3. 运动快慢与方向的描述——速度教学实录与评析

3.运动快慢与方向的描述—速度

一．教学目标

1.知识与技能

⑴理解速度、平均速度、瞬时速度、速率、平均速率等概念. ⑵知道匀速直线运动v-t图像的特点以及图像“面积”的物理意义. ⑶能用v-t图像描述物体的运动情景. ⑷会正确使用打点计时器（电火花打点计时器、电磁打点计时器）. 2.过程与方法

⑴通过初中阶段对速度、平均速度的回忆，建立高中阶段速度、平均速度、瞬时速度的概念. ⑵通过对实验仪器的介绍，了解打点计时器的使用方法

3.情感态度与价值观

⑴通过对速度、平均速度等概念的升华，明确新事物必然代替旧事物的理念. ⑵培养学生做实验的热情以及爱护实验仪器、正确操作实验仪器的良好习惯. 二．教学重难点

教学重点：1. v-t图像

2.用打点计时器测量平均速度和瞬时速度

教学难点：v-t图像的应用

课时安排

2课时

授课类型

新授课

三．教学过程

导入

师：同学们，在初中阶段我们已经学***均速度的概念。当时我们是在路程的概念上建立的速度与平均速度的概念。现在，我们知道位移能够更好的描述物体的运动，对应的速度和平均速度又该如何定义呢？这就是我们这一节课需要解决的问题。同时，在这一节中我们还会认识一种新的实验仪器——打点计时器。

新课开讲

1.速度

根据初中阶段对速度的定义，我们可以依葫芦画瓢得出有关速度的有关知识。。

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⑵

定义：单位时间内通过的位移。

⑵计算公式：v=x（x为位移）

t通过上一节的学习，我们知道位移为矢量，根据矢量的性质，我们不难得出速度也为矢量，其方向为物体的运动方向。

⑶

单位:m/s或km/h 换算关系：1m/s=3.6km/h ⑷物理意义：速度是描述物体运动快慢的物理量。

2.平均速度

按照同样的道理我们也很容易的得出平均速度的有关知识。

⑴定义：物体在一段时间内总的位移除以总时间，就是这段时间内的平均速度。

⑵计算公式：v=x

t平均速度也是矢量，其方向由总的位移的方向确定。

⑶物理意义：平均速度是描述物体平均运动快慢的物理量。

3.瞬时速度

平均速度只能初粗略的描述物体运动的快慢，为了精确的描述物体在某时刻或经过某位置的运动快慢，我们引入了瞬时速度的概念。

定义：当运动的物体在某时刻或经过某位置的平均速度，我们把它叫做瞬时速度。

对于瞬时速度的测量非常的困难，因此，现在普遍采用一段很短时间内（趋近于0）的平均速度作为某个时刻的瞬时速度。教材后面的发展空间的应用数据实时采集系统（DIS）测量瞬时速度以及气垫导轨测量瞬时速度都是测量的是一段时间内的平均速度，只是在这段时间非常的短，几乎可能看成时刻。

瞬时速度也是一个矢量，它表示的是物体在某一时刻运动的快慢，它的方向就是物体在某一时刻运动的方向。

瞬时速度的大小称为瞬时速率，简称速率。速率只有大小没有方向，是标量。

在某些参考书上引入了平均速率这个物理量，它的计算就相当于初中阶段定义的平均速度，即路程与时间的比值。

4.速度——时间(v-t)图像

⑴定义：以速度为纵轴、时间为横轴，建立一个平面直角坐标系，在该坐标系画出物体随时间的变化关系，这样的图像就叫做速度——时间图像（v-t图像），简称速度图像。（如

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图1）

⑵几个直线运动的v-t图像（如图2）

⑶图像的面积意义：一段时间内，速度随时间的变化关系与时间轴所包围的面积即为这段物体的位移。（如图3）

5.实验：用打点计时器测量平均速度和瞬时速度

⑴实验原理

打点计时器是利用交流电的周期变化来打点的。我国的交流电的频率是50Hz，因此打点计时器的打点时间间隔为0.02s。

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在高中阶段，我们主要使用电火花打点计时器和电磁打点计时器这两种，下面分别介绍。

⑵仪器介绍

①电火花打点计时器

电火花打点计时器形状和结构见图4和图5。

电火花使用220V的交流作为电源，它产生的高压电火花和墨粉在纸带上产生痕迹（即为打点）

②电磁打点计时器

电磁打点计时器的形状和结构图如图6和图7所示。

电磁打点计时器使用学生交流电源（一般为6V）作为电源，利用电流的磁效应产生的力使振针在复写纸上震动在纸带上产生痕迹。

③两种打点计时器的比较

电火花打点计时器没有复写纸，因此可以减小摩擦，实验数据准确；但是其使用220V的电压，使用时存在不安全隐患。

电磁打点计时器使用6V交流电，相对电火花打点计时器来说相对安全，但是由于具有复写纸与纸带间的摩擦，实验精度不如电火花打点计时器。

现在有一种叫做电火花描迹仪，客服了上述两种打点计时器的弊端，但由于其价格昂贵，现在还没大量使用，仅在部分重点中学有。基于这个原因，我们在此不再介绍。

⑶实验仪器

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木板、铁架台、小车、电磁打点计时器、纸带、交流电源

⑷实验步骤

①

按照图8所示安装好实验装置

②接通电磁打点计时器的电源开关，待打点稳定后释放纸带

③按照②的方法连续打5条纸带

⑷

实验数据的处理

把打好的纸带，每隔5个点取一个计数点（如图9所示）。

①用刻度尺量出A点到B点、C点、D点、E点、F点的距离分别记为sAB、sAC、sAD、sAE、sAF并填入表1中

②利用平均速度的公式分别计算出纸带A到F点的平均速度，填入表1 ②

利用vBsAC计算出B点的速度vB

TAC③

用②的公式计算出C点、D点、E点的速度并填入表1 ⑤用上面的方法计算出每条纸带的平均速度和B点、C点、D点、E点的瞬时速度。

表1

小车的平均速度和各点的瞬时速度

位移

瞬时速度

平均速度

⑹实验注意事项

sAB=

vB =

sAC=

vC =

sAD=

vD =

sAE=

vE =

sAF=

v=

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打点计时器在使用时需要先开电源（既先让打点计时器开始打点）然后再释放纸带。

想一想：这是为什么？

四．小结

通过本小节的学习，我们在初中物理知识的基础上明确了速度、平均速度、瞬时速度、速率等概念；学会了打点计时器的打点原理以及其使用方法；初步了解了速度时间图像的物理意义，会用速度时间图像做简单的计算。

五．课后作业

完成《课后练习》的全部作业以及预习第四节《速度变化快慢的描述——加速度》。

六．板书设计

运动快慢与方向的描述—速度

一、速度

1.定义：单位时间内通过的位移

2.计算公式：v=x/t（x为位移）

3.单位：m/s或km/h 换算关系：1m/s=3.6km/h 4.物理意义：速度是描述物体运动快慢的物理量。

二、平均速度

1.定义：物体在一段时间内总的位移除以总时间，就叫做这段时间内的平均速度。

2.计算公式：v=x

t3.物理意义：平均速度是描述物体平均运动快慢的物理量。

三、瞬时速度、速率

1.定义：物体通过某一位置或某一时刻的速度，瞬时速度的大小叫做速率。

2.方向：物体运动的方向

四、速度——时间(v-t)图像

1.定义：以速度为纵轴、时间为横轴，建立一个平面直角坐标系，在该坐标系画出物体随时间的变化关系，这样的图像就叫做速度——时间图像（v-t图像），简称速度图像。

2.几个直线运动的v-t图像

3.图像的面积意义：一段时间内，速度随时间的变化关系与时间轴所包围的面积即

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为这段物体的位移。

五、实验：打点计时器的使用

1.实验原理

2.仪器介绍

电火花打点计时器、电磁打点计时器

3.实验器材

4.实验步骤

5.实验数据处理

6.实验注意事项

课后反思

课堂练习

例题1：下列所说的速度中，哪些是平均速度？哪些是瞬时速度？

A.百米赛跑的运动员以9.5m/s的速度冲过终点线；

B.列车提速后的速度达到250km/h；

C.由于堵车，汽车的速度仅为1.2m/s；

D.返回地面的太空舱以8m/s的速度落入太平洋中；

E.子弹以800m/s的速度撞击到墙上。

答案：平均速度有BC，瞬时速度有ADE。

例题2：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

答案：AC 例题3：物体沿一条直线运动，下列说法正确的是(

) A.物体在某一时刻的速度是3m/s,则物体在1s内一定运动了3m B.物体在某1s内的平均速度是3m/s，则物体在这1s内的位移一定是3m

C.物体在某一段时间内的平均速度是3m/s，则物体在1s内的位移一定是3m

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D.物体在发生某一段位移过程中的平均速度是3m/s，则物体在发生这段位移一半时的速度一定也是3m/s 答案：B 例题4：某人爬山，从山脚爬到山顶，然后又从原路返回到山脚，上山的平均速度为v1,下山的平均速度为v2，则往返的平均速度的大小和平均速率是(

) A.v1+v2v1+v2v-vv-v，

B. 12，12

2222C.0，v1-v2v

D.0，2v1v2+v

1+v2v12答案：D 例题5：根据v-t图像，计算物体运动的位移。

⑴求3s内物体运动的位移

⑵求3s~7s内物体运动的位移

⑸

求2s~5s内物体运动的位移

答案：(1)x=1236=9m (2) x=12(46)4=20m (3) x=12721221=6m

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