资源简介

1.3位置变化快慢的描述——速度学案
【学习目标】
1.理解速度的概念，领会其矢量性，知道速度的方向。(重点)
2.知道平均速度和瞬时速度的区别与联系，并能进行相应的计算。(难点)
3.知道速度与速率的区别与联系。
4.会利用打点计时器测量纸带的平均速度和瞬时速度。
【重点难点】
教学重点：速度、瞬时速度、平均速度三个概念以及三个概念之间的联系。
教学难点：
1.对瞬时速度的理解。
2.理解速度-时间的图像。
【自主学习】
一、速度
（1）定义：质点的位移跟发生这段位移所用时间的__________。
（2）定义式：v=___________。
（3）单位：国际单位制__________，常用单位有_________、__________等。
（4）物理意义：速度是描述物体_____________________的物理量。
（5）矢量性：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，速度的方向就是物体运动的_________，也和位移方向__________。
（6）匀速直线运动：匀速直线运动是___________的运动。在匀速直线运动中________与_______相等。
二、平均速度
（1）定义：在变速运动中，运动质点的位移和所用时间的比值，叫做这段时间内的平均速度，平均速度只能___________地描述运动的快慢和方向。
（2）理解：在变速直线运动中，平均速度的大小跟选定的时间或位移有关，不同_______或不同_________内的平均速度一般不同，必须指明求出的平均速度是哪段______或哪段________内的平均速度。
三、瞬时速度与速率
（1）定义：运动质点在某一_________或某一___________的速度叫做瞬时速度。
（2）理解：
①直线运动中，瞬时速度的方向与质点经过某一位置时的__________相同。
②瞬时速度与时刻或位置对应，平均速度跟______或______对应。
③当位移足够小或时间足够短时，认为平均速度就等于___________。
④在匀速直线运动中，_________和瞬时速度相等。
（3）速率：瞬时速度的_________叫做速率，只表示物体运动的___________，不表示物体运动的_________，它是_____________量。
【重难详解】
1．利用纸带分析物体运动情况
(1)选取一条点迹清晰的纸带为研究对象．
(2)分析纸带上点与点间距离的变化情况．
(3)若点与点之间的距离相等，就可判断物体做匀速运动，若点与点间距离越来越大，则物体做加速运动，反之做减速运动．
2．根据纸带求解物体的运动速度
(1)求解平均速度
根据v＝，求出任意两点间的平均速度．两点间的位移Δx可以用刻度尺测量出，Δt为两点间的间隔数与单个时间间隔0.02 s的乘积．如图所示，将打好点的纸带从能够看清的某个点开始，往后数出若干个点，比如共数出n个点，用刻度尺测出第一个点到第n个点的距离Δx，并算出这n个点的时间间隔，则平均速度＝ (T＝0.02 s)．
(2)粗略计算瞬时速度
当一段位移Δx对应的时间Δt很小时，我们可用这段时间内的平均速度来表示Δt中某一时刻的瞬时速度．如图所示，可以大致表示C点的瞬时速度，即vC＝，A、B两点离C点越近，算出的平均速度越接近于C点的瞬时速度．然而A、B两点距离过小时，测量误差会增大，所以应根据实际情况选取这两个点．
3．注意事项
(1)如果在纸带上数出了n个点，那么，它们的间隔数是(n－1)个，它们的时间间隔为(n－1)×0.02 s.
(2)使用打点计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再拉动纸带．
(3)手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集．
(4)使用电火花计时器时，应注意把纸带正确穿好，墨粉纸盘位于纸带上方，使用电磁打点计时器时，应让纸带穿过限位孔，压在复写纸下面．
(5)为了减小实验误差，计数点要每隔T＝0.1 s选一个，即每隔四个点取一个计数点，而计算计数点的瞬时速度时，Δx、Δt应取此计数点前、后两个点之间的位移和时间，即.
(6)打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源．
(7)对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是一次测量完毕(可先统一测量出各个测量点到起始点O之间的距离)．读数时应估读到毫米的下一位．
(8)实验前要检查打点的稳定性和清晰程度，必要时要进行调节或更换器材．
【巩固练习】
1.如图所示，气垫导轨上滑块经过光电门时，其上的遮光条将光遮住，电子计时器可自动记录遮光时间。测得遮光条的宽度为，用近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度。为使更接近瞬时速度，正确的措施是( )
A.换用宽度更窄的遮光条 B.提高测量遮光条宽度的精确度
C.使滑块的释放点更靠近光电门 D.换用宽度更宽的遮光条
2.利用打点计时器打出的纸带( )
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.不能准确地求出某段时间内的平均速度
D.可以任意利用某段时间内的平均速度代表某点的瞬时速度
3.一质点沿直线方向做变速运动，它离O点的距离x随时间t变化的关系为，该质点在0~2 s时间内的平均速度和2~3 s时间内的平均速度的大小分别为( )
A.12 m/s，39 m/s B.8 m/s，38 m/s C.12 m/s，19.5 m/s D.8 m/s，13 m/s
4.两物体在同一直线上做变速直线运动，它们的速度—时间图像如图所示，则( )
A.两物体的运动方向一定相反 B.0~6 s内A比B运动得快
C.时，两物体的速度相同 D.时，两物体相遇
5.下列所说的速率中，指平均速率的是( )
A.百米赛跑的运动员以9.5 m/s的速率冲过终点线
B.信号沿运动神经传播的速率约为10 m/s
C.由于堵车，汽车在隧道口的车速仅为1.2 m/s
D.返回地面的太空舱以8 m/s的速率落入太平洋中
6.打点计时器是中学研究物体运动时常用的实验器材，常见的有电磁打点计时器和电火花计时器两种。关于电磁打点计时器和电火花计时器，下列说法中正确的是( )
A.电磁打点计时器使用交流电源，电火花计时器使用直流电源
B.它们都是使用10 V以下的交流电源
C.使用它们计时时，必须先拉动纸带，再立即接通电源
D.电火花计时器工作时，纸带运动受到的阻力较小，所以实验误差也较小
在一次体能训练中，某同学进行50m直线往返跑，从起点跑到终点用了8s，又过了7s后回到起点，求：
（1）该同学从起点到终点的平均速率;
（2）从终点回到起点的平均速率;
（3）该同学这次往返跑的平均速率;
（4）该同学这次往返跑的平均速度。(结果保留两位小数)
如图所示是做直线运动的物体在0~5s的 图象，求：
（1） 时的速度大小;
（2）前2s内的平均速度大小;
（3）全程的平均速度大小;
（4）物体运动的 图象.
我们想知道一个自行车运动员在通过公交车站牌这个位置时的瞬时速度。观测者从自行车前轮到达站牌下方开始计时，在前0.1 s内自行车的位移是1 m，前0.5 s内自行车的位移是9 m，前1.0 s内自行车的位移是20 m。
（1）请你分别求出三个时间段自行车的平均速度的大小;
（2）三个平均速度哪一个更接近自行车通过站牌时的瞬时速度
参考答案
1.答案：A
解析：表示的是时间内的平均速度，遮光条的宽度越窄，则记录的遮光时间越短，越接近滑块通过光电门时的瞬时速度，选项A正确。
2.答案：B
解析：利用打点计时器打出的纸带可以求出某段时间内的平均速度，粗略表示某点的瞬时速度，但是不能精确求出某点的瞬时速度，所以选项B正确，A、C错误；并不是所有的运动都可以任意利用某段时间内的平均速度代表某点的瞬时速度，D错误。
3.答案：B
解析：由可知时，；时，；时，
所以，
故平均速度分别，故选项B正确。
4.答案：C
解析：两物体的速度都为正值，所以运动方向相同，A错误；0~4 s内，B的速度大，B运动得快，4~6 s内，A的速度大A运动得快，B错误；时，两物体的速度都为5 m/s，所以两物体的速度相同，但无法确定两物体是否相遇，C正确，D错误。
5.答案：B
解析：9.5 m/s是运动员冲过终点线时的速率，是瞬时速率；8 m/s是太空舱落入水面时的速率，为瞬时速率；信号沿运动神经传播的速率是变化的，10 m/s指的是平均速率；1.2 m/s指的是汽车在隧道口的瞬时速率。综上所述，选B。
6.答案：D
解析：电磁打点计时器使用约8 V的交流电源，电火花计时器使用220 V的交流电源，A、B错误；使用电磁打点计时器或电火花计时器时都应该先接通电源，待打点稳定后，再拉动纸带，C错误；电火花计时器工作时，纸带运动受到的阻力较小，误差较小，D正确。

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