3. 运动快慢与方向的描述——速度优质课教案内容

1.3运动快慢与方向的描述——速度

教学目标

1. 理解速度的概念。知道速度是描述物体运动快慢的物理量，知道它的定义、公式、符号和单位，知道它是矢量。

2. 理解平均速度、瞬时速度的概念。

3. 知道速度和速率关系。

教学重难点

1.理解速度的概念，领会其矢量性，知道速度的方向．

2．理解平均速度和瞬时速度的概念，知道速度与速率的区别与联系，并能进行相应计算．(重点) 3．理解速度—时间图像．(难点) 4．掌握打点计时器的工作原理，并能测平均速度．(难点) 教学内容

一、速度

平均速度

1．速度

(1)定义：位移与发生这段位移所用

的比值。

x2－x1(2)公式：v＝____＝。

t2－t1(3)单位：国际单位：m/s；常用单位：km/h、cm/s。

(4)方向：速度是矢量，不但有大小，还有方向，其方向就是物体的

。

(5)物理意义：表示物体位置变化快慢(即运动快慢)和方向的物理量。

2．平均速度

(1)变速运动：物体在相等时间内的

不相等的运动。

(2)平均速度

①定义：做变速运动的物体的位移与发生这段位移所用时间的

。

②公式：－v＝____。

③意义：粗略地描述物体运动的

。

二、实验：用打点计时器测量平均速度

1．打点计时器

(1)打点计时器是记录做直线运动物体的

和

的仪器。

(2)电火花打点计时器：①工作电压：

V

电源；②原理：当接通电源、按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的纸带上就打出一行点迹。

(3)打点周期

打点计时器一般接我国市用交流电，交流电频率为50 Hz，计时器每隔

打一次点。

2．用电火花打点计时器测量平均速度

(1)实验目的

①练习使用电火花打点计时器。

②利用打上点的纸带研究物体的运动情况。

(2)实验步骤

①如图1-3-1所示，将木板固定在铁架台上，把电火花打点计时器安装在倾斜的木

板上，把小车与纸带装好，接好电源。

②接通电源，将小车从斜面上由静止开始释放，纸带上就会打出一系列点迹。

③关闭电源，取下纸带，以0.1 s为周期标注计数点，如图1-3-2所示。

(3)分析与处理实验数据

①观察纸带上的点迹，说明如何通过点迹判断小车运动的快慢。

②说明小车的速度是如何变化的。

③测定小车在计数点O—A、O—B、O—C、O—D、O—E、O—F区间的平均速度。

④通过数据分析，你能推断出哪一区间的平均速度能比较准确地反映小车经过D点时运动的快慢？

三、瞬时速度

1．定义

物体在某一时刻或某一

的速度。

2．方向

物体在某一时刻或某一位置的

方向。

3．速率

瞬时速度的大小称为瞬时速率，简称速率。

四、速度—时间图像

1．定义

描述速度v与

关系的图像，简称速度图像。2．匀速直线运动的v-t图像是

的直线。运动物体在时间t内的位移x＝vt，在v-t图像中就对应着边长分别为v和t的一块

面积。

平均速度与瞬时速度的区别与联系

平均速度

瞬时速度

区

别

定义

运动质点的位移与所用时间的比值

运动质点在某一时刻或某一位置的速度

物理意义

区

别

粗略描述物体运动，和时间、精确描述物体运动，和时刻、位移对应

位置对应

平均速度

方向

与位移方向一致

瞬时速度

与某时刻或某位置运动方向一致

联系

①瞬时速度可看做当Δt→0时，Δt内的平均速度

②匀速直线运动中，瞬时速度和平均速度相同

Δx③两者的求解公式都为v＝Δt

1．(多选)下列关于瞬时速度和平均速度的说法中正确的是

(

) A．若物体在某段时间内每时刻的瞬时速度都等于零，则它在这段时间内的平均速度一定等于零

B．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

C．匀速直线运动中任意一段时间内的平均速度都等于它任一时刻的瞬时速度

D．变速直线运动中任意一段时间内的平均速度一定不等于它某一时刻的瞬时速度

解析：由于各时刻的瞬时速度都等于零，即物体静止，因此平均速度也一定等于零，故A正确；物体从某点沿一曲线运动又回到原出发点，则平均速度为零，但各个时刻的瞬时速度不为零，故B错误；匀速直线运动中速度不变，平均速度与瞬时速度相等，故C正确；由于运动情况不确定，一段时间的平均速度可能等于某时刻的瞬时速度，故D错误。

答案：AC 2．下列速度中，指平均速度的是

(

)

A．汽车通过长江大桥全程的速度

B．子弹射出枪口时的速度

C．雨滴落地时的速度

D．运动员冲过终点时的速度

解析：平均速度是指物体在某段距离或某段时间内通过的位移与所用时间的比值。而瞬时速度是物体在某一时刻或某一位置时的速度。平均速度对应段(包括时间段和位移段)，瞬时速度对应点(包括时间点和位置点)。汽车通过长江大桥在时间上是段，故其速度为平均速度，故A正确。子弹射出枪口中的枪口是一个点，故该速度是瞬时速度，故B错误。雨滴落到地面，地面是一个位置，对应一个点，故该速度是瞬时速度，故C错误。运动员冲过终点，终点是一个点，故该速度是瞬时速度，故D错误。

答案：A 3．小蒙骑自行车由静止沿直线运动，他在第1 s内、第2 s内、第3 s内、第4 s内通过的位移分别为1 m、2 m、3 m、4 m，则 (

) A．他4 s末的瞬时速度为4 m/s B．他第2 s内的平均速度为1.5 m/s C．他4 s内的平均速度为2.5 m/s D．他1 s末的速度为1 m/s 解析：自行车速度是逐渐增大的，无法确定它的瞬时速度，只能求出平均速度，第1＋2＋3＋422 s内平均速度为1

m/s＝2 m/s；4 s内的平均速度v＝m/s＝2.5 m/s。选项C4正确。

平均速度和平均速率的区别与联系

平均速度

平均速率

定义

位移平均速度＝

时间

有方向，矢量

粗略描述物体运动的快慢(包括方向的改变) 路程平均速率＝

时间

方向性

无方向，标量

粗略描述物体运动的快慢(不包括方向的改变) 意义

联系

(1)都与一段时间对应，都是过程量

(2)两者大小一般不等，但当位移大小等于路程时，即物体做单向直线运动时，平均速率等于平均速度的大小

[典例]

一辆汽车从甲地沿平直的公路以v1＝36 km/h的速度经过2 h到达乙地，休息了4 h后，又沿原路返回，以v2＝54 km/h的速度运动了3 h越过甲地到达丙地。求全程的平均速度和平均速率。

[思路点拨]

物体的运动过程如图1-3-4所示：

[解析]

汽车全程的位移大小为x＝v2t2－v1t1＝54×3 km－36×2 km＝90 km，全程所Δx90用时间为t＝2 h＋4 h＋3 h＝9 h，故平均速度大小v＝Δt＝9

km/h＝10 km/h，方向是由甲地指向丙地；汽车全程的路程：s＝v2t2＋v1t1＝54×3 km＋36×2 km＝234 km，所以s234平均速率为v′＝t＝9

km/h＝26 km/h。

[答案]

平均速度大小为10 km/h，方向是由甲地指向丙地

平均速率为26 km/h