课件92张PPT。第3节
速 度 一、平均速度
1.物理意义:_________描述_______________物体运
动的_________和_________。?
2.文字表述:物体运动的_________与所用_________
之比,通常用 表示。? 大致 一段时间内 快慢 方向 位移 时间 3.标矢性:
(1)大小: =? 。?
(2)方向:平均速度是_________,其方向与_______
_____相同。? 矢量 位移方向 4.单位:速度的单位是米/秒,符号为m/s或m·s-1。
5.关于平均速度的说法符合科学实际的是_________。?
①平均速度可以对应一个时间点。
②匀速运动中,不同位移内的平均速度一定相等。
③平均速度可以对应一段位移。
④变速直线运动中,不同位移内的平均速度一般不
相等。②③④ 二、瞬时速度
1.物理意义:_________描述物体在___________(时刻)
运动的快慢和方向。?
2.文字表述:物体在___________(时刻)的速度。?
3.标矢性:
(1)大小:瞬时速度的大小称为_____________,简称
速率。? 准确 某位置 某位置 瞬时速率 (2)方向:瞬时速度是_________,其方向与物体的
_____________相同。? 矢量 运动方向 4.瞬时速度的测量:
(1)原理:用很短时间内的_____________大小代替。?
(2)方法:
①光电门法。用光电门实验装置可测物体在极短时间
内的_____________,认为它就是测得的___________。? 平均速度 平均速度 瞬时速度 ②速度计法。用速度计可直接读出物体在某一时刻或
某一位置的瞬时速度的_________。? 大小 5.速率与速度的表述,符合科学实际的有_______。?
①瞬时速度的大小叫作瞬时速率,简称速率。
②速度是矢量,速率也是矢量。
③速率只反映物体运动的快慢,而速度却同时反映运
动的快慢和运动的方向。①③ 一 速度
1.速度的概念:
(1)这里的速度指运动物体的位移与所用时间的比值,而不再是初中所学的路程与时间的比值。
(2)两种速度的定义并不矛盾,因为初中只研究匀速直线运动,不关注运动方向,路程即位移大小。2.速度的定义式:
(1)公式v= 中的Δs是物体运动的位移,不是路程。
(2)v= 是速度的定义式,不是决定式,不能认为v与
位移Δs成正比、与时间Δt成反比。3.速度的标矢性:
(1)速度既有大小,又有方向,是矢量。速度的方向就是物体的运动方向。
(2)比较两个速度是否相同时,既要比较其大小是否相等,又要比较其方向是否相同。 【思考·讨论】
情境:如图所示,自行车、公共汽车、火车都沿平直道路行驶,其相关数据如表。讨论:(1)如何比较A和B的运动快慢? (科学思维)
提示:它们经过的位移相同都是100 m,A用的时间长(20 s),B用的时间短(10 s)。在位移相同的情况下,时间短的运动得快,即公共汽车比自行车快。(2)如何比较B和C的运动快慢? (科学思维)
提示:它们的位移不同,所用的时间也不同,要比较它们的运动快慢,需要计算它们平均每秒钟位移的大小。单位时间内位移大的运动得快。可算得公共汽车每秒位移大小为10 m,火车每秒位移大小为25 m,火车运动得快。【典例示范】
(多选)(2019·福州高一检测)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2 m/s,乙质点的速度为-4 m/s,则可知 ( )A.乙质点比甲质点运动得快
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【解析】选A、C、D。因为速度是矢量,所以其正、负号表示物体的运动方向,C正确;速度是矢量,比较大小时看绝对值,A正确,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之和,计算可得D正确。【规律方法】速度矢量性的应用
(1)速度是矢量,做直线运动的物体的速度可用正、负号表示其运动的方向,速度的方向与正方向相同时取正值,相反时取负值。
(2)物体做直线运动时,一般规定速度的正方向与位移的正方向相同,即在同一坐标系中同时分析速度和位移的问题。【素养训练】
1.(2019·厦门高一检测)对速度的定义式v= ,以下
叙述不正确的是 ( )
A.物体做匀速直线运动时,速度v与运动的位移s成正
比,与运动的时间t成反比
B.速度v的大小与运动的位移s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的物理量
【解析】选A。v= 是计算速度的公式,适用于任何
运动,C正确;此式只说明计算速度可用位移s除以时
间t来获得,并不是说v与s成正比,与t成反比,A错
误、B正确;速度是表示物体运动快慢的物理量,D正
确。2.(多选)为了比较物体运动的快慢,可以采用的方法有 ( )
A.在位移相同的情况下,比较所用时间的长短,时间越长的运动越快
B.在位移相同的情况下,比较所用时间的长短,时间越长的运动越慢C.在时间相同的情况下,比较所通过的位移大小,位移越大的运动越快
D.在时间相同的情况下,比较所通过的位移大小,位移越大的运动越慢【解析】选B、C。利用速度可以表示物体运动的快慢,而速度的定义是单位时间内通过的位移,当位移相同时,则可以通过比较时间的长短来判断物体运动的快慢,时间越长的运动越慢,B正确,A错误;当时间相同时,可以比较位移的大小,位移越大的运动越快,C正确,D错误。二 平均速度与瞬时速度的比较
平均速度与瞬时速度的比较【思考·讨论】
情境:如图所示,张茜同学百米比赛用时12 s,前2 s内的位移为12 m,第2个2 s内位移为14 m,第3个2 s内位移为16 m,第4个2 s内位移为19 m,第5个2 s内位移为20 m,第6个2 s内位移为19 m。讨论:(1)计算上述6个时间间隔内的平均速度,并说明哪段时间运动得最快?8 s末的速度一定等于12 s末的速度吗? (物理观念)提示:第1个2 s =6 m/s
第2个2 s内 =7 m/s
第3个2 s内 =8 m/s
第4个2 s内 =9.5 m/s
第5个2 s内 =10 m/s
第6个2 s内 =9.5 m/s第5个2 s内运动得最快。8 s末的速度不一定等于12 s末的速度。(2)通过以上数据,你能知道这个同学的“起跑速度”“冲刺速度”以及“最大速度”吗? (科学思维)
提示:不能,这些速度都不是某一时刻的速度。【典例示范】
(多选)气垫导轨上滑块经过光电门时,滑块上的遮光条将光遮住,电子计时器可自动记录遮光时间Δt,用游标卡尺测得遮光条的宽度为Δx,以下说法中正确的有 ( )A. 是遮光条通过光电门的平均速度大小
B. 就是滑块通过光电门的瞬时速度大小
C. 是否接近滑块通过光电门的瞬时速度大小,与
Δt的大小无关
D.为使 更接近滑块的瞬时速度大小,可换用更窄的
遮光条【解析】选A、D。 是遮光条通过光电门的平均速度
大小,可以近似代表滑块通过光电门的瞬时速度大
小,故A正确,B错误;Δt越小, 就越接近滑块经
过光电门的瞬时速度大小,故C错误;滑块的瞬时速度
表示滑块在某一时刻的速度,当Δt→0时, 可看成
滑块的瞬时速度大小,Δx越小,相应Δt也就越小,
故D正确。【素养训练】
1.下列说法正确的是 ( )
A.平均速度即为速度的平均值
B.瞬时速率是指瞬时速度的大小
C.火车以v经过某一段路,v是指瞬时速度
D.子弹以v从枪口射出,v是平均速度【解析】选B。平均速度是指物体在一段时间内或者一段位移内平均运动快慢,不是速度的平均值,平均速度对应一段位移或者一段时间,所以A、C错误;瞬时速度是指物体经过某一位置或在某一瞬间时的速度,对应的是一个位置或者某一瞬间,而瞬时速度的大小即瞬时速率,故B正确,D错误。2.(多选) (2019·莆田高一检测)在某次世锦赛比赛期间,有三位中国华侨A、B、C同时从所住的同一地点M出发,前往赛场N为中国的运动员加油,他们分别选择了三条不同的路径,最后同时到达赛场,如图所示。则下列说法中正确的是 ( )A.三位华侨从M点到N点的平均速度相同
B.三位华侨到达N点的瞬时速度相同
C.三位华侨从M点到N点的平均速率相同
D.B华侨从M点到N点的平均速度方向与任意时刻的瞬时速度方向相同【解析】选A、D。三位华侨同时从同一地点出发沿不同路径到达同一地点,位移相同,所用时间相同,故平均速度相同,选项A正确;三位华侨的路程不同,故平均速率不同,选项C错误;无法判断谁到达N点的瞬时速度大,但三位华侨到达N点的瞬时速度方向不同,选项B错误;B华侨沿直线运动,全程中他的速度方向是不变的,选项D正确。【补偿训练】
1.(多选)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t足够小时,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运动的快慢
D.只有瞬时速度可以精确描述运动的快慢
【解析】选A、B、D。由平均速度定义式 可知,当
t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;平均速度只能粗
略反映一段时间内物体运动的快慢程度,而瞬时速度
能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。2.气象台对“玉兔”台风预报是:风暴中心以18 km/h左右的速度向西北方向移动,在登陆时,近中心最大风速达到33 m/s。报道中的两个速度数值分别是指
( )
A.平均速度,瞬时速度 B.瞬时速度,平均速度
C.平均速度,平均速度 D.瞬时速度,瞬时速度【解析】选A。平均速度对应的是一段时间或一段位移,而瞬时速度对应的是某时刻或某位置,18 km/h指的是台风向西北方向移动一段时间或一段位移的平均速度,33 m/s指的是台风登陆时刻的瞬时速度,故A正确。三 平均速度与平均速率的计算
1.计算平均速度的方法:
(1)选取一个运动物体为研究对象。
(2)选取一个运动过程为研究过程,并确定相应的s及t。(3)由 求出平均速度,平均速度的方向与位移方
向相同。若为匀速直线运动,平均速度等于任一时刻
的瞬时速度;若t非常小,可近似认为 等于t内某时
刻的瞬时速度。2.几个容易混淆的概念:
(1)平均速度:位移与时间的比值,平均速度= 。
(2)平均速率:路程与时间的比值,平均速率= 。
(3)瞬时速度的大小叫瞬时速率,简称速率;平均速度
的大小不是平均速率,只有在单一方向的直线运动中
两者才大小相等。【典例示范】
(2019·三明高一检测)某人沿着平直公路由A出发到达D点,前t1=5 s内向东运动了Δs1=30 m经过B点,又运动了t2=5 s前进了Δs2=60 m到达C点,在C点停了t3=
4 s后又向西行,经历了t4=6 s运动Δs4=120 m到达A点西侧的D点,其运动过程如图所示,求:(1)全过程的平均速度。
(2)全过程的平均速率。【思维建模】【解析】(1)全程的平均速度大小为v=
=1.5 m/s,平均速度的方向向西。
(2)全程的平均速率为 =10.5 m/s
答案:(1)1.5 m/s,方向向西 (2)10.5 m/s【误区警示】求平均速度时常见的两种错误
(1)认为平均速度就等于速度的平均值,即
(v1、v2分别是物体的初、末速度)。实际上这个式子对
于极个别的运动适用,但对于一般的直线运动和曲线
运动是不适用的。(2)认为平均速度大小等于平均速率。在计算平均速度时,用路程与时间的比值去求解。而实际上平均速度必须依据其定义用位移与时间的比值去求解,并且必须强调针对的是哪段位移(或哪段时间)。【素养训练】
1.物体沿一直线运动,先以5 m/s的速度运动一段时间,接着以2 m/s的速度运动相等的时间,其整个过程的平均速度为v1;若该物体以5 m/s的速度运动一段位移,接着以2 m/s的速度运动相等的位移,其平均速度为v2。则v1、v2的大小关系是 ( )A.v1>v2 B.v1C.v1=v2 D.不确定【解析】选A。(1)物体的总位移为:s=5t+2t=7t,则
全程的平均速度为:v1= =3.5 m/s。
(2)全程的运动时间为:t′= ,则全程的平
均速度为:v2= m/s,故v1>v2;则A正确,
B、C、D错误。2.(2019·三明高一检测)从甲地到乙地的高速公路全程是197 km,一辆客车8点从甲地开上高速公路,10点到达乙地,途中曾在一高速公路服务区休息10 min,这辆客车从甲地到乙地的平均车速是 ( )
A.98.5 km/h B.27.4 km/h
C.107 km/h D.29.8 km/h【解析】选A。该题求解的是客车的平均速率,由于客
车在2小时内的路程是197 km,故平均速率 = km/h=98.5 km/h,则A正确,B、C、D错误。【补偿训练】
1.某同学用手机计步器记录了自己从家到公园再回到家的锻炼情况,如图所示,则下列说法正确的是
( )A.图中的速度5.0 km/h为平均速度
B.图中的速度5.0 km/h为瞬时速度
C.图中的速度5.0 km/h为平均速率
D.图中的速度5.0 km/h为平均速度的大小【解析】选C。此题可采用排除法。该同学从家到公园
再回到家的总位移为0。由 可知其平均速度为零,
故A、D错误;该同学到家后不再运动,瞬时速度为零,
B错误。故选C。2.一辆汽车从甲地开往乙地的过程中,前一半位移的
平均速度是30 km/h,后一半位移的平均速度是60km/h。
则在全程内这辆汽车的平均速度是 ( )
A.35 km/h B.40 km/h
C.45 km/h D.50 km/h【解析】选B。总时间一定,设总位移为2x,则前半段
位移所用时间t1= ,后半段位移的所用时间为
t2= ,由 km/h=40 km/h。
故本题选B。四 位移-时间图像的应用
1.位移—时间图像的应用:2.说明:
(1)位移—时间图像不是物体的运动轨迹。
(2)位移—时间图像只能描述直线运动,不能描述曲线运动。【思考·讨论】
情境:利用图像可以比较方便地处理(或观测)实验结果,找出事物的变化规律。如图所示是位移—时间图像。讨论:(1)s-t图像的斜率表示什么? (物理观念)
提示:s-t图像的斜率表示速度。
(2)图线的交点及与横轴平行的直线表示什么?
(科学思维)
提示:交点表示相遇,与时间轴平行表示静止。【典例示范】
(2019·莆田高一检测)做直线运动的物体的s-t图像如图所示,问: (1)图中OA、AB、BC、CD各表示物体怎样运动?
(2)物体在哪段时间内运动最快?第3 s内的位移为多大?
(3)6 s内物体的位移和路程各为多大?【解析】(1)OA段表示物体在第1 s内做匀速直线运
动,位移为10 m,方向与选取的正方向相同;AB段表
示物体在第1 s末至第2 s末静止在与原点(出发点)相
距10 m的位置;BC段表示物体在第2 s末至第3 s末做
匀速直线运动,其位移sBC=sC-sB=30 m-10 m=20 m,方
向与选取的正方向相同;CD段表示物体在第3 s末至第5 s末做匀速直线运动,其位移sCD=sD-sC=0 m-30 m=
-30 m,方向与选取的正方向相反。
(2)比较各段的斜率,不难看出,物体在BC段运动最
快,且第3 s内的位移大小为20 m。
(3)由图像可知:物体在前6 s内的总位移大小为
10 m。总路程为70 m。
答案:见解析【素养训练】
1. (多选)甲和乙两个物体同时、同地做同向直线运动,它们的位移s随时间t变化的关系图像如图所示,则在0~t1时间内 ( )A.甲的速度始终比乙的速度大
B.甲的平均速度等于乙的平均速度
C.甲始终在乙的前面,直到t1时刻相遇
D.0~t0时间内,甲在乙的前面,t0~t1时间内,乙在甲的前面【解析】选B、C。在s-t图像中,斜率代表速度大小,故在0~t0时间内,甲的速度大于乙的速度,在t0~t1时间内,甲的速度小于乙的速度,故A错误;平均速度为位移与时间的比值,在0~t1时间内,甲、乙位移相同,时间相同,故平均速度相同,故B正确;由图像可知,甲的位移始终大于乙的位移,故甲在乙的前面,故C正确,D错误。2.如图所示,甲、乙两个物体同时、同地出发做直线运动,它们的位移—时间图像如图所示,在20 s内甲、乙两个物体通过的路程L甲和L乙的大小关系是怎样的?【解析】从图线看出,甲先向正方向做减速直线运动,后向负方向做加速直线运动,乙一直向正方向做匀速直线运动,在20 s内,甲、乙两个物体通过的位移都是Δs=s2-s1=10 m-0=10 m,位移相同,所以甲的路程大于乙的路程,即L甲>L乙。
答案:L甲>L乙【补偿训练】
1. (多选)如图所示为A、B两个物体从O点开始运动的图像,从A、B两物体的位移—时间图像可知,下列说法中正确的是 ( )A.A、B两物体的运动方向相同
B.A物体4 s内发生的位移是10 m
C.B物体发生10 m位移的时间是4 s
D.A、B两物体同时运动【解析】选A、C、D。A、B两物体的运动图线相对时间轴的倾斜方向相同,因此,两物体运动方向相同,选项A正确;从图像可知,B物体在4 s内的位移是10 m,A物体在4 s内的位移大于10 m,选项B错误,选项C正确;A、B两物体都是从0时刻开始运动,选项D正确。2.某物体运动的s-t图像如图所示,则物体 ( )A.做下坡运动
B.做速度越来越小的直线运动
C.朝某一方向做直线运动,然后反向做直线运动
D.做匀速直线运动【解析】选D。s-t图像的斜率表示速度,由图可知图线的斜率不变,速度保持不变,物体做匀速直线运动,速度方向不变,故D项正确,A、B、C错误。【拓展例题】考查内容:速度、速率、平均速度和平均速率的辨析
【典例】汽车沿直线从甲地开往乙地。
(1)若在前一半路程的平均速度为v1,后一半路程的平均速度为v2,则汽车全程的平均速度为多少?(2)若汽车在全程所用时间的前一半时间的平均速度为v1,后一半时间的平均速度为v2,则全程的平均速度为多少?
(3)若v1≠v2,两种情况下的平均速度哪个大?【解析】(1)设甲、乙两地的距离为s,前一半路程所
用时间为t1,后一半路程所用时间为t2,根据平均速度
的定义式:
则有
又:t1= ,t2= 解得: 。(2)设全程所用时间为t,前一半时间的位移为
s1=v1·
后一半时间的位移为s2=v2·
由平均速度的定义式得:
。(3)两平均速度求差有:
≥0,
由于v1≠v2,所以有
即后一种情况的平均速度较大。
答案:(1) (2)
(3)后一种情况下的平均速度较大【课堂回眸】课堂检测·素养达标
1.一物体沿某一方向做直线运动,下列说法正确的是 ( )
A.位移越大,物体运动的平均速度越大
B.单位时间内物体通过的位移越大,平均速度越大
C.平均速度是路程和通过这段路程所需时间的比
D.平均速度大小等于路程跟通过这段路程所需时间的比值
2.如图是某辆汽车的速度表。汽车启动后经过20 s,速度表的指针指在如图所示的位置。则 ( )
A.此时汽车的瞬时速度的大小是90 km/h
B.此时汽车的瞬时速度的大小是90 m/s
C.启动后20 s内汽车的平均速度的大小是90 km/h
D.启动后20 s内汽车的平均速度的大小是90 m/s
3.(2019·龙岩高一检测)为了使公路交通有序、安全,道路两旁都竖立了许多交通标志。如图所示,甲图是广州市环市路高架桥上的限速标志(白底、红圈、黑字),表示允许行驶的最大速度是60 km/h;乙图是路线指示标志,表示离下一出口还有25 km。上述两个数据的物理意义是 ( )
A.60 km/h是平均速度,25 km是位移
B.60 km/h是平均速度,25 km是路程
C.60 km/h是瞬时速度,25 km是位移
D.60 km/h是瞬时速度,25 km是路程
【补偿训练】
一辆汽车在平直公路上行驶,若以速度v1匀速行驶全程的三分之二,接着以v2=20 km/h走完剩下的路程,若它全程的平均速度v=28 km/h,则v1应为
( )
A.24 km/h B.32 km/h
C.35 km/h D.36 km/h
4.如图所示,假设一架“歼-15”战机于8点整从“辽宁”号航母起飞,在8点18分正好抵达距航母680 km的指定位置,战机仪表显示此段行程正好为800 km。试求:
(1)战机此段过程的平均速率和飞行100 m约需的时间分别是多少?
(2)此段过程中战机的平均速度大小又是多少?
情境:2018年9月13日“山竹”以每小时20~25千米的速度向西偏北方向移动,强度变化不大,15日凌晨从菲律宾北部登陆,15日中午前后进入南海,然后趋向广东西部和海南东部沿海。16~17日给广东带来严重风雨浪潮影响,登陆时中心附近最大风力14级(45米/秒,相当于162千米/小时),中心最低气压955百帕。17日晚20时,台风中心以每小时25千米左右的速度向北偏西方向移动……
问题:
(1)报道中的两个速度值分别指的是平均速度还是瞬时速度?
(2)怎样区分平均速度与瞬时速度?
课堂检测·素养达标
1.一物体沿某一方向做直线运动,下列说法正确的是 ( )
A.位移越大,物体运动的平均速度越大
B.单位时间内物体通过的位移越大,平均速度越大
C.平均速度是路程和通过这段路程所需时间的比
D.平均速度大小等于路程跟通过这段路程所需时间的比值
【解析】选B。平均速度=,其中s是位移不是路程,故选项C、D错误;由=可知,位移大,平均速度不一定大,当t=1 s时,=s,即单位时间内的位移越大,平均速度越大,故选项A错误,选项B正确。
2.如图是某辆汽车的速度表。汽车启动后经过20 s,速度表的指针指在如图所示的位置。则 ( )
A.此时汽车的瞬时速度的大小是90 km/h
B.此时汽车的瞬时速度的大小是90 m/s
C.启动后20 s内汽车的平均速度的大小是90 km/h
D.启动后20 s内汽车的平均速度的大小是90 m/s
【解析】选A。汽车的速度表显示的是瞬时速度,由图可知在第20 s末汽车的瞬时速度是90 km/h。故A正确。
3.(2019·龙岩高一检测)为了使公路交通有序、安全,道路两旁都竖立了许多交通标志。如图所示,甲图是广州市环市路高架桥上的限速标志(白底、红圈、黑字),表示允许行驶的最大速度是60 km/h;乙图是路线指示标志,表示离下一出口还有25 km。上述两个数据的物理意义是 ( )
A.60 km/h是平均速度,25 km是位移
B.60 km/h是平均速度,25 km是路程
C.60 km/h是瞬时速度,25 km是位移
D.60 km/h是瞬时速度,25 km是路程
【解析】选D。允许行驶的最大速度表示在某一位置的速度,是瞬时速度。到下一出口还有25 km,25 km是运动轨迹的长度,是路程。故D正确,A、B、C错误。
【补偿训练】
一辆汽车在平直公路上行驶,若以速度v1匀速行驶全程的三分之二,接着以v2=20 km/h走完剩下的路程,若它全程的平均速度v=28 km/h,则v1应为
( )
A.24 km/h B.32 km/h
C.35 km/h D.36 km/h
【解析】选C。若总位移为x,汽车完成位移的时间为t1,完成剩余位移的时间为t2,则t1=,t2=,而全程的平均速度为v=,由以上各式可得v1=35 km/h。则C正确,A、B、D错误。
4.如图所示,假设一架“歼-15”战机于8点整从“辽宁”号航母起飞,在8点18分正好抵达距航母680 km的指定位置,战机仪表显示此段行程正好为800 km。试求:
(1)战机此段过程的平均速率和飞行100 m约需的时间分别是多少?
(2)此段过程中战机的平均速度大小又是多少?
【解析】(1)由题可知,战机飞行的时间是18 min=1 080 s此段路程正好为
800 km,所以平均速率为v== m/s≈741 m/s
飞行100 m使用的时间t′== s≈0.135 s
(2)平均速度是位移比时间,位移是680 km,所以== m/s≈630 m/s。
答案:(1)741 m/s 0.135 s (2)630 m/s
情境:2018年9月13日“山竹”以每小时20~25千米的速度向西偏北方向移动,强度变化不大,15日凌晨从菲律宾北部登陆,15日中午前后进入南海,然后趋向广东西部和海南东部沿海。16~17日给广东带来严重风雨浪潮影响,登陆时中心附近最大风力14级(45米/秒,相当于162千米/小时),中心最低气压955百帕。17日晚20时,台风中心以每小时25千米左右的速度向北偏西方向移动……
问题:
(1)报道中的两个速度值分别指的是平均速度还是瞬时速度?
(2)怎样区分平均速度与瞬时速度?
【解析】(1)45米/秒指的是瞬时速度,每小时25千米指的是平均速度。
(2)平均速度反映一段时间内物体运动的平均快慢程度,与一段时间(或一段位移)相对应;瞬时速度精确反映物体在某个时刻的运动快慢,与某时刻(或某位置)相对应。
答案:见解析
课时素养评价 三
速 度
一、选择题(本题共6小题,每题4分,共24分)
1.(2019·福州高一检测)关于瞬时速度、平均速度,以下说法中正确的
是 ( )
A.瞬时速度可以看成时间趋于无穷小时的平均速度
B.做变速运动的物体在某段时间内的平均速度,一定和物体在这段时间内各个时刻的瞬时速度的平均值大小相等
C.物体做变速直线运动,平均速度的大小等于这段时间内初末时刻瞬时速度的平均值的大小
D.物体做变速运动时,平均速度是指物体通过的路程与所用时间的比值
2.瞬时速度是指 ( )
A.运动物体在某一段时间内的速度
B.运动物体在某一段位移内的速度
C.运动物体在某一段路程内的速度
D.运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度
3.下列关于速度的说法中正确的是 ( )
A.速度是表示物体运动快慢的物理量,它既有大小,又有方向,是矢量
B.平均速度就是速度的平均值,它只有大小没有方向,是标量
C.瞬时速率有时简称速率,它表示瞬时速度的大小,是矢量
D.若物体在某段时间内的平均速度等于零,则它在这段时间内任一时刻的瞬时速度一定等于零
4.汽车和高铁是现在我们出行的重要交通工具,假设甲乙两地直线距离是50 km,从甲地到乙地乘汽车需要1 h,乘高铁需要0.5 h,则 ( )
A.汽车行驶的瞬时速度一定是50 km/h
B.汽车行驶的平均速率一定是50 km/h
C.高铁运行的平均速度大小大于100 km/h
D.高铁运行的平均速度大小等于100 km/h
5.(2019·厦门高一检测)如图所示,物体沿曲线轨迹的箭头方向运动,AB、ABC、ABCD、ABCDE四段曲线轨迹运动所用的时间分别是1 s、2 s、2.5 s、3 s。下列说法不正确的是 ( )
A.物体在AB段的平均速度大小为1 m/s
B.物体在ABC段的平均速度大小为 m/s
C.AB段的平均速度比ABC段的平均速度更能反映物体处于A点时的瞬时速度
D.物体在AB段的平均速度与ABCDE段的平均速度相同
6.物体在甲、乙两地往返一次,从甲到乙的平均速度为v1,返回时的平均速度为v2,则物体往返一次平均速度的大小和平均速率分别是 ( )
A.0, B.,
C.0, D.,
二、计算题(共2小题,36分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)
7.(16分)一辆汽车从原点O由静止出发沿x轴做直线运动,为研究汽车的运动而记下它在各时刻的位置和速度,见表,求:
时刻t/s
0
1
2
3
4
5
6
7
位置的坐标s/m
0
0.5
2
4.5
8
12
12
20
瞬时速度v/(m·s-1)
1
2
3
4
4
4
4
4
(1)汽车在第2 s末的瞬时速度大小为多少?
(2)汽车在第4 s内的平均速度大小为多少?
8.(20分)(2019·泉州高一检测)如图所示,一辆汽车在从上海到南京的高速公路上行驶。汽车上的速度计指针在图中所示位置附近左右摆动,请你根据生活经验和图中提供的信息,回答下列问题:
(1)图中A、B两处相距多远?其值是指A、B两处的路程还是位移大小?
(2)图中速度计指针所指的速度表示汽车的平均速度还是瞬时速度?其值为多大?
(3)假设汽车在A、B间按速度计指针所指的速度做匀速运动,汽车从A处行驶到B处,需要多长时间?
9.(6分)(多选)(2019·莆田高一检测)如图为甲、乙、丙三个物体相对同一位置的位移图像,则在时间t0内,下列说法正确的是 ( )
A.它们的平均速度相等
B.甲的平均速度最大
C.它们的平均速率相等
D.乙和丙的平均速率相等
10.(6分)“五米三向折返跑”的成绩反映了人体的灵敏素质,测定时,受试者听到口令后起跑,测试员同时开始计时,受试者从起点A全力跑向5 m处的B点用手触摸折返线处后折返返回A点,然后依次到C点、D点最终返回A点,所用时间即为“五米三向折返跑”的成绩,现测得某受试者成绩为7.50 s,该受试者在测试全过程中的路程和平均速度的大小分别为 ( )
A.0,0 B.15 m,4 m/s
C.30 m,0 D.30 m,4 m/s
11.(6分)用同一张底片对着小球运动的路径每隔 s 拍一次照,得到的照片如图所示,则小球运动过程的平均速度是 ( )
A.0.25 m/s B.0.2 m/s
C.0.17 m/s D.无法确定
12.(22分)(2019·石家庄高一检测)如图所示是一辆在平直公路上行驶的汽车的s-t图像,试根据图像求出:
(1)汽车在15 min、25 min、45 min时的瞬时速度大小。
(2)汽车在50 min内的平均速度大小和平均速率。
课时素养评价 三
速 度
一、选择题(本题共6小题,每题4分,共24分)
1.(2019·福州高一检测)关于瞬时速度、平均速度,以下说法中正确的
是 ( )
A.瞬时速度可以看成时间趋于无穷小时的平均速度
B.做变速运动的物体在某段时间内的平均速度,一定和物体在这段时间内各个时刻的瞬时速度的平均值大小相等
C.物体做变速直线运动,平均速度的大小等于这段时间内初末时刻瞬时速度的平均值的大小
D.物体做变速运动时,平均速度是指物体通过的路程与所用时间的比值
【解析】选A。当时间非常短时,物体的运动可以看成在这段很短时间内的匀速运动,可认为平均速度等于瞬时速度,A正确;平均速度是位移跟发生这段位移所用时间的比值,与初末时刻及各个时刻的瞬时速度并没有必然的关系,B、C、D错误。
2.瞬时速度是指 ( )
A.运动物体在某一段时间内的速度
B.运动物体在某一段位移内的速度
C.运动物体在某一段路程内的速度
D.运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度
【解析】选D。物体在某一段时间或某一段位移(或路程)内的速度是平均速度(或平均速率),A、B、C错误;物体在某一位置或某一时刻的速度是瞬时速度,D正确。
3.下列关于速度的说法中正确的是 ( )
A.速度是表示物体运动快慢的物理量,它既有大小,又有方向,是矢量
B.平均速度就是速度的平均值,它只有大小没有方向,是标量
C.瞬时速率有时简称速率,它表示瞬时速度的大小,是矢量
D.若物体在某段时间内的平均速度等于零,则它在这段时间内任一时刻的瞬时速度一定等于零
【解析】选A。速度是表示物体运动快慢的物理量,它既有大小,又有方向,是矢量,故A正确;平均速度是位移与时间的比值,不一定是速度的平均值,它有大小,有方向,也是矢量,故B错误;瞬时速率,简称速率,它表示瞬时速度的大小,是标量,故C错误;物体在某段时间内的平均速度等于零,说明在这段时间内的位移为零,但它在这段时间内任一时刻的瞬时速度不一定等于零,故D错误。
4.汽车和高铁是现在我们出行的重要交通工具,假设甲乙两地直线距离是50 km,从甲地到乙地乘汽车需要1 h,乘高铁需要0.5 h,则 ( )
A.汽车行驶的瞬时速度一定是50 km/h
B.汽车行驶的平均速率一定是50 km/h
C.高铁运行的平均速度大小大于100 km/h
D.高铁运行的平均速度大小等于100 km/h
【解析】选D。由题意位移s=50 km,由于公路与铁路都会有一定的弯曲,所以路程s1>50 km,利用平均速度的定义式=知,汽车的平均速度为===
50 km/h,考虑到汽车的加速与减速,所以其瞬时速度不一定是50 km/h,A错误。路程s1>50 km,所以汽车行驶的平均速率一定大于50 km/h,B错误。由=可知,高铁列车的平均速度为′===100 km/h,C错误,D正确。
5.(2019·厦门高一检测)如图所示,物体沿曲线轨迹的箭头方向运动,AB、ABC、ABCD、ABCDE四段曲线轨迹运动所用的时间分别是1 s、2 s、2.5 s、3 s。下列说法不正确的是 ( )
A.物体在AB段的平均速度大小为1 m/s
B.物体在ABC段的平均速度大小为 m/s
C.AB段的平均速度比ABC段的平均速度更能反映物体处于A点时的瞬时速度
D.物体在AB段的平均速度与ABCDE段的平均速度相同
【解析】选D。物体在AB段的位移为1 m,因此由公式v=,得v1=1 m/s,选项A正确;物体在ABC段位移的大小为s2= m= m,所以v2== m,故选项B正确;根据公式v=知,当物体位移无限小,时间无限短时,平均速度可替代瞬时速度,位移越小平均速度越能代表某位置的瞬时速度,故C正确;在ABCDE段的平均速度v4== m/s=1 m/s,但是方向与物体在AB段的平均速度方向垂直,故物体在AB段的平均速度与ABCDE段的平均速度不相同,选项D错误。
【总结提升】平均速度的求解方法
(1)平均速度是过程量,计算平均速度时,必须明确所求的是哪一段时间或哪一段位移的平均速度。
(2)明确所研究过程的初末位置,求该过程的位移。
(3)利用平均速度的定义求其大小,最后明确平均速度的方向即为位移的方向。
6.物体在甲、乙两地往返一次,从甲到乙的平均速度为v1,返回时的平均速度为v2,则物体往返一次平均速度的大小和平均速率分别是 ( )
A.0, B.,
C.0, D.,
【解析】选C。物体往返一次,位移为零,则物体的平均速度的大小为v==0;设甲、乙两地的距离为s,物体从甲到乙运动的时间为t1=,从乙到甲运动的时间为t2=,则物体往返一次的平均速率为v′==,则C正确,A、B、D错误。
二、计算题(共2小题,36分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)
7.(16分)一辆汽车从原点O由静止出发沿x轴做直线运动,为研究汽车的运动而记下它在各时刻的位置和速度,见表,求:
时刻t/s
0
1
2
3
4
5
6
7
位置的坐标s/m
0
0.5
2
4.5
8
12
12
20
瞬时速度v/(m·s-1)
1
2
3
4
4
4
4
4
(1)汽车在第2 s末的瞬时速度大小为多少?
(2)汽车在第4 s内的平均速度大小为多少?
【解析】(1)汽车在第2 s末的瞬时速度为3 m/s。
(2)由平均速度的定义可知,第4 s内的平均速度为== m/s=3.5 m/s。
答案:(1)3 m/s (2)3.5 m/s
8.(20分)(2019·泉州高一检测)如图所示,一辆汽车在从上海到南京的高速公路上行驶。汽车上的速度计指针在图中所示位置附近左右摆动,请你根据生活经验和图中提供的信息,回答下列问题:
(1)图中A、B两处相距多远?其值是指A、B两处的路程还是位移大小?
(2)图中速度计指针所指的速度表示汽车的平均速度还是瞬时速度?其值为多大?
(3)假设汽车在A、B间按速度计指针所指的速度做匀速运动,汽车从A处行驶到B处,需要多长时间?
【解析】(1)A、B两地距离s=120 km-40 km=80 km。
因为根据实际情况在高速公路上任意相距80 km的两地间的道路不可能是直线,所以其值是指A、B两地间的路程。
(2)图中速度计指针所指的速度表示汽车的瞬时速度(汽车上常见的速度计都是直接表示车辆在某一时刻或某一位置时的瞬时速度),其值为100 km/h。
(3)因为汽车在A、B间做匀速运动,根据v=,得t===0.8 h。即汽车从A处行驶到B处需要0.8 h。
答案:(1)80 km 路程 (2)瞬时速度
100 km/h (3)0.8 h
9.(6分)(多选)(2019·莆田高一检测)如图为甲、乙、丙三个物体相对同一位置的位移图像,则在时间t0内,下列说法正确的是 ( )
A.它们的平均速度相等
B.甲的平均速度最大
C.它们的平均速率相等
D.乙和丙的平均速率相等
【解析】选A、D。题图描述了三个物体的位移随时间变化的规律,三个物体沿同一直线运动,在t0时刻的位移相同,故它们的平均速度相同,A正确,B错误;由图像可知,乙、丙一直做单向直线运动,故它们在t0时刻的路程相等,而甲则是先沿正方向运动,后沿反方向运动,故甲的平均速率最大,乙、丙的平均速率相同,C错误,D正确。
10.(6分)“五米三向折返跑”的成绩反映了人体的灵敏素质,测定时,受试者听到口令后起跑,测试员同时开始计时,受试者从起点A全力跑向5 m处的B点用手触摸折返线处后折返返回A点,然后依次到C点、D点最终返回A点,所用时间即为“五米三向折返跑”的成绩,现测得某受试者成绩为7.50 s,该受试者在测试全过程中的路程和平均速度的大小分别为 ( )
A.0,0 B.15 m,4 m/s
C.30 m,0 D.30 m,4 m/s
【解析】选C。路程等于运动轨迹的长度,所以受试者的路程s=(5+5)×3 m=
30 m,位移x=0 m,平均速度等于位移与时间的比值,则平均速度为零。所以C正确。
11.(6分)用同一张底片对着小球运动的路径每隔 s 拍一次照,得到的照片如图所示,则小球运动过程的平均速度是 ( )
A.0.25 m/s B.0.2 m/s
C.0.17 m/s D.无法确定
【解析】选C。平均速度v== m/s≈0.17 m/s,则C正确,A、B、D错误。
12.(22分)(2019·石家庄高一检测)如图所示是一辆在平直公路上行驶的汽车的s-t图像,试根据图像求出:
(1)汽车在15 min、25 min、45 min时的瞬时速度大小。
(2)汽车在50 min内的平均速度大小和平均速率。
【解析】由s-t图像知,前20 min内汽车做匀速直线运动,20 min~30 min汽车静止,30 min~50 min汽车又做匀速直
线运动。
(1)匀速直线运动中任意一段时间内的平均速度与某时刻的瞬时速度相等。
所以v1== km/min=1 km/min≈16.7 m/s
v2=0
v3== km/min=1.5 km/min=25 m/s。
(2)50 min内的位移大小和路程都是50 km,所以== km/min=1 km/min≈16.7 m/s。
答案:(1)16.7 m/s 0 25 m/s
(2)16.7 m/s 16.7 m/s