1.3位置变化快慢的描述—速度(课件)(共26张PPT)高中物理人教版(2019)必修第一册第一章 运动的描述

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1.3位置变化快慢的描述—速度(课件)(共26张PPT)高中物理人教版(2019)必修第一册第一章 运动的描述

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(共26张PPT)
1.3位置变化快慢的描述—速度
1.通过抽象概括,理解速度的含义。知道速度的定义式、单位和方向。
2.理解平均速度和瞬时速度的区别与联系,初步体会极限法在研究物理问题中的应用和意义。
3.知道匀速直线运动的特点及速率的含义。
4.会使用打点计时器测量平均速度和瞬时速度。
5.理解v-t图像的含义,能用实验数据绘制v-t图像,并会根据v-t图像分析物体运动的速度随时间的变化。
【学习目标】
问题?
生活和科学研究中经常需要知道物体运动的快慢和方向,你还记得初中是怎样描述物体运动快慢的吗 运动员在比赛中的不同时段,运动的快慢一样吗

10 km
30min
16 s

100m
思考讨论:乙车与丁运动员相比,谁运动得更快呢?
计算出两物体单位时间内的位移大小,就可以直观、准确的比较两物体运动的快慢。
Δx
Δt
——
16 s
(2)相同位移比较时间
相同的位移,所用时间越短,物体运动的越快。
百米赛跑


14 s
一、速度
1.定义:物体运动的位移与发生这段位移所用时间的比值
2.公式:
4.理解:
(定义式)
与 无关

②矢量:既有大小,又有方向,方向与 的方向相同
比值定义法
3.物理意义:表示物体运动快慢(位置变化快慢)和方向的物理量
③单位:m/s或km/h
二、平均速度和瞬时速度
1.平均速度
③物理意义:粗略描述物体的运动快慢与方向
①定义:物体发生一段位移与发生这段位移所用时间的比值
②公式:
(定义式)
④理解:矢量,既有大小又有方向,方向与 的方向相同
平均速度只能粗略地描述运动的快慢,为了使描述精确些,可以怎么办?
△t
△t
△t

x/m
A
极限思想

非常非常小时,质点在 内的平均速度就可以认为是质点在A处的瞬时速度
2.瞬时速度
③物理意义:精确描述物体的运动快慢与方向的物理量
①定义:物体在某一瞬或某一位置处的速度
②公式:
④理解:矢量,既有大小又有方向方向与 的方向相同
单位:m/s或km/h
如果 t非常小,趋近于0,则t时刻的瞬时速度
思考与讨论
汽车速度计显示汽车速率
小汽车平均“速度”不能超过60Km/h
瞬时“速度”不能
超过40km/h
辨析:
瞬时速度总为0时,平均速度一定为0
平均速度为0时,瞬时速度不一定为0
x/m
t/s
o
x/m
t/s
o
1.平均速率
①定义:物体运动的路程与通过这一路程所用时间的比值
②标量:只有大小,没有方向
≠平均速度的大小
2.瞬时速率
①定义:物体瞬时速度的大小叫瞬时速率,简称速率
②标量:只有大小,没有方向
三、测量纸带的平均速度和瞬时速度
1、测量平均速度
(1)实验器材:打点计时器、刻度尺、电源、纸带等。
(2)实验步骤
①固定计时器并穿好纸带。
②启动电源,拉纸带,纸带上就打出一行小点随后立即关电源。
③用刻度尺测量出从开始计数的点到最后一个计数点间的距离Δx
④利用公式 计算出纸带在这段时间内的平均速度。
(3)数据处理
①在图中选取纸带上一点为起始点 0,后面每 5 个点取一个计数点,
分别用数字 1,2,3,… 标出这些计数点;
每隔 0.1 s 的平均速度纸带示意图
D
E
G
0.1s
Δx
0
1
2
3
2、测量瞬时速度
0
1
2
3
4
5
D
E
F
G
Δx
0.06s
计算每隔 0.06 s 的平均速度纸带示意图
说明:D、F两点间距离过小,测量误差会增大。所以,实际测量中要根据需要及所用仪器的情况,在要测量的点附近选取合适的位移和时间。计算实验中纸带上各计数点的瞬时速度。每隔 0.06 s 计算一次速度。
位置 1 2 3 4 …
Δx/m 0.018 0.053 0.092 0.132
Δt/s 0.06 0.06 0.06 0.06
v/(m·s-1)
手拉纸带各计数点的瞬时速度
0.30
0.88
1.53
2.2
0
1
2
3
4
5
D
E
F
G
Δx
0.06s
v/(m·s-1)
t/s
o
v-t图像
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
四、位移-时间图像
x/m
t/s


θ
斜率:
θ为
锐角,斜率>0,速度为正,表示物体运动方向与x轴正方向相同
钝角,斜率<0,速度为负,表示物体运动方向与x轴正方向相反
θ为
图像的斜率表示速度,斜率越大的速度越大。
t/s
x/m
A
C
B

x-t图像某点的切线斜率表示为经过该位置时的瞬时速度
图像切线与横轴的夹角增大
斜率增大
速度增大
五、速度-时间图像
v/m s-1
t/s
a
b
c
d
0
1.建立:以时间t为横轴,速度v为纵轴,建立平面直角坐标系
2.意义:反映物体的速度随时间的变化的规律
3.含义:
①a、b图均表示物体做匀速直线运动,即匀速直线运动v-t图为一条平行于t轴的直线
②c、d图表示物体做变速直线运动,图像为一条倾斜的直线

v-t图像能够反映曲线运动吗?
v-t图像是运动的轨迹吗?
图像中交点的含义是什么?
[多选] 在如图所示的位移—时间(x-t)图像和速度—时间(v-t)图像中,给出的四条图线甲、乙、丙、丁分别代表四辆车由同一地点向同一方向运动的情况,则下列说法正确的是(  )
A.甲、丁两车做曲线运动,乙、丙两车做直线运动
B.甲、乙两车在t1时刻相遇
C. 0~t1时间内,甲、乙两车的平均速度大小相等,方向相同
D. 0~t2时间内,丙、丁两车的平均速度大小相等,方向不同
BC
A
某驾校学员在教练的指导下沿直线路段练习驾驶技术,汽车的位置x与时间t的关系如图所示,则汽车行驶速度v与时间t的关系图像可能正确的是( )
六、拓展学习
1.利用“光电门”测物体的速度
计时器上可以读出光线被遮光片阻挡的时间。
d很小,因此认为就是小车通过光电门的瞬时速度。
遮光板的宽度d,遮光时间Δt
2.利用超声波测物体的速度
所谓测速,就是根据接收到的反射波频移量的计算而得出被测物体的运动速度。通俗来说,就是在道路旁边架设雷达发射器,向道路来车方向发射雷达波束,再接收汽车的反射的回波,通过回波分析测定汽车车速,如车速超过设定值,则指令相机拍摄(晚间同时触发闪光灯)。目前,警用的雷达测速仪分固定和流动两种,固定的安装在桥梁或者十字路口,流动的一般安装在巡逻车上。
第二次发射信号
第一次发射信号
这个系统由A、B两个小盒子组成,A盒装有红外线发射器和超声波发射器,B盒装有红外线接收器和超声波接收器。
A固定在被测的运动小车上,B固定在桌面上。第一次测量时A向B同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲,B盒收到红外线脉冲时,开始计时,收到超声波脉冲时计时停止。(红外线的传播时间可以忽略)
两者的时间差为t1=1 s;第一次发射后经过△t=10 s 时间,再进行第二次测量时,两者的时间差为t2=1.5 s;设空气中的声速为340 m/s。
x表示超声波与测速仪之间的距离
BD
第一次反射信号
第二次反射信号
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