第三讲 位置变化快慢的描述--速度 （导学案）高一上学期物理人教版（2019）必修第一册
文档属性
| 名称 | 第三讲 位置变化快慢的描述--速度 （导学案）高一上学期物理人教版（2019）必修第一册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 397.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-12-21 09:36:45 | ||
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文档简介
第三讲 位置变化快慢的描述--速度
一．速度
1.物理意义：描述物体 变化快慢的物理量。
2.定义式：，单位是 。
3.标矢性：矢量，有大小，有方向。
4.平均速度：，矢量，与位移方向相同，与运动方向不一定相同。
5.瞬时速度：描述运动物体在某一时刻或某一位置的速度；即越小，越接近某一时刻的瞬时速度。
6.速率：瞬时速度的大小，是标量；如汽车速度计的示数为汽车的速率。
7.平均速率：物体运动的路程与时间的比值。
8.概念辨析
（1）速度与位移成正比，与时间成反比？
（2）平均速度的方向就是物体的运动方向？
（3）因为速率是瞬时速度的大小，所以平均速率就是平均速度的大小？
二．速度的测量
1.打点计时器测量瞬时速度
（1）原理：依据速度定义式可得，当越小时，计算结果越接近某一时刻或某一位置的瞬时速度。
（2）依据以上原理可近似求出C点的瞬时速度。
1）利用刻度尺测出B、D间的距离；
2）利用打点计时器的打点周期，可求出物体经过B、D所用的时间，题目中注意计时点与计数点的区别；
3）利用公式可求出物体经过B、D时的平均速度，即近似等于C点的瞬时速度。
注意：当越小时，计算值越接近C点的瞬时速度，所以B、D间的平均速度比A、E间的平均速度更接近C点的瞬时速度。
测量某点的瞬时速度时，尽量选取与其相邻最近的两个点来测量。
例1.如图所示，是一条利用打点计时器打出的纸带，0、1、2、3、4、5、6是七个计数点，每相邻两个计数点之间还有四个点未画出，各计数点到0的距离如图所示，求出1、2、3、4、5各计数点的瞬时速度。（保留两位有效数字，下图长度单位cm）
2.光电门测量瞬时速度
（1）原理：遮光板通过光电门时的瞬时速度等于遮光板通过光电门的平均速度。
（2）计算：，为遮光板的宽度，为遮光板通过光电门的时间。
例2.像打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示，a、b分别是光电门的激光发射、接收装置,当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间。现利用图乙所示装置测量，图中MN是水平桌面，PQ是长1m左右的木板，Q是木板与桌面的接触点，1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出。让滑块从木板的顶端滑下，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为5.0×10 2s和2.0×10 2s。用游标卡尺测量滑块的宽度d=5.015cm，则：
（1）滑块通过光电门1的速度1的大小是多少 （保留两位有效数字）
（2）滑块通过光电门2的速度2的大小是多少 （保留两位有效数字）
三．图像
（1）辨析
（2）图像、图像的区分
图像 图像
图像内容
坐标轴 横轴：时间；纵轴：位移 横轴：时间；纵轴：速度
点 质点的位置 质点的速度
线 质点的位置变化情况 质点的速度变化情况
面 无意义 图线与横轴围城的面积表示：质点在该时间内的位移
图像的斜率 质点的速度大小和方向 质点的加速度大小和方向
图像与y轴的截距 质点的初始位置 质点的初始速度
交点 各个质点相遇 各个质点的速度相同
运动方向判断 斜率为正：沿正方向运动 斜率为负：沿负方向运动 0轴上方：沿正方向运动 0轴下方：沿负方向运动
例3.（多选）a、b两个质点相对于同一质点在同一直线上运动的x-t图像如图所示。关于a、b的运动，下列说法正确的是（ ）
A.a、b两个质点运动的出发点相距5m
B.质点a比质点b迟1s开始运动
C.在0～3s时间内a、b的位移大小相等，方向相反
D.1～2s内，质点a运动的速率比质点b运动的速率大
例4.一质点的x t图象如图所示，能正确表示该质点的 t的图象的是（ ）
A. B. C. D.
四．平均速度的计算
1.时间分段明确
例如，物体在直线运动过程中，前时间内的平均速度是，后时间内的平均速度是，则全程的平均速度是多少？
2.位移分段明确
例如，物体在直线运动过程中，通过前位移的平均速度是，通过后位移的平均速度是，则全程的平均速度是多少？
3.中间停留一段时间
例如，一物体从A点沿直线运动至B点所需时间为，在B点停留时间后，又从B点沿直线运动至C点（方向不变），所需时间为，且，则全程的平均速度是多少？
例5.一辆汽车沿平直公路行驶，开始以的速度行驶了全程的，接着以速度行驶剩余的路程，已知全程的平均速度为，则等于（ ）
A. B. C. D.
巩固提升
1.对速度的定义式，以下叙述不正确的是（ ）
A.物体做匀速直线运动时，速度与运动的位移x成正比，与运动时间t成反比
B.速度的大小与运动的位移x和时间t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
2.（多选）以下关于瞬时速度、平均速度的说法正确的是（ ）
A.瞬时速度是指物体在某一位置或某一时刻的速度
B.平均速度是物体在一段时间内各个时刻瞬时速度的平均值
C.求解平均速度时必须明确是哪段时间（或哪段位移）内的平均速度
D.物体做变速运动时，平均速度是指物体通过的位移与所用时间的比值
3.下列关于速度和速率的说法正确的是（ ）
A.速率是瞬时速度的大小 B.对运动的物体，某段时间内的平均速度不可能为零
C.平均速率是平均速度的大小 D.对运动的物体，某段时间内的平均速率有可能为零
4.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1，下山的平均速率为2，则此人往返一次的平均速度的大小和平均速率是（ ）
A.， B.， C.0， D.0，
5.汽车从立交桥顶上向下做变速直线运动。已知第1s内通过2m、第2s内通过4m、第3s内通过6m，则下列说法中正确的是（ ）
A.第2s内的平均速度是4m/s B.第2s内的平均速度是2m/s
C.第2s末的瞬时速度是2m/s D.第2s末的瞬时速度是4m/s
6.为提高百米赛跑运动员的成绩，教练员分析了运动员跑百米全程的录像带，测得运动员在前7s跑了63m，7s末到7.1s末跑了0.92m，跑到终点共用10s，则下列说法正确的是（ ）
A.运动员在跑百米的全过程的平均速度是7m/s B.运动员在前7s的平均速度是10m/s
C.运动员在7s末的瞬时速度约为9.2m/s D.运动员跑到终点的瞬时速度为10m/s
7.甲乙丙三辆汽车以相同的速度经过同一路标，从此时开始，甲做匀速直线运动，乙车先加速后减速，丙车先减速后加速，他们通过下一路标的速度相同，则（ ）
A.甲车先通过下一路标 B.乙车先通过下一路标
C.丙车先通过下一路标 D.三辆车同时通过下一路标
8.如图所示，物体沿曲线ABCDE的箭头方向运动，在AB、ABC、ABCD、ABCDE四段轨迹所用的时间分别是1s、2s、3s、4s。已知方格的边长为1m。下列说法正确的是（ ）
A.AB段的平均速率为1m/s C.CD段的平均速度与DE段的平均速度相同
B.BC段的平均速度为m/s D.B点的速度等于在AC段的平均速度
9.一质点沿直线方向做直线运动，它离点的距离随时间变化的关系为，速度随时间变化的关系为，则该质点在时的瞬时速度、从到间的平均速度、平均速率分别为（ ）
A.-9m/s、0m/s、6m/s B.9m/s、-3m/s、6m/s
C.9m/s、-1m/s、2m/s D.-9m/s、-1m/s、3m/s
10.如图所示，是同一打点计时器打出的4条纸带，在图示记录的时间内（ ）
A.纸带均做匀速运动 B.丙纸带的平均速度最大
C.丁纸带的平均速度最大 D.乙和丁纸带的平均速度一样大
11.质点沿直线运动，其运动图象如图所示，关于质点的运动，下列说法中正确的是（ ）
A.2s末质点的位移为零，前2s内位移为“-”，后2s内位移为“+”，2s末质点改变了运动方向
B.2s末质点的位移为零，该时刻质点的速度也为零
C.质点做匀速直线运动，速度大小为0.1m/s，方向与规定的正方向相反
D.质点在4s时间内的位移大小为0.4m，位移的方向与规定的正方向相同
11题图 12题图 13题图
12.（多选）如图所示为甲、乙两物体运动的x t图象，则下列说法正确的是（ ）
A.甲物体做变速曲线运动，乙物体做匀速直线运动 B.两物体的初速度都为零
C.在t1时间内两物体平均速度大小相等 D.相遇时，甲的速度大于乙的速度
13.如图所示，是甲、乙两质点的 t图象，由图可知（ ）
A.t=0时，甲的速度比乙的速度大 B.甲一定在乙的后面
C.相等时间内，甲的速度改变较大 D.在5s末以前，甲质点速度较大
14.下列图象能反映物体做直线运动经2s没有回到初始位置的是（ ）
A. B. C. D.
15.一支队伍匀速前进，通讯员从队尾追赶到队前，传达命令后又立即返回到队尾时，队伍已前进了200m，在整个过程中，通讯员共用时80s，比队伍多走了80m的路程，则全过程通讯员通过的路程是 m，平均速度为 m/s。
16.“用打点计时器测速度”的实验中，让重锤自由下落，打出纸带如图所示，图中直尺的单位为cm，点O、A、B、C、D…为打点计时器每隔T=0.02s打出的点。
（1）纸带的 （填“左端”或“右端”）与重锤相连。
（2）= cm，= cm，FH段的平均速度大小为= m/s。
（3）如果当时交变电流的频率是f=51Hz，而计算时仍按f=50Hz处理，那么速度的测量值将 （填“偏大”、“偏小”或“相等”）（已知T=1/f）
一．速度
1.物理意义：描述物体 变化快慢的物理量。
2.定义式：，单位是 。
3.标矢性：矢量，有大小，有方向。
4.平均速度：，矢量，与位移方向相同，与运动方向不一定相同。
5.瞬时速度：描述运动物体在某一时刻或某一位置的速度；即越小，越接近某一时刻的瞬时速度。
6.速率：瞬时速度的大小，是标量；如汽车速度计的示数为汽车的速率。
7.平均速率：物体运动的路程与时间的比值。
8.概念辨析
（1）速度与位移成正比，与时间成反比？
（2）平均速度的方向就是物体的运动方向？
（3）因为速率是瞬时速度的大小，所以平均速率就是平均速度的大小？
二．速度的测量
1.打点计时器测量瞬时速度
（1）原理：依据速度定义式可得，当越小时，计算结果越接近某一时刻或某一位置的瞬时速度。
（2）依据以上原理可近似求出C点的瞬时速度。
1）利用刻度尺测出B、D间的距离；
2）利用打点计时器的打点周期，可求出物体经过B、D所用的时间，题目中注意计时点与计数点的区别；
3）利用公式可求出物体经过B、D时的平均速度，即近似等于C点的瞬时速度。
注意：当越小时，计算值越接近C点的瞬时速度，所以B、D间的平均速度比A、E间的平均速度更接近C点的瞬时速度。
测量某点的瞬时速度时，尽量选取与其相邻最近的两个点来测量。
例1.如图所示，是一条利用打点计时器打出的纸带，0、1、2、3、4、5、6是七个计数点，每相邻两个计数点之间还有四个点未画出，各计数点到0的距离如图所示，求出1、2、3、4、5各计数点的瞬时速度。（保留两位有效数字，下图长度单位cm）
2.光电门测量瞬时速度
（1）原理：遮光板通过光电门时的瞬时速度等于遮光板通过光电门的平均速度。
（2）计算：，为遮光板的宽度，为遮光板通过光电门的时间。
例2.像打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示，a、b分别是光电门的激光发射、接收装置,当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间。现利用图乙所示装置测量，图中MN是水平桌面，PQ是长1m左右的木板，Q是木板与桌面的接触点，1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出。让滑块从木板的顶端滑下，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为5.0×10 2s和2.0×10 2s。用游标卡尺测量滑块的宽度d=5.015cm，则：
（1）滑块通过光电门1的速度1的大小是多少 （保留两位有效数字）
（2）滑块通过光电门2的速度2的大小是多少 （保留两位有效数字）
三．图像
（1）辨析
（2）图像、图像的区分
图像 图像
图像内容
坐标轴 横轴：时间；纵轴：位移 横轴：时间；纵轴：速度
点 质点的位置 质点的速度
线 质点的位置变化情况 质点的速度变化情况
面 无意义 图线与横轴围城的面积表示：质点在该时间内的位移
图像的斜率 质点的速度大小和方向 质点的加速度大小和方向
图像与y轴的截距 质点的初始位置 质点的初始速度
交点 各个质点相遇 各个质点的速度相同
运动方向判断 斜率为正：沿正方向运动 斜率为负：沿负方向运动 0轴上方：沿正方向运动 0轴下方：沿负方向运动
例3.（多选）a、b两个质点相对于同一质点在同一直线上运动的x-t图像如图所示。关于a、b的运动，下列说法正确的是（ ）
A.a、b两个质点运动的出发点相距5m
B.质点a比质点b迟1s开始运动
C.在0～3s时间内a、b的位移大小相等，方向相反
D.1～2s内，质点a运动的速率比质点b运动的速率大
例4.一质点的x t图象如图所示，能正确表示该质点的 t的图象的是（ ）
A. B. C. D.
四．平均速度的计算
1.时间分段明确
例如，物体在直线运动过程中，前时间内的平均速度是，后时间内的平均速度是，则全程的平均速度是多少？
2.位移分段明确
例如，物体在直线运动过程中，通过前位移的平均速度是，通过后位移的平均速度是，则全程的平均速度是多少？
3.中间停留一段时间
例如，一物体从A点沿直线运动至B点所需时间为，在B点停留时间后，又从B点沿直线运动至C点（方向不变），所需时间为，且，则全程的平均速度是多少？
例5.一辆汽车沿平直公路行驶，开始以的速度行驶了全程的，接着以速度行驶剩余的路程，已知全程的平均速度为，则等于（ ）
A. B. C. D.
巩固提升
1.对速度的定义式，以下叙述不正确的是（ ）
A.物体做匀速直线运动时，速度与运动的位移x成正比，与运动时间t成反比
B.速度的大小与运动的位移x和时间t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
2.（多选）以下关于瞬时速度、平均速度的说法正确的是（ ）
A.瞬时速度是指物体在某一位置或某一时刻的速度
B.平均速度是物体在一段时间内各个时刻瞬时速度的平均值
C.求解平均速度时必须明确是哪段时间（或哪段位移）内的平均速度
D.物体做变速运动时，平均速度是指物体通过的位移与所用时间的比值
3.下列关于速度和速率的说法正确的是（ ）
A.速率是瞬时速度的大小 B.对运动的物体，某段时间内的平均速度不可能为零
C.平均速率是平均速度的大小 D.对运动的物体，某段时间内的平均速率有可能为零
4.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1，下山的平均速率为2，则此人往返一次的平均速度的大小和平均速率是（ ）
A.， B.， C.0， D.0，
5.汽车从立交桥顶上向下做变速直线运动。已知第1s内通过2m、第2s内通过4m、第3s内通过6m，则下列说法中正确的是（ ）
A.第2s内的平均速度是4m/s B.第2s内的平均速度是2m/s
C.第2s末的瞬时速度是2m/s D.第2s末的瞬时速度是4m/s
6.为提高百米赛跑运动员的成绩，教练员分析了运动员跑百米全程的录像带，测得运动员在前7s跑了63m，7s末到7.1s末跑了0.92m，跑到终点共用10s，则下列说法正确的是（ ）
A.运动员在跑百米的全过程的平均速度是7m/s B.运动员在前7s的平均速度是10m/s
C.运动员在7s末的瞬时速度约为9.2m/s D.运动员跑到终点的瞬时速度为10m/s
7.甲乙丙三辆汽车以相同的速度经过同一路标，从此时开始，甲做匀速直线运动，乙车先加速后减速，丙车先减速后加速，他们通过下一路标的速度相同，则（ ）
A.甲车先通过下一路标 B.乙车先通过下一路标
C.丙车先通过下一路标 D.三辆车同时通过下一路标
8.如图所示，物体沿曲线ABCDE的箭头方向运动，在AB、ABC、ABCD、ABCDE四段轨迹所用的时间分别是1s、2s、3s、4s。已知方格的边长为1m。下列说法正确的是（ ）
A.AB段的平均速率为1m/s C.CD段的平均速度与DE段的平均速度相同
B.BC段的平均速度为m/s D.B点的速度等于在AC段的平均速度
9.一质点沿直线方向做直线运动，它离点的距离随时间变化的关系为，速度随时间变化的关系为，则该质点在时的瞬时速度、从到间的平均速度、平均速率分别为（ ）
A.-9m/s、0m/s、6m/s B.9m/s、-3m/s、6m/s
C.9m/s、-1m/s、2m/s D.-9m/s、-1m/s、3m/s
10.如图所示，是同一打点计时器打出的4条纸带，在图示记录的时间内（ ）
A.纸带均做匀速运动 B.丙纸带的平均速度最大
C.丁纸带的平均速度最大 D.乙和丁纸带的平均速度一样大
11.质点沿直线运动，其运动图象如图所示，关于质点的运动，下列说法中正确的是（ ）
A.2s末质点的位移为零，前2s内位移为“-”，后2s内位移为“+”，2s末质点改变了运动方向
B.2s末质点的位移为零，该时刻质点的速度也为零
C.质点做匀速直线运动，速度大小为0.1m/s，方向与规定的正方向相反
D.质点在4s时间内的位移大小为0.4m，位移的方向与规定的正方向相同
11题图 12题图 13题图
12.（多选）如图所示为甲、乙两物体运动的x t图象，则下列说法正确的是（ ）
A.甲物体做变速曲线运动，乙物体做匀速直线运动 B.两物体的初速度都为零
C.在t1时间内两物体平均速度大小相等 D.相遇时，甲的速度大于乙的速度
13.如图所示，是甲、乙两质点的 t图象，由图可知（ ）
A.t=0时，甲的速度比乙的速度大 B.甲一定在乙的后面
C.相等时间内，甲的速度改变较大 D.在5s末以前，甲质点速度较大
14.下列图象能反映物体做直线运动经2s没有回到初始位置的是（ ）
A. B. C. D.
15.一支队伍匀速前进，通讯员从队尾追赶到队前，传达命令后又立即返回到队尾时，队伍已前进了200m，在整个过程中，通讯员共用时80s，比队伍多走了80m的路程，则全过程通讯员通过的路程是 m，平均速度为 m/s。
16.“用打点计时器测速度”的实验中，让重锤自由下落，打出纸带如图所示，图中直尺的单位为cm，点O、A、B、C、D…为打点计时器每隔T=0.02s打出的点。
（1）纸带的 （填“左端”或“右端”）与重锤相连。
（2）= cm，= cm，FH段的平均速度大小为= m/s。
（3）如果当时交变电流的频率是f=51Hz，而计算时仍按f=50Hz处理，那么速度的测量值将 （填“偏大”、“偏小”或“相等”）（已知T=1/f）