新教材高中物理1.3位置变化快慢的描述——速度教案新人教版
必修第一册
3．位置变化快慢的描述——速度 知识纲要导引 核心素养目标 物理观念 理解速度的概念和矢量性，理解速率、平均速度和瞬时速度 掌握比值定义法，会用速度公式解决实际问题，理解位移—时间图像科学思维 描述直线运动的方法 (1)探究平均速度与瞬时速度的区别与联系． 科学探究 (2)会正确使用打点计时器． (3)会根据纸带上的点迹计算平均速度和瞬时速度 (1)从生活情景中认识速度与速率． 科学态度 (2)体会速度的矢量性，体会图像在物理中的应用． 与责任 (3)注意培养学生养成良好的实验习惯和实验态度 基 础 导 学 一、速度(自学教材第23页“速度”部分) 1．定义 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(velocity)．用字母v表示． Δx2．公式：v＝ Δt3．单位 －1在国际单位制中，速度的单位是米每秒，符号是m/s或m·s.常用的单位还有千米每时－1－1(km/h或km·h)、厘米每秒(cm/s或cm·s)等． 4．矢标性 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)和位移的方向相同． 5．物理意义 速度是描述物体运动快慢的物理量． 二、平均速度和瞬时速度 (自学教材第23、24页“平均速度和瞬时速度”部分) 1．平均速度 Δx(1)概念：由求得的速度v，表示的只是物体在时间Δt内运动的平均快慢程度，叫作Δt平均速度(average velocity)． Δx(2)公式v＝. Δt(3)矢标性：是矢量，方向与Δt时间内发生的位移的方向相同． 2．瞬时速度 (1)概念：用由时刻t到t＋Δt一小段时间内的平均速度来代替时刻t物体的速度，当ΔxΔt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时刻t的Δt瞬时速度(instantaneous velocity)． (2)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． 3．速率 瞬时速度的大小通常叫作速率(speed)．速率是标量． 三、速度—时间图像(自学教材第26页“速度—时间图像”部分) 1．概念 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． 2．v - t图像的建立 (1)用横轴表示时间t，纵轴表示速度v，建立直角坐标系． (2)根据测量的速度v、时间t数据在坐标系中描点． (3)用平滑的曲线把这些点连接起来，即得到如图所示的v - t图像． 3.物理意义 v - t图像非常直观地反映了物体运动的速度随时间变化的规律，它并不表示物体运动的轨迹． 【思考】 (1)通过相同的路程，所用时间少的物体速度大．( ) (2)速度大的物体通过的位移一定大，速度小的物体通过的位移一定小．( ) (3)两物体的速度分别是v1＝2 m/s，v2＝－3 m/s，则它们的大小关系为v1>v2.( ) (4)物体的瞬时速度总为零，则平均速度一定为零．( ) (5)物体的平均速度为零，则物体一定处于静止状态．( ) (6)物体运动的速率越大，一定时间内位移一定越大．( ) 答案：(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× 【教材解疑】(第24页) [思考与讨论] 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？ 问题解答：为了使描述精确些，可以把Δt取得小一些，物体在从t到t＋Δt这样一个较小的时间间隔内，运动快慢的差异也就小一些．Δt越小，运动的描述就越精确．当Δt非Δx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时刻t的瞬时速Δt度，速度方向就是该时刻的运动方向． 课 堂 探 究 主题一 速度 比较物体运动快慢的方法：①相同的时间比较位移．②相同位移比较所用的时间． 【问题探究】 探究点 速度 (1)甲图中30 min内自行车行驶了8 km、汽车行驶了50 km，应该如何比较它们运动的快慢呢？ (2)乙图中百米赛跑，优秀运动员跑10 s，而某同学跑13.5 s，应该如何比较他们运动的快慢呢？ 提示：(1)甲图中汽车运动得快，相同时间内位移大． (2)乙图中优秀运动员运动的快，相同位移内时间短． (1)v不仅表示运动的快慢，同时也表示运动的方向； (2)单位换算关系：1 m/s＝3.6 km/h 【探究总结】 1．速度是矢量，既有大小又有方向，速度的大小在数值上等于单位时间内物体位移的大小，方向即物体的运动方向． 2．速度是描述物体运动快慢的物理量，也叫物体位置的变化率，速度越大，表示物体运动得越快，其位置变化得也就越快． ΔxΔxΔx3．定义式v＝的理解：公式v＝中的Δx是物体运动的位移，不是路程．v＝是ΔtΔtΔt速度的定义式，不是决定式，不能认为v与位移成正比、与时间成反比． 【典例示范】 例1 通过测量可得到摩托车、动车、小轿车的位置变化情况如表所示. 初位置/m 经过时间/s 末位置/m A．摩托车沿平直道路行驶 0 5 100 B．动车沿平直道路行驶 0 8 240 C．小轿车沿平直道路行驶 500 30 1 250 比较摩托车、动车、小轿车，谁的位移最大？谁的位置变化最快？谁的速度最大？ 解析：摩托车、动车、小轿车的位移分别为：100 m、240 m、750 m. 摩托车、动车、小轿车的速度分别为：20 m/s、30 m/s、25 m/s. 答案：小轿车的位移最大，动车的位置变化最快，即动车的速度最大． 训练1 一物体沿直线从A匀速运动到B，用时2.5 s，则： (1)求物体从A运动到B的位移． (2)求物体匀速运动的速度． 解析：(1)物体从A运动到B时，x＝(－2) m－3 m＝－5 m，位移方向沿x轴负方向． x－5(2)由速度定义式：v＝＝ m/s＝－2 m/s，方向沿x轴负方向． t2.5答案：(1)5 m，沿x轴负方向 (2)2 m/s，沿x轴负方向 主题二 平均速度和瞬时速度 【问题探究】 探究点1 平均速度 某同学百米比赛用时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. (1)请计算上述6个时间间隔内的平均速度，并说明哪段时间运动得最快． (2)我们能用平均速度精确描述物体的运动情况吗？为什么？ (3)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“任意时刻的速度”吗？ 12 m14 m提示：(1)第1个2 s内v1＝＝6 m/s，第2个2 s内v2＝＝7 m/s，第3个2 2 s2 s16 m19 m20 ms内v3＝＝8 m/s，第4个2 s内v4＝＝9.5 m/s，第5个2 s内v5＝＝10 m2 s2 s2 s19 m/s，第6个2 s内v6＝＝9.5 m/s. 2 s第5个2 s内运动得最快． (2)不能，平均速度仅能反映一段时间或一段位移内的大体运动情况，不能描述每个时刻如何运动． (3)不能． 探究点2 瞬时速度 在国外，一位女士由于驾车超速而被警察拦住，警察走过来对她说：“太太，您刚才的车速是100 km/h，超过限速80 km/h的规定！”这位女士反驳说：“不可能！我才开了7分钟，还不到一个小时，怎么可能走了100 km呢？”“太太，我的意思是，如果您继续像刚才那样开车，在下一个小时内，您将驶过100 km.”女士笑了，“这不会，因为再走20 km，我就到家了，根本不需要开100 km.” (1)从物理学角度看，这位女士没有认清哪个物理概念？ (2)平均速度和瞬时速度有什么不同？ 提示：(1)由题意可知，超速应是任意时刻超过100 km/h，故该女士没有认清瞬时速度的概念． (2)平均速度是物体在单位时间内通过的路程．而瞬时速度是指物体在某一时刻或某一位置上的速度． 【探究总结】 1．平均速度与瞬时速度的区别和联系 平均速度 瞬时速度 运动物体的位移与所用时间的运动物体在某一时刻或某一位置的速定义 比值 度 区 别 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 (1)瞬时速度可看做当Δt很小很小时，Δt内的平均速度； 联系 (2)在匀速直线运动中，瞬时速度和平均速度始终相同 2.平均速度与平均速率的比较 位移路程(1)定义：平均速度＝；平均速率＝. 时间时间(2)标矢性：平均速度是矢量，有方向；平均速率是标量，无方向． (3)联系：平均速度的大小一般小于平均速率，只有在单方向直线运动中，平均速度的大小才等于平均速率． (1)平常我们所说的速度既可能是平均速度，也可能是瞬时速度，要根据上、下文来判断． (2)瞬时速度大的物体，其平均速度不一定大． 【典例示范】 例2 下面几个速度中属于平均速度的是( ) A．子弹射出枪口的速度是800 m/s B．子弹以790 m/s的速度击中目标 C．汽车通过站牌时的速度是72 km/h D．小球第3秒内的速度是5 m/s 解析：子弹射出枪口的速度和击中目标的速度对应的都是某一位置，是时刻，A、B错误；汽车通过站牌时的速度对应的是站牌所在位置，为瞬时速度，C错误；小球第3秒内的速度对应的是一段时间间隔，为平均速度，D正确． 答案：D 判断瞬时速度和平均速度的方法 (1)从时间上看，与时刻对应的是瞬时速度，与时间对应的是平均速度． (2)从空间上看，与位置对应的是瞬时速度，与位移对应的是平均速度．
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