高中物理 教科版必修1 第一章第4节《运动快慢与方向的描述 速度》教案

4　运动快慢与方向的描述——速度
学习目标 重点难点
1．知道速度的大小和方向是如何定义的．2．能够区分平均速度和瞬时速度．3．理解速度—时间图像．4．会用打点计时器测平均速度． 重点：1．理解平均速度和瞬时速度的概念，体会平均速度与瞬时速度的关系．2．打点计时器的正确使用和纸带的处理方法和技巧．3．区分速度和速率．难点：理解速度—时间图像，会用图像分析物体的运动．
1．运动快慢的描述——速度
（1）为了准确反映物体位置变化的____ ( http: / / www.21cnjy.com )__和______，物理学中将位移与发生这段位移所用时间的______定义为速度．其公式为v＝________．
（2）速度是____量，其方向就是物体______的方向．在国际单位制中，速度的单位是________，符号是________．
2．平均速度和瞬时速度
（1）运动物体的______和所用______的比值叫这段位移（或这段时间）内的平均速度，通常用符号________来表示，平均速度也是矢量，其方向由______的方向决定．
（2）运动物体在某一时刻或某一______的速度称为瞬时速度．瞬时速度是一个____量，瞬时速度的大小称为__________，简称______．
预习交流
汽车速度计指示的是瞬时速度还是瞬时速率？
3．用打点计时器测量平均速度
（1）打点计时器是记录做直线运动物体的______和______的仪器．
（2）若电火花计时器使用50 Hz的交流电源时，则放电间隔为________ s．
4．速度—时间图像
（1）以______为纵轴、______为横轴，建立一个平面直角坐标系，在该坐标系中画出物体的速度随时间的变化关系，这种描述速度v与时间t的图像叫做速度—时间图像．
（2）匀速直线运动的速度—时间图像是与横轴______的直线，运动物体在时间t内的位移对应着v－t图像中一块矩形的______．
在预习中还有哪些问题需要你在听课时加以关注？请在下列表格中做个备忘吧！
我的学困点 我的学疑点
答案：
1．（1）快慢　方向　比值　
（2）矢　运动　米每秒　m/s
2．（1）位移　时间　　位移
（2）位置　矢　瞬时速率　速率
预习交流：答案：汽车速度计不能显示运动的方向，它的读数是汽车的瞬时速率．
3．（1）位置　时间
（2）0.02
4．（1）速度　时间
（2）平行　面积
一、运动快慢的描述——速度
1．蜗牛横向爬过一本教科书 ( http: / / www.21cnjy.com )，至少得用2 min的时间；乌龟爬行1 m需要50 s；猎豹平均每秒可跑32 m．如何比较哪种动物运动得快呢？有几种比较方法？
2．发生位移越大的物体一定运动得越快吗？
3．我们在描述车辆运动的快慢时常用km/h这个单位，在国际单位制中速度的单位是m/s，这两个单位间的换算关系是怎样的？
下列关于速度的说法正确的是（　　）．
A．速度是矢量，既有大小，又有方向
B．速度描述物体运动的快慢，只有大小
C．速度越大，物体的位移越大
D．速度越大，物体在单位时间内的位移越大
1．速度是描述物体运动快慢和运动方向的物理量．即描述物体位置变化快慢的物理量，速度越大表示物体运动得越快，其位置变化也越快．
2．速度是矢量，既有大小，又有方向，速度的大小等于位移与发生这段位移所用时间的比值，速度的方向也就是物体运动的方向．
3．对于直线运动来说，如果我们选定某一 ( http: / / www.21cnjy.com )方向为正方向，速度方向就可以用正、负号表示．例如，如果选向东为正方向，若汽车以3 m/s的速度向东运动，就可以记为v＝＋3 m/s（通常正号可以省略，记为v＝3 m/s），若汽车以3 m/s的速度向西运动，则可记为v＝－3 m/s（数值表示速度大小，负号表示汽车运动方向与规定的正方向相反）．
二、平均速度和瞬时速度
1．大自然中，物体的运动有快有慢，并且不断变化，可以用平均速度来描述物体运动的快慢，如何定义平均速度呢？
2．有些物理量可以描述一段运动过程 ( http: / / www.21cnjy.com )，与一段时间对应，这种物理量叫过程量，有些物理量只能描述某个状态，与一个时刻对应，这种物理量叫状态量．平均速度和瞬时速度这两个物理量是过程量还是状态量？
3．平均速度和瞬时速度都可以描述运动的快慢，平均速度越大的运动是否瞬时速度也一定越大？
4．平均速度的方向和瞬时速度的方向一定相同吗？
5．匀速直线运动的速度有何特点？
下列关于平均速度和瞬时速度的说法正确的是（　　）．
A．平均速度＝，当Δt充分小时，该式可表示t时刻的瞬时速度
B．匀速直线运动的平均速度等于瞬时速度
C．瞬时速度和平均速度都可以精确描述变速运动
D．瞬时速度可以精确描述变速运动
平均速度 瞬时速度
区别 定义 运动质点的位移与所用时间的比值 运动质点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→0时，Δt内的平均速度（2）匀速直线运动中，瞬时速度和平均速度始终相等
三、速度—时间图像
1．物体运动的v－t图像是物体的运动轨迹吗？
2．如何由速度—时间图像确定物体的速度？
3．以匀速直线运动的v－t图像为例，如何由速度—时间图像确定物体的位移？
甲和乙两个物体在同一条直线上运动，它们的速度—时间图像分别如图中a、b所示，在t1时刻（　　）．
A．它们的运动方向相同
B．它们的运动方向相反
C．甲的速度比乙的速度大
D．乙的速度比甲的速度大
1．从图像中可以读出物体在某时刻的速度或物体的某一速度所对应的时刻．在右图中，0时刻的速度为v0，t时刻的速度为vt．
2．求出物体在某段时间内速度的变化量或物体发生某一速度变化所经历的时间．在上图中，0～t时间内速度的变化量为Δv＝vt－v0．
3．判断运动方向．根据速度的正、负 ( http: / / www.21cnjy.com )判断运动方向，速度为正，表示物体沿正方向运动；速度为负，表示物体沿负方向运动，在下图中，0～t3时间内物体沿正方向运动，t4～t6时间内，物体沿负方向运动．
4．比较物体速度变化的快慢．在v－t图像中，直线的倾斜程度（斜率）反映了物体速度改变的快慢，倾斜程度越大，表示速度改变得越快；倾斜程度越小，表示速度改变得越慢；直线不倾斜（平行于时间轴），表示物体的速度不变．在上图中，不难看出，物体在0～t1时间内比在t2～t3时间内速度变化得慢，在t4～t5时间内比在t5～t6时间内速度变化得慢．
1．关于物理量“速度”，以下说法正确的是（　　）．
A．速度是描述物体位置变化的物理量
B．速度是描述物体运动快慢和运动方向的物理量
C．瞬时速度的方向就是那一时刻物体运动的方向
D．速度的方向就是位移的方向
2．下列速度为平均速度的是（　　）．
A．子弹出膛的速度
B．足球被踢出时的速度
C．物体从静止开始到被抛出手的过程中的速度
D．火车过广告牌的速度
3．下列速度中是瞬时速度的有（　　）．
A．乒乓球从桌上弹起时速度为15 m/s
B．短跑运动员的冲线速度为10 m/s
C．火车以42 km/h的速度穿过一条隧道
D．子弹以600 m/s的速度射中目标
4．如图所示为同一打点计时器打出的4条纸带，其中，平均速度最大的是（　　）．
5．如图甲、乙所示为两个质点运动的速度—时间图像，回答下面的问题：
（1）甲质点做________运动，乙质点做________运动．（选填“加速”“减速”或“静止”）
（2）甲质点的初速度为________ m/s，乙质点的初速度为________ m/s．
（3）甲、乙两质点运动的方向________．（选填“相同”或“不相同”）
提示：用最精练的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写下来并进行识记．
知识精华 技能要领
答案：
活动与探究1：1．答案：有两种比较的方法．一 ( http: / / www.21cnjy.com )种是同样的位移，比较所用时间的长短，时间短的，运动得快．另一种是用相同的时间，比较通过的位移大小，位移大的，运动得快．如果发生1 m的位移，蜗牛所用时间最长，猎豹所用时间最短；如在1 s的时间内，蜗牛的位移最小，猎豹的位移最大，所以猎豹运动得最快．
2．答案：发生位移越大的物 ( http: / / www.21cnjy.com )体不一定运动得越快．首先，从v＝看，若在相同的Δt情况下，Δx越大，v才越大．如果没有明确Δt的情况，Δx不能唯一确定v的大小．再者，v＝只是速度的定义式，而一个物体运动的快慢与位移大小无关，是因为物体运动才有了位移，不是因为有了位移才有速度．在理解瞬时速度时，这一观点尤为重要．
3．答案：1 km/h＝＝m/s,1 m/s＝3.6 km/h．
迁移与应用1：AD　解析：速度是描述物体运动快慢的物理量，既有大小，又有方向；位移的大小，既与速度大小有关，又与时间长短有关．
活动与探究2：1．答案：用位移和发生这段位移所用的时间来描述物体的运动，平均速度是指运动物体在某段时间内的位移与发生这段位移所用时间的比值．
2．答案：平均速度对应一 ( http: / / www.21cnjy.com )段运动过程，反映物体在一段时间内运动的平均快慢程度，是过程量；瞬时速度反映物体在某一时刻或某一位置运动的快慢情况，是状态量．
3．答案：平均速度大不表示每一时刻的速度都大，所以平均速度越大的运动其瞬时速度不一定越大．
4．答案：平均速度的方向与位移的方向相同；瞬时速度的方向与物体运动的方向相同．二者可能相同，也可能不同．只有在单方向直线运动中二者才一直相同．
5．答案：匀速直线运动是瞬时速度保持不变的运动，匀速直线运动的瞬时速度和平均速度相等．
迁移与应用2：ABD　解析：由平均速度 ( http: / / www.21cnjy.com )定义式＝可知，当Δt足够小，甚至趋近于零时，该式可表示t时刻的瞬时速度，A正确；匀速直线运动的速度不变，各段时间内的平均速度均等于瞬时速度，B正确；平均速度粗略反映一段时间内物体运动的快慢程度，而瞬时速度精确地描述物体在某一时刻或某一位置运动的快慢及方向，C错误，D正确．
活动与探究3：1．答案：不是．物体运动的v－t图像反映物体速度随时间的变化规律，不是物体的运动轨迹．
2．答案：（1）由v－t图像的纵坐标数值可确定速度的大小．
（2）若图像位于t轴上方，表示物体向正方向运动；若图像位于t轴下方，表示物体向负方向运动．
3．答案：从匀速直线运动的v－t图像中不仅可以看出速度的大小，并且可以求出位移，根据位移公式x＝vt， t时间内的位移在v－t图像中就对应着边长分别为v和t的一个矩形面积，如图中阴影部分．
迁移与应用3：AD
当堂检测
1．BC　解析：速度是描述物体运动快慢 ( http: / / www.21cnjy.com )的物理量，同时也是描述物体位置变化快慢的物理量．速度是矢量，既有大小，又有方向，其方向就是物体运动的方向．
2．CD　解析：依据平均速度和瞬时速度的概念可知：A为经某一位置的状况，B为在某一时刻的状况，故A、B为瞬时速度；C为物体经过某一段时间的状况，D为物体通过某一段位移的状况，故C、D为平均速度．
3．ABD　解析：依据瞬时速度的概 ( http: / / www.21cnjy.com )念可知：A、B为经某一位置的状况，D为在某一时刻的状况，C为物体通过某一段位移的状况，故A、B、D为瞬时速度．
4．B
5．答案：（1）加速　减速　（2）1　3　（3）相同