快慢。
方向：这一时刻物体运动（位移）的方向。
2.公式：
4.瞬时速度是矢量
大小：叫速率
瞬时速度的深刻理解——
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和瞬时速度相等。
1．瞬时速度能精确地描述变速运动。变速运动的物体在各段时间内的平均速度只能粗略地描述各段时间内的运动情况，如果各时间段取值越小，各段时间内的平均速度对物体运动情况的描述就越细致，当把时间段取足够小时，这极小段时间内的平均速度就能精确描述出运动物体各个时刻的速度，这就是瞬时速度。瞬时速度也就是极短时间内的平均速度 。
瞬时速率：（速率）
1.定义：瞬时速度的大小
2.是标量
常说的“速度”，可能指:
“平均速度”、“平均速率”
“瞬时速度”、“瞬时速率”
五、瞬时速度与瞬时速率
速度显示器显示的是：
平均速度
瞬时速率
瞬时速度
常见物体的运动速度：
自行车 约5
人步行 约1.3
蜗牛爬行 约4×10－3
大陆板块漂移 约10－9
了解
平均速度和瞬时速度的区别与联系
　　　物理量 比较项目　　 平均速度 瞬时速度
区 别 对应关系 与一段时间或一段位移对应 与某一时刻或某一位置对应
物理意义 粗略地描述做变速直线运动的物体在某段时间内或某段位移上的平均快慢程度 精确地描述做变速直线运动的物体在某时刻或某位置时的快慢程度
方向 与所对应时间内位移方向相同 物体在该时刻的运动方向
联系 (1)在公式v＝中，Δt→0时，平均速度即为瞬时速度 (2)匀速直线运动中，任意一段时间内的平均速度等于任意时刻的瞬时速度 平均速度和平均速率的区别与联系
平均速度 瞬时速度 平均速率 瞬时速率
定义
方向
意义
对应
与位移 x方向相同
运动质点的位移与时间的比值
运动质点在某一时刻（或位置）的速度
瞬时速度的大小
运动质点的路程与时间的比值
此时刻的运动方向，即物体在运动轨迹上过该点的切线方向
无方向，
标量
无方向，
标量
精确描述物体运动的快慢
某段时间（或位移）
精确描述物体运动的快慢
粗略描述物体运动的快慢
粗略描述物体运动的快慢
某一时刻（或位置）
某段时间（或路程）
某一时刻（或位置）
瞬时速度
瞬时速率
大小相等
大小相等
平均速度和瞬时速度
例1：甲、乙两质点在同一直线上匀速运动，设向右为正，甲质点的速度为2m/s，乙质点的速度为-4m/s，则可知(　　)
A.乙质点的速率大于甲质点的速率
B.因为2>-4，所以甲质点的速度大于乙质点的速度
C.这里的正、负号的物理意义是表示运动的方向
D.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
ACD
解析：因为速度是矢量，所以其正、负号表示物体的运动方向，选项C正确。速率是标量，等于速度的大小，甲、乙的速率分别为2 m/s、4 m/s，故选项A正确。速度是矢量，其正、负不表示大小，只有速度的数值才能比较大小，选项B错误；甲、乙两质点在同一直线上沿相反方向运动，10 s后的距离等于两者位移大小之和，计算可得选项D正确。
答案 ：ACD
例2：关于速度的定义式v = ，以下叙述正确的是(　　)
A.物体做匀速直线运动时，速度v与运动的位移Δx成正比，与运动时间Δt成反比
B.速度v的大小与运动的位移Δx和时间Δt都无关
C.此速度定义式适用于任何运动
D.速度是表示物体运动快慢及方向的物理量
解析： v = 是计算速度的公式，适用于任何运动，C对；此式只说明速度可用位移Δx除以时间Δt来计算，并不是说v与Δx成正比，与Δt成反比，A错，B对；速度的大小表示物体运动的快慢，方向表示物体的运动方向，D对。
BCD
例3：关于瞬时速度和平均速度的说法，正确的是(　　)
A.平均速度一定等于初速度与末速度的平均值
B.匀速直线运动的平均速度等于瞬时速度
C.平均速度为0的物体，一定始终处于静止状态
D.任意时刻瞬时速度都相等的两个物体，它们的平均速度不一定相等
解析：只有匀加速直线运动，平均速度才等于初速度与末速度的平均值，故A错误;匀速直线运动的速度保持不变，各段时间内的平均速度等于瞬时速度，故B正确;平均速度只能粗略反映物体的运动，平均速度为零，只能说明物体在一段时间内回到了出发点;不能说明物体一定静止，故C错误;任意时刻瞬时速度都相等的两个物体，它们在相等时间内通过的位移相等，所以它们的平均速度一定相等，故D错误。
B
例4：小蒙骑自行车由静止沿直线运动，他在第1s内、第2s内、第3s内、第4s内通过的位移分别为1m、2m、3m、4m，则(　　)
A.他4s末的瞬时速度为4m/s
B.他第2s内的平均速度为1.5m/s
C.他4s内的平均速度为2.5m/s
D.他1s末的速度为1m/s
解析：自行车速度逐渐增大的，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 m/s=2 m/s;4 s内的平均速度 m/s
=2.5 m/s。
答案：C
例5：某质点由A出发做直线运动，前5 s向东运动了30 m经过B点，又运动了5 s前进了60 m到达C点，在C点停了4 s后又向西运动，经历了6 s运动120 m到达A点西侧的D点，如图所示，求：
（1）全过程的平均速度。
（2）全过程的平均速率。
答案：(1)1.5 m/s　方向向西　(2)10.5 m/s
例6：一物体沿正东方向以4 m/s的速度匀速运动4 s，又以3 m/s 的速度向北匀速运动4 s，求这8 s内物体的平均速度和平均速率(tan 37°= 0.75)。
答案:平均速度大小2.5 m/s，方向为东偏北37°　平均速率为3.5 m/s
例7:物体沿一直线运动一段时间，前一半时间的平均速度是20m/s，后一半时间的平均速度是30m/s，物体全程的平均速度是多少？
＝ 25m/s
例8:物体沿直线运动，前半段位移的平均速度是20m/s，后半段位移的平均速度是30m/s，则物体全程的平均速度多少？
＝ 24m/s
六、速度——时间图像
在直角坐标系中选时刻t为横轴，选速度v为纵轴，其上的图线就是速度——时间图像。速度--时间图像又称v-t图像。
物理意义：反映的是做直线运动的物体速度随时间变化的规律。
对v—t图像的理解：
1.由图像可以看出每一时刻对应的瞬时速度。
2.由图像可以看出速度方向，图线在时间轴上方
表示速度方向与规定的正方向相同，例：图线1、3、5；
图线在时间轴下方则表示速度方向与规定的正方向相反，
例：图线2、4、6。
3.由图像可以看出物体的运动性质：图线平行时间
轴表示物体做匀速直线运动，例：图线1、2；倾斜的直
线表示匀加速或匀减速，例：图线3表示正方向匀加速，图线5表示正方向匀减速，图线4表示负方向匀加速。
4.根据图线与时间轴所围面积可以求出位移。