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人教版 必修第一册
1.3 位置变化快慢的描述-速度
第一章 运动的描述
汤姆和杰瑞究竟谁比较快呢？
怎么样比较快慢呢？
时间：10 S
汤姆猫的位移：30 m
小杰瑞的位移：40 m
谁快谁慢？
位移：30 m
汤姆猫运动的时间：10 s
小杰瑞运动的时间：5 s
谁快谁慢？
怎么样比较快慢呢
2.时间相同，比较位移
1.位移相同，比较时间
3.位移时间都不同？
描述物体运动快慢及方向的物理量——速度
一、运动快慢的比较
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v 表示，如果在时间△t内物体的位移是△x，它的速度就可以表示为：
二、速度
1、定义：位移与发生这个位移所用时间的比值。
2、公式：
注意：这里的速度和初中所学速度的含义不完全相同。
3、物理意义：描述物体运动的快慢。
4、单位：国际单位制为m/s，其它单位：km/h。
思考：单位如何换算呢？
1 m/s = 3.6 km/h
定义理解
1、速度的大小与位移成正比对吗？请举例说明。
2、速度的大小与时间成反比对吗？请举例说明。
——比值法定义
两辆汽车从某地出发，速度都是20m/s，他们的运动情况完全相同吗？
—— 可能是背道而驰 ！！
体会：速度仅指出大小是不够的，还必须具有方向_
5、速度是_矢__量
6、方向：与物体的运动方向相同。正号表示与规定的正方向相同，负号表示与规定的正方向相反。
针对练习
1、说出下面速度方向并比较大小
v1=5m/s
v2=20km/h
v3=-8m/s
解答：v1=5m/s和v2=20km/h 方向与规定正方向相同
v3=-8m/s 方向与规定正方向相反
v1
二、平均速度
⒊ 物理意义：描述物体在时间间隔△t内的平均快慢程度。
⒈ 定义：位移与发生这个位移所用时间的比值，叫做物体在这段时间（或这段位移）内的平均速度。
⒉ 定义式：
在公式 中，如果时间非常小， 接近于零，表示的是某一瞬间，这时的速度称为
极限思想
探究
瞬时速度
当 t非常非常小时所得平均速度就可认为质点在A处的瞬时速度：
△t
瞬时速度：
运动物体在某一时刻（或某一位置）的速度。
△t
△t
△t→0
Ｘ/ｍ
A
某个位置
可以准确
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和瞬时速度相等
运动方向
2.速率：
（1）定义：瞬时速度的大小
（2）是___量
（3）汽车的速度计显示的是 _____
3.常说的“速度”，可能指:
“平均速度”、“瞬时速度”或“速率”
速率
标
问：平均速度的大小是否也叫平均速率呢？
在单向直线运动中
大小相等
针对练习
（2019．湖南学业考试）某校教师举行50m往返跑接力比赛，胡老师一次往返用时20s，则他的平均速度是______ m/s平均速率———m/s
提示：物体往返一次位移为x=0，所以平均速度为0。
物体往返一次路程为100m，平均速率是路程与时间的比值。
0
5
对于各种速度或速率，下列说法正确的是( )
A．速率是速度的大小
B．平均速率是平均速度的大小
C．速度是矢量，平均速度是标量
D．平均速度的方向就是物体运动的方向
A
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
AD
四、测量纸带的平均速度和瞬时速度
电磁打点计时器
电火花计时器
永久磁铁
限位孔
纸带
线圈
振针
振片
复写纸
两种计时器的比较
操作步骤
固定打点计时器
安装纸带
启动电源，拉纸带，随后立即关闭电源
交流与讨论：为什么先通电，然后才让纸带运动，而不是先让纸带运动后通电？
1. 测时间（直接测出，电源频率 50 Hz，每隔 0.02 s秒打一个点）。
2. 测位移（直接测出）。
3. 测纸带的速度（间接测出），研究物体的运动。
打点计时器有什么作用？
1. 判断物体的运动规律
通过研究纸带，间接的反映物体运动情况：
1. 打出的点越密，则运动越慢；
2. 若打出的点间距相等，则物体做匀速直线运动。
2. 测平均速度（一段时间或者一段位移的平均速度）
（1）要测的量：某段时间 ，以及对应的位移
（2）关系式：
3. 计算变速直线运动中某点的瞬时速度
O A B C D E F
根据下面这条纸带，如何求 C 点的瞬时速度？
(1)
(2)
哪种方法求出的更准确？
如何测出某个点 E 处的瞬时速度？
D
F
D
F
D
F
原则：准确性、可行性
可以大致表示 E 点的瞬时速度，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。然而 D、E 两点间距离过小，则测量误差增大。所以，应该根据实际情况选取这两个点。
【例1】 用打点计时器可测量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Δx。
D.切断电源，取下纸带，如果共有n个清晰的点，则这段纸带记录的时间Δt＝______。
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，并压在复写纸的下方；D项中纸带上记录的时间Δt＝(n－1)×0.02 s。合理的实验步骤为BAEDCF
答案 交流 限位孔 复写纸 (n－1)×0.02 s BAEDCF
课堂练习
1. 打点计时器所用电源的频率为50 Hz，某次实验中得到的一条纸带，用毫米刻度尺测量情况如图所示，纸带在A、C间的平均速度为_______m/s，在A、D间的平均速度为________m/s，B点的瞬时速度更接近于_______m/s。
0. 35
0.42
0.35
利用光电门测速度
【例2】 用如图所示的计时装置可以近似测出气垫导轨上滑块的瞬时速度。已知固定在滑块上的遮光条的宽度为4 mm，遮光条经过光电门的遮光时间为0.04 s。
答案 (1)0.1 m/s (2)A
五、速度-时间图像
研究方案：
位置 A B C D E
△x/m
△t/s
V/(m/s)
1、从纸带上能看清的点开始，每5个时间间隔取一个测量点（计数点），依次标为A、B、C、D、E。
2、测量包含测量点在内的一小段位移△x，做好记录。
3、测量各段位移对应的时间△t，做好记录。
4、由平均速度公式，求出包含各测量点在内的各小段位移的平均速度，做好记录。
5、以打第一个测量点A作为计时开始，记为t=0，依次记录好各测量点对应的时刻。
6、以包含测量点在内的一小段位移的平均速度作为测量点的瞬时速度，做好记录。
A B C D E
位置 A B C D E
时刻t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4
瞬时速度V/(m/s) 0.11 0.15 0.21 0.22 0.21
n 0 1 2 3 4 5 6 7
V m/s 0.05 0.10 0.20 0.30 0.28 0.28 0.46 0.55
0 1 2 3 4 5 6 7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
t/10-1s
v/(m·s-1)
用图象表示速度——v-t图
(1)、描绘v-t图
(2)认识图象
v－ｔ图象是反映物体速度随时间变化的规律，横轴表示时间，纵轴表示速度．
① 匀速直线运动的速度图象是一条平行于时间轴的直线．
②变速直线运动的速度图象随时间而变化
Ｏ
Ｖ
ｔ
①
②
③速度图线与t轴所围成的“面积”的值等于物体的位移
Ｏ
Ｖ
ｔ
t1
t2
Ｏ
Ｖ
ｔ
t1
v0
理解图象
若图象位于时间轴的上方,表示物体运动方向与正方向相同；位于时间轴下方,表示物体运动方向与正方向相反。
Ｏ
Ｖ/m﹒s-1
ｔ/s
①
②
Ｏ
Ｖ
ｔ
vo
8
-8
应用图线
a.确定某时刻的速度
b.求位移
c.判断运动性质(静止、匀速、变速)
d.判断运动的方向(正方向、负方向)
Ｏ
Ｖ
ｔ
t1
v1
在图所示的四个图象中,表示匀速直线运动的是( )
s
o
t
A
v
t
o
B
s
t
o
C
v
o
t
D
BC
s
o
t
请同学们定性描述下图中表示的物体的运动情况。
A
v
o
t
B
板书设计
一、速度
1、比较物体运动快慢的方法：相同时间比较位移；相同位移比较时间。
2、物理学中用位移与发生这段位移所用时间之比表示物体的速度。
3、速度是矢量，它既有大小，又有方向。v的方向是由对应Δt时间内位移Δx的方向决定。
板书设计
3、测量纸带的平均速度和瞬时速度。
三、速度—时间图像
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。
二、平均速度和瞬时速度
1、平均速度：粗略地描述了物体运动快慢程度和方向。
2、瞬时速度：精确地描述了物体运动的快慢程度和方向。教学基本信息
课的名称 位置变化快慢的描述-速度 所属单元 运动的描述
课的类型 新授课 □练习课 □复习课 □检查课 实验课 □综合课其他： 授课时数 必修一第一单元第三课时
授课班级 高一 班 选用教材 人教版高中物理
教材分析 本节重点是速度。初中和高中所学的速度是不同的，提醒学生注意这点不同，有利于学生对矢量的学习。通过极限的思维方法，从平均速度过渡到瞬时速度，但第一次教学时不要主动强调极限思想，初步接触这个问题，了解即可，能理解多少是多少，不要求一步到位，在后期教学过程中会多次接触极限思维方法，潜移默化使学生逐步深入理解。
学情分析 知识层面： 学生在前面初中已经学习了速度，本节需要对初中学习过的速度要加以区别和理解。第一次学习极限思想，需要引导。但是对于物体运动的描述不够准确。 能力层面： 高一学生的理解能力思维能力不高，首次接触极限思想，对学生思维的转化有一定的难度。
教学目标 物理观念：通过理解速度、平均速度和瞬时速度的概念，形成物理观念。 科学思维：体会速度的比值定义法；理解极限分析的方法，掌握科学思维的方法。通过运动图像在物理学中的应用，养成良好的思维习惯和科学的价值观。 科学探究：能够正确使用打点计时器测量平均速度与瞬时速度，提高学生动手实验能力。能够正确描绘速度-时间图像并能够探究理解图像各要素包含的意义。 科学态度与责任：通过多种测量速度方法的展示，去感知科学的价值与应用；培养对科学的兴趣，坚定学习思考探索的信念。
重难点 教学重点:速度、瞬时速度、平均速度三个概念的认识。 2.教学难点:对瞬时速度概念的形成与理解；正确测量平均速度与瞬时速度；理解速度-时间图像的物理含义并学会作图。
教法与 学法 教法;实验演示法、讲授法 学法：探究学习、合作学习
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
情景引入 展示猫和老鼠的例子，通过例子带领学生进行运动快慢的比较。 总结得到运动快慢的比较方法，引出速度的概念。 通过案例分析出运动快慢的比较方法。 1.通过例子引入速度的概念，为下面学习速度的内容做铺垫。
新课 学习 讲解速度的基本概念，让学生做好笔记。 提出问题这里的速度和初中所学速度的含义是否相同？ 讨论速度的大小与位移是否成正比 认真听讲，做好笔记，了解速度的基本知识。 和同桌一起讨论老师提出的问题并做回答。 学会比值定义法，正确理解公式的含义。 1.理解速度基本内容，与初中学习的内容做区别。
通过我们日常生活中说到的“速度”举例说明来说明平均速度和瞬时速度这部分内容。 引导学生思考，体会极限思想。 1.思考生活生活中例子所表现出来的含义，认真听取老师讲解，对不同含义的速度有一个明确的辨析。 1.以生活为例，指学生观察和思考，提高学习兴趣，加深对知识点的理解。
实验 探究 让学生了解打点计时器的基本结构和工作原理，会使用打点计时器记录物体运动的位移和时间。 2.根据本节内容，让学生明白测量纸带的平均速度和瞬时速度的原理。 3.老师进行演示实验。 1.明白测量纸带的平均速度和瞬时速度的原理。 2.根据老师演示实验自己动手测得一条纸带，算出位移和时间，最后得到实验平均速度和瞬时速度。 3.进行小组交流讨论。 1.做到物理学习理论与实践结合，增加学习兴趣；培养在学习中的探究动手能力。
速度-时间图像 1.根据实验得到的数据，提出建立坐标系进行描点画出v-t图像。 2.给学生讲解画图的基本步骤：(1)建立平面直角坐标系，用横轴表示时间t，用纵轴表示速度v；（2）描点法描出数据；(3)用平滑的曲线尽可能的把绝大部分点连接起来。 3.引导学生理解根据图来得到物体运动的基本信息。 4.拓展测量速度的其他方法。 1.对于时间和速度分别在直角坐标系上表示出来，得到的数据使用不同颜色的笔相互对应进行描线。 2.理解图像上各个点、线段等的意义并学会应用。学会分析物体运动的速度随时间的变化。 1.培养学生对图像分析的能力。增强应用数学知识分析物理问题的意识；通过课外拓展提高学生的学习兴趣。
课堂小结 最后回顾一下本节课学习了哪些内容，看同学们掌握了多少。 回顾本节课内容，加深印象。 对本节课内容有一个结构性理解。
板书设计 一、速度 1、比较物体运动快慢的方法：相同时间比较位移；相同位移比较时间。 2、物理学中用位移与发生这段位移所用时间之比表示物体的速度。 3、速度是矢量，它既有大小，又有方向。v的方向是由对应Δt时间内位移Δx的方向决定。 二、平均速度和瞬时速度 1、平均速度：粗略地描述了物体运动快慢程度和方向。 2、瞬时速度：精确地描述了物体运动的快慢程度和方向。 3、测量纸带的平均速度和瞬时速度。 三、速度—时间图像 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。
课后反思 速度描述物体的位置变化快慢，对这个的理解要注意位置、位置的变化、位置变化的快慢的区分。 复习位移-时间图象，根据图像的斜率判断瞬时速度的大小和方向，根据图像会判断平均速度。这些学生容易出错。一、对速度的理解
1.对速度的定义式，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△x成正比，与运动时间△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
解析：速度是表示物体运动快慢及方向的物理量，速度的定义式适用于任何运动，此式只能说明速度可由位移△x与时间△t的比值来计算，并不是说v与△x成正比，与△t成反比，即速度v的大小与运动的位移△x和时间△t都无关，故A错误，B、C、D正确。
答案：A
（多选）2.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，物体的位置变化越快
解析：速度是矢量，速度既有大小又有方向，故A正确，B错误；
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，与位移大小无关。故C错误，D正确。
答案：AD
3. 甲、乙两质点在同一直线上做匀速运动，取向右为正方向，甲的速度为2 m/s，乙的速度为－4 m/s，则下列说法不正确的是( )
A.乙的速度大于甲的速度
B.因为＋2＞－4，所以甲的速度大于乙的速度
C.这里正、负号的物理意义是表示质点的运动方向
D.若甲、乙两质点同时由同一点出发，则10 s后甲、乙相距60 m
解析：速度是矢量，其正、负号表示质点的运动方向，比较大小只比较绝对值，故A、C正确，B错误；甲、乙两质点在同一直线上由同一点出发，向相反方向运动，10 s内甲运动了20 m，乙运动了40 m，故10 s后甲、乙相距60 m，D正确。
答案：B
二、平均速度和瞬时速度
4.(2022·上海市曹杨中学期中)试判断下面的几个速度中哪个是平均速度( )
A.小球第5 s末的速度是6 m/s
B.子弹出枪口的速度是620 m/s
C.汽车从甲站行驶到乙站的速度是60 km/h
D.交警用电子检测设备检测行驶汽车的速度是40km/h
解析：小球第5s末的速度是6m/s,是指瞬时速度，选项A错误；
子弹出枪口的速度是620 m/s,是指瞬时速度，选项B错误；
汽车从甲站行驶到乙站的速度是60km/h,是指平均速度，选项C正确；
交警用电子检测设备检测行驶汽车的速度是40km/h,是指瞬时速度，选项D错误。
答案：C
5.短跑运动员在100m比赛中，以8m/s的速度迅速从起点冲出。到50m处的速度是9m/s,10s末到达终点的速度是10.2m/s,则运动员在全程中的平均速度是( )
A.9 m/s B.10.2 m/s C.10 m/s D.9.1 m/s
解析 100m赛跑的位移△x=100m,10s末到达终点，说明跑完100m所用的时间为△t=10s,由平均速度的定义式：，故选项C正确。
答案：C
三、速度-时间图像
6.如图是一质点做直线运动的v-t图象，据此图象可以得到的正确结论是( )
A.质点在第1s末离出发点最远
B.质点在第1s末改变运动方向
C.质点在第2s内做减速运动
D.质点在2s末又回到了初始位置
解析：
在0-2s内，质点一直沿正方向运动，所以质点在第2s末离出发点最远，故AD错误。
前2s内质点的速度图象都在时间轴的上方，都沿正方向运动，没有改变运动方向，故B错误；
在第2s内质点的速度减小，做减速运动，故C正确。
答案：C。
7.物体在足够大的水平面上运动，其vーt图象如图所示，设向右为正方向，关于前4s内物体运动情况的判断，下列说法正确的是( )
A.物体始终向右运动
B.物体先向右运动，第2s末开始向左运动
C.在后2s内物体在减速运动
D.第4s末物体距出发点最远
解析：
由图看出，在前2s内，物体沿正方向即向右运动，在后2s内物体沿负方向即向左运动。故A错误，B正确。
体在前2s内向右做减速运动，位移为在后2s内物体向左方向做加速运动，位移为，总位移为x=x1+x2=0，所以物体2s末位移最大距出发点最远，4s末回到了原出发点。故 CD错误。
答案：B。
四、实验：测量纸带的平均速度和瞬时速度
（多选）8.使用电火花计时器(电源频率f=50Hz)在纸带上打点测量速度时，下列说法正确的有（ ）
A.使用大约8V的交变电源
B.先接通电源，待打点稳定后再用手牵动纸带
C.连续n个计数点间的时间为(n-1)×0.02s
D.取下纸带，用刻度尺测来量计时起点与最后一个点的距离x,用公式计算纸带运动的平均速度
解析：电火花计时器使用220V的交流电源，故A错误；
应先给打点计时器通电打点，然后释放纸带让纸带（随物体）开始运动，故B正确；
连续n个计数点间有（n-1）个时间间隔，电源频率f=50Hz，打点周期为0.02s，所以时间为(n-1)×0.02s，故C正确；
用刻度尺测来量计时起点与最后一个点的距离x,用公式计算纸带运动的平均速度，故D正确。
答案：BCD。
9.同一打点计时器打出的4条纸带如图所示，其中平均速度最大的是( )
A.
B.
C.
D.
解析：纸带移动同样的距离，A的时间最小，所以A的平均速度最大。
答案：A
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