2020-2021学年新教材物理人教版必修第一册 1-3位置变化快慢的描述——速度 学案 WORD版含答案.docx

1、第3节位置变化快慢的描述速度学习目标1.通过极短时间内的平均速度认识瞬时速度。通过瞬时速度,初步了解极限的思想。2.通过对日常生活中有关速度的实例的分析,体会变化率的概念及表达方式。3.理解速度和速率的物理意义,知道速度是矢量。4.计算纸带的速度和瞬时速度,学会对数据的处理方法。5.画速度时间图像,理解速度时间图像的意义。自主预习一、速度定义:物理学中用之比表示物体的速度,通常用字母表示。速度的单位是,符号是,常用单位还有千米每时(),厘米每秒(cm/s)等。二、平均速度和瞬时速度及速率1.平均速度:由xt求得的速度v,表示的只是物体在时间t内运动的快慢程度,叫作平均速度。2.瞬时速度:运动物

2、体在某一时刻或某一位置的速度,匀速直线运动是瞬时速度保持的运动。3.速率:。课堂探究【提出问题】 生活和科学研究中经常需要知道物体运动的快慢和方向,你还记得初中是怎样描述运动快慢的吗?运动员在比赛中的不同时段,运动的快慢一样吗?一、速度【情境设问】 不同的运动,位置变化的快慢往往不同,也就是说运动的快慢不同。我们已经用位移来表示位置的变化,那么在高中阶段怎么比较物体运动的快慢呢?结论1:物理学中用之比表示物体的速度,通常用字母表示,速度越大,表示物体运动越快,其位置变化也越快。二、平均速度和瞬时速度及速率【情境设问】 我们来模拟一下一位家长开车到十字路口的情形。OA段是加速过程,AB段是匀速过

3、程,BC段是减速过程。我们分析一下刚才这个过程:从O点起步到C点停车共用了50 s,位移是100 m。那么这个过程中速度v=xOCtOC=2 m/s。但是,在这个加速匀速减速的整个过程中速度一直是2 m/s吗?并不是。所以我们把刚才算出来的速度叫作行车过程的平均速度。什么是平均速度呢?结论2:平均速度:物体在与之比叫作这段位移的平均速度。【提出问题】 在前面这段汽车运动中,我们看到在大部分时刻汽车的速度不等于平均速度,那我们用哪个物理量来描述某时刻的运动情况呢?结论3:瞬时速度:。【提出问题】 我们知道瞬时速度是矢量,它既有大小又有方向。在方向盘下方有一个仪表盘“速度计”,而速度计上显示的只是

4、瞬时速度的大小,无法从中读出行进方向。我们把瞬时速度的大小叫作什么?结论4:速率:。三、测量纸带的平均速度和瞬时速度【情境设问】 我们知道两点间平均速度v=xt,在下图中,我们怎样去求出D、G两点间的平均速度呢?计算每隔0.1 s的平均速度纸带示意图【提出问题】 用包含某点在内的一段时间内的平均速度粗略表示该点的瞬时速度。在下图中,E点在D、G两点之间,也在D、F两点之间,用哪一段时间内的平均速度表示E点的瞬时速度更准确呢?计算每隔0.06 s的平均速度纸带示意图结论5:、两点离E点更近,、两点间的平均速度更接近E点的瞬时速度。一般来说,当把包含E点在内的间距取得越小时,此间距内的平均速度越接

5、近E点的瞬时速度,但是当间距过小时,测量误差会增大。所以实际测量中要根据需要及所用仪器的情况,在要测量的点附近选取合适的位移和时间。四、速度时间图像【思考与讨论】 物体运动的速度随时间变化的情况可以用图像来直观表示。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,阅读课本第22页后小组讨论应该怎样准确描绘速度时间图像呢?五、例题展示【例题1】 (多选)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【变式训练1】 (多选)对速度的定义式v=xt,以下叙述正确的是

6、()A.物体做匀速直线运动时,速度v与运动的位移x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【例题2】 一物体沿直线运动。(1)若它在前一半时间内的平均速度为v1,后一半时间的平均速度为v2,则全程的平均速度为多大?(2)若它在前一半位移的平均速度为v1,后一半位移的平均速度为v2,则全程的平均速度多大?【变式训练2】 一质点做变速直线运动,若前t3内的平均速度为6 m/s,后2t3内的平均速度为9 m/s,则这段时间t内的平均速度为 m/s。若质点前一半位移的平均速度为3 m/s,后一半位移的

7、平均速度为6 m/s,则这段位移的平均速度为 m/s。【例题3】 一同学利用打点计时器打出的纸带分析小车的运动速度时,从几条纸带中选出了一条不是很完整的纸带,如图所示。纸带上有六个计数点,相邻两计数点之间还有四个点没有画出,所用交流电的频率为50 Hz,相邻计数点之间的距离已标在图中,单位是厘米。(1)计算OF之间的平均速度;(2)打点计时器打D点时小车的瞬时速度接近多少?【变式训练3】 用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。主要实验步骤如下:a.安装好实验器材。接通电源后,让拖着纸带的小车沿长木板运动,重复几次。b.选出一条点迹清晰的纸带,找一个合适的点当作计时起点O(t=0),

8、然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点,如图2中A、B、C、D、E、F所示。c.通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E点时小车的速度,分别记作v1、v2、v3、v4、v5d.以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系,在坐标纸上描点,如图3所示。结合上述实验步骤,请你完成下列任务:(1)在下列仪器和器材中,还需要使用的有和。(填选项前的字母)A.电压合适的50 Hz交流电源B.电压可调的直流电源C.刻度尺D.秒表E.天平(含砝码)(2)在图3中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点,请在该图中标出计数点C对应的坐标点,并画出v-t图像。(3)观察v-t图像,可以判断小车做匀变速直线运动,

9、其依据是。(4)描绘v-t图像前,还不知道小车是否做匀变速直线运动。用平均速度xt表示各计数点的瞬时速度,从理论上讲,对t的要求是(选填“越小越好”或“与大小无关”);从实验的角度看,选取的x大小与速度测量的误差(选填“有关”或“无关”)。课堂练习1.(多选)下列关于速度的说法正确的是()A.速度是描述物体运动快慢的物理量,速度大表示物体运动得快B.速度是描述物体的位置变化快慢的物理量,速度大表示物体位置变化大C.速度越大,位置变化越快,位移也就越大D.速度是矢量,速率是标量2.(多选)关于瞬时速度和平均速度的理解,下列说法中正确的是()A.瞬时速度一直为零,平均速度一定为零B.瞬时速度一直为

10、零,平均速度可以不为零C.瞬时速度一直不为零,平均速度一定不为零D.瞬时速度一直不为零,平均速度可以为零3.三个质点A、B、C的运动轨迹如图所示,三个质点同时从N点出发,同时到达M点,下列说法正确的是()A.三个质点从N点到M点的平均速度相同B.质点B从N点到M点的平均速度方向与任意时刻的瞬时速度方向相同C.到达M点时的瞬时速度的值一定是A的大D.三个质点到达M点时的瞬时速度一定相同4.(多选)在下列四个图像中,表示匀速直线运动的是()5.如图所示,打点计时器所用电源的频率为50 Hz,某次实验中得到一条纸带,用毫米刻度尺测出各点间的距离为:AC=14.0 mm,AD=25.0 mm。那么由此

11、可以算出纸带在AC间的平均速度为 m/s,纸带在AD间的平均速度为 m/s;B点的瞬时速度更接近于 m/s。核心素养专练1.下列说法错误的是()A.变速直线运动的速度是变化的B.平均速度即为速度的平均值C.瞬时速度是物体在某一时刻或在某一位置时的速度D.瞬时速度可看作时间趋于无穷小时的平均速度2.一个物体沿平直路运动,由静止起在10 s内加速到20 m/s,共运动了80 m,该物体在10 s内平均速度是()A.20 m/s B.10 m/sC.8 m/sD.都不对3.下列关于速度的说法中正确的是()A.速度是描述物体位置变化的物理量B.速度是描述物体位置变化大小的物理量C.速度是描述物体运动快

12、慢的物理量D.速度是描述物体运动路程和时间关系的物理量4.一辆汽车以速度v行驶了23的路程,接着以20 km/h的速度跑完了余下的路程,若全程的平均速度是28 km/h,则v是()A.24 km/hB.35 km/hC.36 km/hD.48 km/h5.短跑运动员在100 m比赛中,以8 m/s的速度迅速从起点冲出,到50 m处的速度是9 m/s,10 s末到达终点的速度是10.2 m/s,则运动员在全程中的平均速度是()A.9 m/sB.10.2 m/sC.10 m/sD.9.1 m/s参考答案自主预习一、位移与发生这段位移所用时间v米每秒m/skm/h二、1.平均2.不变3.瞬时速度的大

13、小课堂探究结论1:位移与发生这段位移所用时间v结论2:某段时间内的位移发生这段位移所用时间结论3:物体在某一时刻或某一位置的速度结论4:瞬时速度的大小通常叫作速率结论5:DFDF【思考与讨论】 根据算出的v,t数据,在坐标轴上描点,再用一条圆滑的曲线将这些点连起来,曲线反映的情况就与实际更接近了。如果有一些点难以落在曲线上,应该使它们大致均匀地分布在曲线两侧,这样的曲线就更符合实际的规律。【例题1】 例题分析:速度是描述物体运动快慢的物理量;速度为矢量,有大小也有方向。速度等于位移与时间的比值,因此物体位置变化越快,速度越大。注意题目中问的是不正确的选项。例题解答:ABC【变式训练1】 BCD

14、【例题2】 例题分析:平均速度的定义式v=xt,关键在于表示出总位移和总时间。例题解答:(1)物体在前一半时间内的位移x1=v1t2在后一半时间内的位移x2=v2t2全程位移x=x1+x2=12v1+v2t所以物体全程的平均速度为v1+v22(2)物体通过前一半位移所用的时间t1=x2v1通过后一半位移所用的时间t2=x2v2通过全程所用的时间t=t1+t2=x21v1+1v2全程的平均速度为2v1v2v1+v2【变式训练2】 84【例题3】 例题分析:计算纸带的平均速度和瞬时速度,平均速度等于总位移除以总时间,打点计时器时间间隔为0.02 s,中间有四点未画出,因此要注意两点间的时间间隔是0.01 s。求瞬时速度尽量放在最小位移内,即放在C、E点之间求D点的瞬时速度。例题解答:(1)OF间的平均速度为v=xt=2.80+4.40+5.96+7.57+9.10+10.716(0.025)10-2 m/s=0.68 m/s(2)当打点计时器打D点时,小车的瞬时速度应当最接近于CF间的平均速度,则v4=x35t35=7.57+9.102(0.025)10-2 m/s=0.83 m/s【变式训练3】 (1)AC(2)如图所示(3)小车的速度随时间均匀变化(4)越小越好有关课堂练习1.AD2.AD3.A4.BC5.0.350.420.35核心素养专练1.B2.C3.C4.B5.C