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1、第一章运动的描述新高考教学设计 第一章运动的描述第3节位置变化快慢的描述 速度 比较下列物体位置变化的快慢 问题2 运动会上举行百米赛跑 甲同学用时13 5s 乙同学用时12s 问题1 自行车在30min内行驶8km 汽车在相同时间内行驶50km 问题3 比较上两题中自行车和乙同学运动的快慢 方法 单位时间内走过的位置变化 即位移 第一章运动的描述第3节位置变化快慢的描述 速度 物理学中用位移与发生这段位移所用时间之比表示物体运动的快慢 这就是速度 速度通常用字母表示 如果在时间内物体的位移是 它的速度就可以表示为 在国际单位制中 速度单位是米每秒 符号是m s 或m s 1 常用的单位还有千
2、米每时 km h或km h 1 厘米每秒 cm s或cm s 1 等 速度是矢量 它既有大小 又有方向 速度的方向 物体运动的方向 和位移方向相同 第一章运动的描述第3节位置变化快慢的描述 速度 新课教学 注意 这里的速度和初中所学速度的含义不完全相同 物体在某一段时间内 运动的快慢通常是变化的 所以 由求得的速度 表示的只是物体在时间内运动的平均快慢程度 叫作平均速度 思考 平均速度描述物体在一段时间内运动的平均快慢程度及方向 那么 怎样描述物体在某一时刻运动的快慢和方向呢 可以设想 用由时刻t到t 一小段时间内的平均速度来代替时刻t物体的速度 如果取得小一些 物体在这样一个较小的时间内 运
3、动快慢的差异就不会太大 越小 运动快慢的差异越小 当非常非常小时 运动快慢的差异可以忽略不计 此时 我们就把叫作物体在t时刻的瞬时速度 第一章运动的描述第3节位置变化快慢的描述 速度 新课教学 第一章运动的描述第3节位置变化快慢的描述 速度 新课教学 物体在某一段时间内运动的平均快慢程度 物体在某一时刻或某一位置的运动快慢 与位移方向相同 与该位置物体运动轨迹的切线方向相同 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与瞬时速度相等 瞬时速度的大小叫作速率 汽车速度计不能显示车辆运动的方向 它的示数实际是汽车的速率 日常生活中说道的 速度 有时是指速率 要根据上下文判断 平均
4、速度和瞬时速度的比较 注意 平均速度并非速度的平均值 平均速度是指总位移与总时间的比值 平均速率是指总路程与总时间的比值 学习时需注重理解与区分 第一章运动的描述第3节位置变化快慢的描述 速度 新课教学 例1 下面描述的几个速度中 属于平均速度的是 A 子弹以790m s的速度击中目标B 信号沿动物神经传播的速度大约为10m sC 汽车上速度计的示数为80km hD 足球以20m s的速度飞入球门 答案 B 解析 790m s是击中目标时刻的瞬时速度 信号沿动物神经传播是在一个过程内的平均速度 汽车速度计上显示的是瞬时速度 足球飞入球门的速度是瞬时速度 第一章运动的描述第3节位置变化快慢的描述
5、 速度 新课教学 例2 多选 如图所示 一人骑自行车晨练 由静止开始沿直线运动 她在第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 她在4s末的瞬时速度为4m sB 她在第2s内的平均速度为2m sC 她在4s内的平均速度为2 5m sD 她在1s末的速度为1m s 答案 BC 解析 由可得该人在第2s内的平均速度为2m s 选项B正确 前4s内的平均速速为m s 2 5m s C正确 因无法确定该人的瞬时速度 选项A D均错误 第一章运动的描述第3节位置变化快慢的描述 速度 新课教学 例3 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
6、为v1 下山的平均速率为v2 求往返的平均速度的大小和平均速率 答案 0 解析 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 测量平均速度用手拉通过打点计时器的纸带时 纸带运动确定时间内的位移就被记录下来 据此可以计算纸带运动的速度 图1 3 2是打点计时器打出的一条纸带示意图 若想计算实验时运动纸带在D G两点的平均速度 只需测出D G间的位移和所用时间 就可以算出平均速度 第一章运动的描述第3节位置变化快慢的描述 速度 新课教学 图1 3 2计算每隔01s的平均速度纸带示意
7、图 每隔0 1s 或更短 计算一次平均速度 1 在图1 3 2中选取纸带上一点为起始点0 后面每5个点取一个计数点 分别用数字1 2 3 标出这些计数点 2 测量各计数点到起始点0的距离x 记录在表1中 3 计算两相邻计数点间的位移 同时记录对应的时间 4 根据和计算纸带在相邻计数点间的平均速度 表1手拉纸带的位移和平均速度 第一章运动的描述第3节位置变化快慢的描述 速度 新课教学 测量瞬时速度下面考虑如何测量图1 3 2中E点的瞬时速度 E点在D G两点之间 D G两点间的平均速度也可以求出 如果不要求很精确 用这个平均速度粗略地代表E点的瞬时速度 也未尝不可 如果把包含E点在内的间隔取得小
8、一些 例如取图1 3 3中的DF线段 那么经过D F两点所用的时间就会变短 用两点间位移和时间算出的平均速度代表纸带在E点瞬时速度 就会精确一些 D F两点离E点越近 算出的平均速度越接近E点的瞬时速度 第一章运动的描述第3节位置变化快慢的描述 速度 新课教学 图1 3 3计算每隔0 06s的平均速度纸带示意图 第一章运动的描述第3节位置变化快慢的描述 速度 新课教学 请根据上述测量瞬时速度的方法 计算上节实验中纸带上各级计数点的瞬时速度 每隔0 06s计算一次速度 1 从纸带起始点0算起 后面每3个点取一个计数点 2 测量各计数点到起始点0的距离x 记录在表2中 3 计算两相邻计数点间的位移
9、 同时记录对应的时间 4 根据和算出的速度值就可以代表在这一区间内任意一点的瞬时速度 将算出的各计数点的速度值记录在表2中 表2手拉纸带各计数点的瞬时速度 第一章运动的描述第3节位置变化快慢的描述 速度 新课教学 物体运动的速度随时间变化的情况可以用图来直观表示 以时间t横轴 速度v为纵轴 坐标中的图像为速度 时间图像或v t图像 思考 如下图是一个物体运动的v t图象 从以下三个方面说明它的速度是怎样变化的 1 物体是从静止开始运动还是具有一定的初速度 2 运动的方向是否变化 3 速度的大小是否变化 怎样变化 答案 1 具有一定的初速度 2 运动方向在t3时刻发生变化 3 0 t1时间段内
10、速度均匀增大 t1 t2时间段内 速度不变 t2 t3时间段内 速度均匀减小 t3时刻后 速度反向均匀增加 第一章运动的描述第3节位置变化快慢的描述 速度 新课教学 例4 用打点计时器可测纸带运动的时间和位移 下面是没有按操作顺序写的不完整的实验步骤 按照你对实验的理解 在各步骤空白处填上适当的内容 然后按实际操作的合理顺序 将各步骤的字母代号按顺序写在空白处 A 在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线 导线的另一端分别接在低压 选填 交流 或 直流 电源的两个接线柱上 B 把电磁打点计时器固定在桌子上 让纸带穿过 并压在 下面 C 用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离 x D 切断
11、电源 取下纸带 如果共有n个清晰的点 则这段纸带记录的时间 t E 打开电源开关 再用手水平地拉动纸带 纸带上打下一系列小点 F 利用公式 第一章运动的描述第3节位置变化快慢的描述 速度 新课教学 答案 交流限位孔复写纸 n 1 0 02sBAEDCF 解析 A项中电磁打点计时器应使用低压交流电源 B项中应将纸带穿过电磁打点计时器的限位孔 并压在复写纸的下面 D项中纸带上记录的时间 t n 1 0 02s 合理的实验步骤为BAEDCF 例5 如图所示 打点计时器所用电源的频率为50Hz 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如图所示 则 AC mm AD mm 那么由此可以算出纸
12、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 第一章运动的描述第3节位置变化快慢的描述 速度 新课教学 例6 某同学在做 练习使用打点计时器 实验时打出的纸带如图所示 每两点之间还有四个点没有画出来 图中上面的数字为相邻两点间的距离 打点计时器的电源频率为50Hz 1 相邻两个计数点间的时间为 s 2 打第4个计数点时纸带的速度v4 m s 保留三位有效数字 第一章运动的描述第3节位置变化快慢的描述 速度 新课教学 例7 某同学在 用打点计时器测速度 的实验中 用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况 在纸带上确定出A B C D E F
13、 G共7个计数点 其相邻点间的距离如图所示 每两个相邻的测量点之间的时间间隔为0 10s 1 试根据纸带上各个计数点间的距离 计算出打下B C D E F5个点时小车的瞬时速度 并将各个速度值填入表中 要求保留三位有效数字 第一章运动的描述第3节位置变化快慢的描述 速度 新课教学 2 将B C D E F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中 并在下图1 4 8中画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线 第一章运动的描述第3节位置变化快慢的描述 速度 新课教学 解析 1 根据知B点对应的速度 m s 0 400m s C点对应的速度 m s 0 479m s D点对应的速度 m s 0 560m s
14、 E点对应的速度 m s 0 640m s F点对应的速度 m s 0 721m s 第一章运动的描述第3节位置变化快慢的描述 速度 新课教学 如表所示 2 将计算出的各点速度描在坐标纸上 并将各点用平滑的曲线连接起来 如图所示 1 多选 日常生活中所说的速度哪些是瞬时速度 A 汽车在高速公路行驶的最大速度限制在120km hB 刘翔以9 4m s的速度冲刺C 一辆汽车在高速公路上行驶的速度约为100km hD 声音在空气中的传播速度是340m s2 下列说法正确的是 A 平均速度就是速度的平均值B 匀速直线运动中 瞬时速度等于平均速度C 汽车以速度v经过某一段路时 v指瞬时速度D 子弹以速度
15、v从枪口射出 v是平均速度 汽车速度表测的是瞬时速度 第一章运动的描述第3节位置变化快慢的描述 速度 随堂小练 答案 3 一汽车在一直线上运动 第一秒内通过5m 第二秒内通过10m 第三秒内通过20m 第四秒内通过5m 则最初2秒的平均速度为 最后2秒的平均速度为 全部时间的平均速度为 4 一辆汽车沿直线从甲地到乙地 前一半时间的速度为60m s 后一半时间的速度为80m s 则全过程中的平均速度是多少 如果前一半位移的速度为60m s 后一半位移的速度为80m s 则全过程中的平均速度为多少 5 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
16、往返的平均速度的大小和平均速率各是多少 第一章运动的描述第3节位置变化快慢的描述 速度 答案 6 多选 根据打点计时器打出的纸带 下列说法正确的是 A 能准确地求出某点的瞬时速度B 只能粗略地求出某点的瞬时速度C 能准确地求出某段时间内的平均速度D 可以任意地利用某段时间内的平均速度代表某点的瞬时速度7 多选 关于打点计时器的原理和使用方法 下列说法中正确的是 A 打点计时器应接交流电源 交流频率通常为50HzB 如果纸带上相邻两个计数点之间有四个点 则相邻两个计数点间的时间间隔是0 08sC 如果打点计时器在纸带上打下的点先密集后稀疏 则说明纸带的速度由小变大D 电磁打点计时器接在220V电源上 电火花打点计时器接在6V电源上 第一章运动的描述第3节位置变化快慢的描述 速度 答案 第一章运动的描述第3节位置变化快慢的描述 速度 答案 1 AB2 B3 7 5m s12 5m s10m s4 1 70m s 2 68 6m s5 6 BC7 AC 第一章运动的描述第3节位置变化快慢的描述 速度 要点总结 对平均速度和瞬时速度的理解1 平均速度与瞬时速度的区别与联系 1 区别 平均速度与
