第一章 3 第1课时 速度(课件 学案)高中物理人教版(2019) 必修 第一册

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第一章 3 第1课时 速度(课件 学案)高中物理人教版(2019) 必修 第一册

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(共56张PPT)
速度
<第1课时>
学习目标
1.掌握速度的物理意义和定义,理解其矢量性(重点)。
2.理解平均速度,能区分平均速度和平均速率并会进行相关计算(重难点)。
3.理解瞬时速度,知道瞬时速度与平均速度的区别与联系,初步体会极限思想在研究物理问题中的应用和意义(重难点)。
4.能利用x-t图像判断速度的大小和方向,进一步理解x-t图像相交即相遇(重点)。
课时对点练
一、速度
二、平均速度和瞬时速度
三、从x-t图像看速度
内容索引
阅读表格,回答相关问题。
50
一、速度
项目 初位置/m 经过时间/s 末位置/m 位移/m
人在平直道路上跑步 0 10 50   
自行车沿平直道路行驶 0 10 80   
汽车沿平直道路行驶 0 5 80   
(1)将位移分别填入表中。
80
80
(2)人、自行车、汽车,谁的位置变化快?为什么?
答案 汽车位置变化快,因为单位时间内汽车的位移大。
1.对速度概念的理解
(1)物理意义:表示物体 。
(2)定义: 与发生这段位移所用 之比。
(3)定义式:v= 。
(4)单位:国际单位制中速度的单位是米每秒,符号是 或 。常用单位:千米每时( 或 )、厘米每秒(cm/s或cm·s-1)等。1 m/s
= km/h。
运动的快慢
梳理与总结
位移
时间
m/s
m·s-1
km/h
km·h-1
3.6
2.速度的矢量性
(1)速度既有大小,又有方向,是 (选填“标量”或“矢量”),方向与 的方向 。
(2)在一维坐标系中,速度方向可用带正、负号的数值表示,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。
矢量
Δx
相同
1.某同学根据v=得出“速度与位移成正比、与时间成反比”的结论正确吗?为什么?
答案 不正确。v=是速度的定义式,用比值法定义的物理量,其大小与Δx及Δt无关,比如匀速直线运动中v不变。
思考与讨论
2.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,“因为+2>-4,所以甲的速度大于乙的速度”,这种说法正确吗?为什么?
答案 不正确。因为速度是矢量,其正、负号仅表示质点的运动方向,要用数值来比较大小。
1.比值定义法
(1)用两个基本的物理量的“比”来定义一个新的物理量的方法。如速度、密度等。
(2)特点:比值定义法定义的物理量往往不随定义所用的物理量的大小、有无而改变。
2.速度是矢量,正、负号仅代表方向,不能用来比较大小。
提炼·总结
返回
在100 m短跑比赛中,某运动员从起点跑到终点的时间为10 s,我们利用v=计算出运动员的速度大小为10 m/s,然而根据机器的测量,该运动员通过终点的速度大小为12 m/s,这两个速度代表的是什么?
二、平均速度和瞬时速度
答案 我们利用公式v=计算出的10 m/s为这10 s内运动的平均速度大小,而机器测量的12 m/s则为通过终点这一瞬间的速度大小。
1.平均速度
(1)物理意义:描述物体在时间Δt内运动的 及方向。
说明:粗略地描述物体位置变化的快慢,与物体运动的路径无关。
(2)表达式:v= 。
(3)方向:与这段时间内的 相同。
平均快慢程度
梳理与总结
位移方向
2.瞬时速度
(1)定义:在表达式v=中,当Δt 时,运动快慢的差异可以忽略不计,此时,我们就把叫作物体在时刻t的瞬时速度(极限思想)。
(2)方向:物体在该时刻的 。
(3)物理意义:是 地描述物体运动快慢和方向的物理量。
(4)在 中平均速度与瞬时速度相等。
3.速率:瞬时速度的 叫速率。
4.平均速率:表达式:==。
非常非常小
运动方向
精确
匀速直线运动
大小
既然瞬时速度的大小叫作速率,那么平均速度的大小是否可以称为平均速率?
答案 不可以。平均速度v=是位移与时间的比值,而平均速率其实是我们初中时所讲的“速度”v=,等于路程与时间的比值,因为位移的大小并不一定等于路程,故平均速度的大小不能称为平均速率。
思考与讨论
(1)物体的平均速度为零,则物体一定处于静止状态。(  )
(2)在v=中,Δt越短,平均速度越接近某点的瞬时速度。(  )
×
√
易错辨析
(2026·哈尔滨市高一期中)下列描述中的速度,指平均速度的是
A.一辆汽车通过某监控器时的速度60 km/h
B.一颗子弹离开枪口时的速度800 m/s
C.汽车做单向直线运动从甲站行驶到乙站的速度15 m/s
D.一架飞机着陆时的速度100 m/s
√
例1
汽车通过监控器时的速度是某一时刻的速度,是瞬时速度,故A错误;
子弹离开枪口时的速度是在枪口位置的瞬时速度,故B错误;
汽车做单向直线运动从甲站到乙站的速度是全程位移与时间的比值,是平均速度,故C正确;
飞机着陆时的速度是着陆瞬间的瞬时速度,故D错误。
总结提升
1.平均速度对应位移和时间。
2.瞬时速度对应位置和时刻。
(多选)如图所示,气垫导轨上滑块经过光电门时,滑块上的遮光条将光遮住,电子计时器可自动记录遮光时间Δt,用游标卡尺测得遮光条的宽度为Δx,以下说法中正确的是
A.就是滑块通过光电门的瞬时速度大小
B.是遮光条通过光电门的平均速度大小
C.为使更接近滑块通过光电门的瞬时速度大小,可换用更窄的遮光条
D.是否接近滑块通过光电门的瞬时速度大小,与Δt的大小无关
√
例2
√
是遮光条通过光电门的平均速度大小,可以近似代表滑块通过光电门的瞬时速度大小,故B正确,A错误;
滑块的瞬时速度表示滑块在某一时刻的速度,当换用更窄的遮光条,即Δx更小,相应Δt也就更小时,更接近滑块通过光电门的瞬时速度大小,故C正确,D错误。
总结提升
用光电计时器测瞬时速度
当滑块通过光电门时,数字计时器记录了遮光条通过光电门的时间,而遮光条的宽度d已知,且非常小,遮光时间Δt非常短,根据极限思想,可用表示遮光条通过光电门时的瞬时速度。
(2026·宝鸡市高一期中)小明参加10 km的家庭版长跑,在前一半路程的平均速率为4 m/s,后一半路程的平均速率为2 m/s,小明的父亲准备在全程所用时间的前一半时间的平均速率为5 m/s,为了能够保证比小明更快到终点,则小明的父亲在后一半时间平均速率的取值范围是多少?
例3
答案 见解析
设全程的路程为x,则小明全程的平均速率为===
设小明父亲全程的时间为t,则小明父亲全程的平均速率为===
满足的条件<
解得v4> m/s
总结提升
1.计算平均速度时应利用平均速度表达式=。
(1)若已知时间,可用时间表示位移,利用表达式计算;
(2)若已知位移,可用位移表示时间,利用表达式计算。
2.平均速度=(Δx表示位移),平均速率'=(Δs表示路程)。
返回
1.已知两点P(x1,y1),Q(x2,y2),如果x1≠x2,则直线PQ的斜率为k==。
三、从x-t图像看速度
2.斜率表示图像的倾斜程度
图中的三条直线分别是甲、乙、丙三物体运动的x-t图像。
(1)试分析甲、乙、丙三物体的运动图像斜率的意义。
答案 由斜率定义得k==v,
即斜率表示物体的速度
(2)求甲、乙、丙三物体运动的速度。
答案 v甲==1 m/s,方向为正方向;v乙=0;v丙==-1 m/s,方向为负方向。
(3)在t=5 s时,三图线相交,交点坐标有什么意义?
答案 在t=5 s时,三图线交于x=10 m处,表示在t=5 s时,三物体在x=10 m处相遇。
1.x-t图像为倾斜直线时,表示物体做匀速直线运动,如图中的a、b所示。
直线的斜率(k=)表示物体的 ,斜率的绝对值表示 ,斜率的正、负表示物体的 ,b图线表示物体向正方向运动,a图线表示物体向负方向运动。
提炼·总结
速度
速度的大小
运动方向
2.纵截距表示运动物体的 ,如图所示,a所代表的物体的初始位置在x1处;b所代表的物体的初始位置在坐标原点。
3.交点表示同一时刻位于同一位置,即两物体 。
4.x-t图像为曲线时,表示物体做变速运动。某时刻的瞬时速度等于该时刻图线上对应点的切线的斜率。
初始位置
相遇
如图所示为物体A、B的x-t图像,试分析:
(1)A、B两物体的速度如何变化?
答案 A的速度逐渐变小;B的速度逐渐变大。
思考与讨论
(2)0~t0时间内A、B的平均速度的关系?
答案 0~t0时间内,A、B的平均速度相等,方向相同。
(多选)在平直的公路上,甲、乙两汽车同时开始运动,它们的x-t图像如图所示,下列说法正确的是
A.t=0时刻,甲、乙两车位置相同
B.t=0时刻甲车的速度大于乙车的速度
C.当甲、乙两车第二次相遇时,两车的速度大小相等
D.从第一次相遇到第二次相遇,两车的平均速度相同
√
例4
√
由图像知t=0时,甲、乙两车位置不同,A错误;
x-t图像的斜率表示速度,t=0时刻甲图线的斜率大于乙图线的斜率,所以甲车的速度大于乙车的速度,B正确;
x-t图像中两图线的交点表示两车相遇,第二次相遇时,乙图线的斜率大于甲图线的斜率,所以乙车的速度大于甲车的速度,C错误;
从第一次相遇到第二次相遇两车的位移相同,所用时间相同,根据=可知,两车的平均速度相同,D正确。
返回
总结提升
课时对点练
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 A AB D A B ABD BD C
题号 9 10 11
答案 B (1) (2) (3)后一种情况 B
答案
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对一对
考点一 对速度的理解
1.下列关于速度的说法正确的是
A.速度是描述物体运动快慢的物理量,速度大表示物体运动快
B.速度描述物体的位置变化快慢,速度大表示物体位置变化大
C.速度越大,位置变化越快,位移也就越大
D.由v=可知,位移越大,则速度越大
√
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答案
基础对点练
根据速度的定义知,A正确;
速度大表示物体的位置变化快,但在很短的时间内物体位置变化(即位移)不一定大,B、C错误;
由于Δt不确定,位移Δx越大,v不一定越大,D错误。
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答案
考点二 平均速度和瞬时速度
2.(多选)(2026·宁德市高一期中)关于速度,下列说法正确的是
A.平均速度是矢量,平均速率是标量
B.瞬时速度的大小等于瞬时速率
C.平均速率等于总位移与总时间的比值
D.平均速度等于总路程与总时间的比值
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答案
√
平均速度有大小和方向,是矢量,平均速率只有大小无方向,是标量,A正确;
瞬时速度的大小叫作瞬时速率,B正确;
平均速率等于总路程与总时间的比值,C错误;
平均速度等于总位移与总时间的比值,D错误。
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答案
3.(2026·嘉兴市高一期中)下列说法中正确的是
A.电动车限速20 km/h,指的是平均速度大小
B.子弹射出枪口时的速度大小为500 m/s,指的是平均速度大小
C.某列车在京沪铁路跑出的最高时速为220 km/h,指的是平均速率
D.某运动员在田径运动会百米决赛的成绩是9.83 s,则该运动员的平均速
度大小约为10.17 m/s
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答案
限速指行驶中任一时刻的瞬时速度不能超过该值,故电动车限速20 km/h,指的是瞬时速度大小,故A错误;
子弹射出枪口时的速度500 m/s是某一位置的瞬时速度大小,故B错误;
列车最高时速220 km/h是行驶中达到的最大瞬时速度大小,故C错误;
百米决赛的位移为100 m,平均速度大小为== m/s≈10.17 m/s,故D正确。
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答案
4.(2026·苏州市高一检测)如图所示是三个质点A、B、C的运动轨迹,三个质点同时从N点出发,又同时到达M点,则下列说法正确的是
A.从N到M的过程中,A的平均速率最大
B.三质点从N到M的平均速率相同
C.三质点从N到M的过程中,A的平均速度最大
D.到达M点时A的瞬时速率最大
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答案
从N到M的过程中,A的路程最大,根据平均速率公式=,时间相同的情况下,A的平均速率最大,故A正确,B错误;
三质点从N到M的过程中,位移相同,根据平均速度公式=,时间相同的情况下,三者的平均速度相同,故C错误
由于运动过程中速率变化情况未知,故无法判断到达M点时瞬时速率的大小情况,故D错误。
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答案
5.(2026·枣庄市高一期末)一辆汽车沿单向直线从甲地开往乙地,前一半时间内的平均速度为30 km/h,后一半时间内的平均速度为60 km/h。这辆汽车全程的平均速度是
A.40 km/h B.45 km/h
C.50 km/h D.55 km/h
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答案
设总时间为2t,则前一半时间内的位移为x1=v1t,后一半时间内的位移为x2=v2t,其中v1=30 km/h,v2=60 km/h,总位移x=x1+x2,总时间t总=2t,全程平均速度==45 km/h,故选B。
考点三 从x-t图像看速度
6.(多选)物体的x-t图像如图所示,根据图像判断下列说法正确的是
A.物体在0~2 s内的平均速度为3 m/s
B.物体在0~3 s内的平均速度为2 m/s
C.物体在第3 s末的速度为2 m/s
D.物体在第5 s内的平均速度为-6 m/s
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答案
√
√
由题图根据v=可知,选项A、B正确;
2~4 s内位移不变,表示物体静止,即第3 s末速度为0,选项C错误;
物体在第5 s内做匀速直线运动,速度为-6 m/s,选项D正确。
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答案
7.(多选)甲、乙两物体同时从同一位置出发且在同一直线上运动,它们的位移—时间图像如图所示,由图像可知
A.第3 s末时,甲比乙的速度要小
B.第4 s末时,甲、乙两物体相遇
C.在0~4 s内,甲、乙的路程相等
D.在0~4 s内,甲、乙的平均速度相等
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答案
√
位移—时间图像的斜率表示速度,由题图可得第3 s末时v甲= m/s=-1 m/s,v乙= m/s=0.5 m/s,正、负表示速度的方向,所以甲比乙的速度要大,故A错误;
第4 s末时两物体的位置坐标相同,说明两物体相遇,故B正确;
乙物体的速度(斜率)始终为正值,即速度始终为正方向,甲物体前2 s内速度为正方向,2 s末到4 s末速度为负方向,又4 s末两物体的位置坐标相同,所以0~4 s内甲的路程大于乙的路程,故C错误;
由题图知0~4 s内甲的位移大小为x甲=2 m-0=2 m,乙的位移大小为x乙=2 m-0=2 m,位移相等,所用时间也相等,则由=知,平均速度相等,故D正确。
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答案
8.(2026·丽水市高一期中)高速公路的测速有两种:一种是定点测速,定点测速不超过限速的10%不会被处罚;另一种是区间测速,区间测速由两个测速点组成,分别是区间的起点位置和终点位置,在起点记录通过的时刻,在终点再记录一次通过的时刻,根据区间的里程和前后两次时间间隔,确定该路段是否超速行驶。某段高速路上的定点测速提示牌如图甲所示,该路段的区间测速提示牌如图乙所示,下列说法正确的是
A.图甲中82是指该车在该路段的平均速率
B.由图乙可知该路段小车的区间限速为120 m/s
C.图乙中的100是指该区间大车行驶的最大平均速率
D.在该路段,若小车某时刻速率达到35 m/s,则该小车一定会受到处罚
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能力综合练
题图甲中82是指该车在该位置的瞬时速率,故A错误;
由题图乙可知该路段小车的区间限速为120 km/h,故B错误;
题图乙中的100是指该区间大车行驶的最大平均速率,故C正确;
由35 m/s=126 km/h可知,该速度未超过定点测速的10%,从定点测速的角度该看,小车不会受到处罚,而区间测速的平均速率是否超过120 km/h未知,因此无法判断该小车从区间测速的角度是否会受到处罚,故D错误。
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答案
9.(2025·绵阳市高一期中)A、B两个物体的位移—时间图像如图所示,则以下说法正确的是
A.0~t2内,A、B运动方向不变
B.0~t2内,A的平均速度大小等于B的平均速度大小
C.0~t2内,A的平均速率等于B的平均速率
D.t2时刻,A、B两物体的速度方向相同
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答案
由位移—时间图像的斜率表示速度可知,A物体t1时刻速度方向发生改变,t2时刻,A、B两物体的速度方向相反,故A、D错误;
由题图可知,在0~t2内,A、B两物体通过的位移相同,所用时间相同,则A的平均速度大小等于B的平均速度大小,故B正确;
由题图可知,在0~t2内,A的路程大于B的路程,所用时间相同,则A的平均速率大于B的平均速率,故C错误。
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答案
10.汽车沿单向直线从甲地开往乙地。
(1)若在前一半路程的平均速度为v1,后一半路程的平均速度为v2,则汽车全程的平均速度为多少?
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答案
答案 
设全程一半的路程为x,前一半路程所用时间为t1,后一半路程所用时间为t2,根据平均速度的定义式v=,有===
(2)若汽车在全程所用时间的前一半时间的平均速度为v1,后一半时间的平均速度为v2,则全程的平均速度为多少?
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答案 
设全程运动时间为2t,则前一半时间的位移为x1=v1t
后一半时间的位移x2=v2t
由平均速度公式===
(3)若v1≠v2,两种情况下的平均速度哪个大?
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答案 后一种情况
因为v1≠v2,所以-=-==>0,则后一种情况的平均速度大。
11.某段高速公路限速120 km/h。监控车辆是否超速的“电子警察”系统如图所示,工作原理是:路面下,距离L埋设两个传感器线圈A和B,当有车辆经过线圈正上方时,传感器能向数据采集器发出一个电信号;若有一辆汽车(看作质点)经过该路段,两传感器先后向数据采集器发送信号,时间间隔为Δt,经微型计算机处理后得出该车的速度,若超速,则计算机将指令架设在路面上方的照相机C对汽车拍照,留下违章证据。已知L=6 m,下列说法正确的是
A.若Δt=0.20 s,照相机C会拍照
B.若Δt=0.15 s,照相机C会拍照
C.若Δt=0.20 s,汽车经过A线圈时的速度大小一定是30 m/s
D.若Δt=0.15 s,汽车经过B线圈时的速度大小一定是40 m/s
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尖子生选练
若汽车刚好以最大平均速度通过A、B,则所需时间为
t==×3.6 s=0.18 s
故当Δt>0.18 s时,汽车不超速,照相机C不会拍照,当Δt<0.18 s时,汽车超速,照相机C会拍照,故A错误,B正确;
若Δt=0.20 s,则汽车通过A、B间的平均速度大小为== m/s=30 m/s
但通过A线圈时的瞬时速度大小不一定是30 m/s,故C错误;
若Δt=0.15 s,则汽车通过A、B间的平均速度大小为== m/s=40 m/s
但通过B线圈时的瞬时速度大小不一定是40 m/s,故D错误。
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答案
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本课结束
THANKS3 位置变化快慢的描述——速度
第1课时 速度
[学习目标] 1.掌握速度的物理意义和定义,理解其矢量性(重点)。2.理解平均速度,能区分平均速度和平均速率并会进行相关计算(重难点)。3.理解瞬时速度,知道瞬时速度与平均速度的区别与联系,初步体会极限思想在研究物理问题中的应用和意义(重难点)。4.能利用x-t图像判断速度的大小和方向,进一步理解x-t图像相交即相遇(重点)。
一、速度
阅读表格,回答相关问题。
项目 初位置/m 经过时间/s 末位置/m 位移/m
人在平直道路上跑步 0 10 50   
自行车沿平直道路行驶 0 10 80   
汽车沿平直道路行驶 0 5 80   
(1)将位移分别填入表中。
(2)人、自行车、汽车,谁的位置变化快?为什么?
答案 (1)50 80 80 (2)汽车位置变化快,因为单位时间内汽车的位移大。
1.对速度概念的理解
(1)物理意义:表示物体运动的快慢。
(2)定义:位移与发生这段位移所用时间之比。
(3)定义式:v=。
(4)单位:国际单位制中速度的单位是米每秒,符号是m/s或m·s-1。常用单位:千米每时(km/h或km·h-1)、厘米每秒(cm/s或cm·s-1)等。1 m/s=3.6 km/h。
2.速度的矢量性
(1)速度既有大小,又有方向,是矢量(选填“标量”或“矢量”),方向与Δx的方向相同。
(2)在一维坐标系中,速度方向可用带正、负号的数值表示,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。
1.某同学根据v=得出“速度与位移成正比、与时间成反比”的结论正确吗?为什么?
答案 不正确。v=是速度的定义式,用比值法定义的物理量,其大小与Δx及Δt无关,比如匀速直线运动中v不变。
2.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,“因为+2>-4,所以甲的速度大于乙的速度”,这种说法正确吗?为什么?
答案 不正确。因为速度是矢量,其正、负号仅表示质点的运动方向,要用数值来比较大小。
1.比值定义法
(1)用两个基本的物理量的“比”来定义一个新的物理量的方法。如速度、密度等。
(2)特点:比值定义法定义的物理量往往不随定义所用的物理量的大小、有无而改变。
2.速度是矢量,正、负号仅代表方向,不能用来比较大小。
二、平均速度和瞬时速度
在100 m短跑比赛中,某运动员从起点跑到终点的时间为10 s,我们利用v=计算出运动员的速度大小为10 m/s,然而根据机器的测量,该运动员通过终点的速度大小为12 m/s,这两个速度代表的是什么?
答案 我们利用公式v=计算出的10 m/s为这10 s内运动的平均速度大小,而机器测量的12 m/s则为通过终点这一瞬间的速度大小。
1.平均速度
(1)物理意义:描述物体在时间Δt内运动的平均快慢程度及方向。
说明:粗略地描述物体位置变化的快慢,与物体运动的路径无关。
(2)表达式:v=。
(3)方向:与这段时间内的位移方向相同。
2.瞬时速度
(1)定义:在表达式v=中,当Δt非常非常小时,运动快慢的差异可以忽略不计,此时,我们就把叫作物体在时刻t的瞬时速度(极限思想)。
(2)方向:物体在该时刻的运动方向。
(3)物理意义:是精确地描述物体运动快慢和方向的物理量。
(4)在匀速直线运动中平均速度与瞬时速度相等。
3.速率:瞬时速度的大小叫速率。
4.平均速率:表达式:==。
既然瞬时速度的大小叫作速率,那么平均速度的大小是否可以称为平均速率?
答案 不可以。平均速度v=是位移与时间的比值,而平均速率其实是我们初中时所讲的“速度”v=,等于路程与时间的比值,因为位移的大小并不一定等于路程,故平均速度的大小不能称为平均速率。
(1)物体的平均速度为零,则物体一定处于静止状态。( × )
(2)在v=中,Δt越短,平均速度越接近某点的瞬时速度。( √ )
例1 (2026·哈尔滨市高一期中)下列描述中的速度,指平均速度的是(  )
A.一辆汽车通过某监控器时的速度60 km/h
B.一颗子弹离开枪口时的速度800 m/s
C.汽车做单向直线运动从甲站行驶到乙站的速度15 m/s
D.一架飞机着陆时的速度100 m/s
答案 C
解析 汽车通过监控器时的速度是某一时刻的速度,是瞬时速度,故A错误;子弹离开枪口时的速度是在枪口位置的瞬时速度,故B错误;汽车做单向直线运动从甲站到乙站的速度是全程位移与时间的比值,是平均速度,故C正确;飞机着陆时的速度是着陆瞬间的瞬时速度,故D错误。
1.平均速度对应位移和时间。
2.瞬时速度对应位置和时刻。
例2 (多选)如图所示,气垫导轨上滑块经过光电门时,滑块上的遮光条将光遮住,电子计时器可自动记录遮光时间Δt,用游标卡尺测得遮光条的宽度为Δx,以下说法中正确的是(  )
A.就是滑块通过光电门的瞬时速度大小
B.是遮光条通过光电门的平均速度大小
C.为使更接近滑块通过光电门的瞬时速度大小,可换用更窄的遮光条
D.是否接近滑块通过光电门的瞬时速度大小,与Δt的大小无关
答案 BC
解析 是遮光条通过光电门的平均速度大小,可以近似代表滑块通过光电门的瞬时速度大小,故B正确,A错误;滑块的瞬时速度表示滑块在某一时刻的速度,当换用更窄的遮光条,即Δx更小,相应Δt也就更小时,更接近滑块通过光电门的瞬时速度大小,故C正确,D错误。
 用光电计时器测瞬时速度
当滑块通过光电门时,数字计时器记录了遮光条通过光电门的时间,而遮光条的宽度d已知,且非常小,遮光时间Δt非常短,根据极限思想,可用表示遮光条通过光电门时的瞬时速度。
例3 (2026·宝鸡市高一期中)小明参加10 km的家庭版长跑,在前一半路程的平均速率为4 m/s,后一半路程的平均速率为2 m/s,小明的父亲准备在全程所用时间的前一半时间的平均速率为5 m/s,为了能够保证比小明更快到终点,则小明的父亲在后一半时间平均速率的取值范围是多少?
答案 见解析
解析 设全程的路程为x,则小明全程的平均速率为===
设小明父亲全程的时间为t,则小明父亲全程的平均速率为===
满足的条件<
解得v4> m/s
1.计算平均速度时应利用平均速度表达式=。
(1)若已知时间,可用时间表示位移,利用表达式计算;
(2)若已知位移,可用位移表示时间,利用表达式计算。
2.平均速度=(Δx表示位移),平均速率'=(Δs表示路程)。
三、从x-t图像看速度
1.已知两点P(x1,y1),Q(x2,y2),如果x1≠x2,则直线PQ的斜率为k==。
2.斜率表示图像的倾斜程度
图中的三条直线分别是甲、乙、丙三物体运动的x-t图像。
(1)试分析甲、乙、丙三物体的运动图像斜率的意义。
(2)求甲、乙、丙三物体运动的速度。
(3)在t=5 s时,三图线相交,交点坐标有什么意义?
答案 (1)由斜率定义得k==v,
即斜率表示物体的速度
(2)v甲==1 m/s,方向为正方向;v乙=0;v丙==-1 m/s,方向为负方向。
(3)在t=5 s时,三图线交于x=10 m处,表示在t=5 s时,三物体在x=10 m处相遇。
1.x-t图像为倾斜直线时,表示物体做匀速直线运动,如图中的a、b所示。
直线的斜率(k=)表示物体的速度,斜率的绝对值表示速度的大小,斜率的正、负表示物体的运动方向,b图线表示物体向正方向运动,a图线表示物体向负方向运动。
2.纵截距表示运动物体的初始位置,如图所示,a所代表的物体的初始位置在x1处;b所代表的物体的初始位置在坐标原点。
3.交点表示同一时刻位于同一位置,即两物体相遇。
4.x-t图像为曲线时,表示物体做变速运动。某时刻的瞬时速度等于该时刻图线上对应点的切线的斜率。
如图所示为物体A、B的x-t图像,试分析:
(1)A、B两物体的速度如何变化?
(2)0~t0时间内A、B的平均速度的关系?
答案 (1)A的速度逐渐变小;B的速度逐渐变大。
(2)0~t0时间内,A、B的平均速度相等,方向相同。
例4 (多选)在平直的公路上,甲、乙两汽车同时开始运动,它们的x-t图像如图所示,下列说法正确的是(  )
A.t=0时刻,甲、乙两车位置相同
B.t=0时刻甲车的速度大于乙车的速度
C.当甲、乙两车第二次相遇时,两车的速度大小相等
D.从第一次相遇到第二次相遇,两车的平均速度相同
答案 BD
解析 由图像知t=0时,甲、乙两车位置不同,A错误;x-t图像的斜率表示速度,t=0时刻甲图线的斜率大于乙图线的斜率,所以甲车的速度大于乙车的速度,B正确;x-t图像中两图线的交点表示两车相遇,第二次相遇时,乙图线的斜率大于甲图线的斜率,所以乙车的速度大于甲车的速度,C错误;从第一次相遇到第二次相遇两车的位移相同,所用时间相同,根据=可知,两车的平均速度相同,D正确。
课时对点练
[分值:60分]
[1~7题,每题4分]
考点一 对速度的理解
1.下列关于速度的说法正确的是(  )
A.速度是描述物体运动快慢的物理量,速度大表示物体运动快
B.速度描述物体的位置变化快慢,速度大表示物体位置变化大
C.速度越大,位置变化越快,位移也就越大
D.由v=可知,位移越大,则速度越大
答案 A
解析 根据速度的定义知,A正确;速度大表示物体的位置变化快,但在很短的时间内物体位置变化(即位移)不一定大,B、C错误;由于Δt不确定,位移Δx越大,v不一定越大,D错误。
考点二 平均速度和瞬时速度
2.(多选)(2026·宁德市高一期中)关于速度,下列说法正确的是(  )
A.平均速度是矢量,平均速率是标量
B.瞬时速度的大小等于瞬时速率
C.平均速率等于总位移与总时间的比值
D.平均速度等于总路程与总时间的比值
答案 AB
解析 平均速度有大小和方向,是矢量,平均速率只有大小无方向,是标量,A正确;瞬时速度的大小叫作瞬时速率,B正确;平均速率等于总路程与总时间的比值,C错误;平均速度等于总位移与总时间的比值,D错误。
3.(2026·嘉兴市高一期中)下列说法中正确的是(  )
A.电动车限速20 km/h,指的是平均速度大小
B.子弹射出枪口时的速度大小为500 m/s,指的是平均速度大小
C.某列车在京沪铁路跑出的最高时速为220 km/h,指的是平均速率
D.某运动员在田径运动会百米决赛的成绩是9.83 s,则该运动员的平均速度大小约为10.17 m/s
答案 D
解析 限速指行驶中任一时刻的瞬时速度不能超过该值,故电动车限速20 km/h,指的是瞬时速度大小,故A错误;子弹射出枪口时的速度500 m/s是某一位置的瞬时速度大小,故B错误;列车最高时速220 km/h是行驶中达到的最大瞬时速度大小,故C错误;百米决赛的位移为100 m,平均速度大小为== m/s≈10.17 m/s,故D正确。
4.(2026·苏州市高一检测)如图所示是三个质点A、B、C的运动轨迹,三个质点同时从N点出发,又同时到达M点,则下列说法正确的是(  )
A.从N到M的过程中,A的平均速率最大
B.三质点从N到M的平均速率相同
C.三质点从N到M的过程中,A的平均速度最大
D.到达M点时A的瞬时速率最大
答案 A
解析 从N到M的过程中,A的路程最大,根据平均速率公式=,时间相同的情况下,A的平均速率最大,故A正确,B错误;三质点从N到M的过程中,位移相同,根据平均速度公式=,时间相同的情况下,三者的平均速度相同,故C错误;由于运动过程中速率变化情况未知,故无法判断到达M点时瞬时速率的大小情况,故D错误。
5.(2026·枣庄市高一期末)一辆汽车沿单向直线从甲地开往乙地,前一半时间内的平均速度为30 km/h,后一半时间内的平均速度为60 km/h。这辆汽车全程的平均速度是(  )
A.40 km/h B.45 km/h
C.50 km/h D.55 km/h
答案 B
解析 设总时间为2t,则前一半时间内的位移为x1=v1t,后一半时间内的位移为x2=v2t,其中v1=30 km/h,v2=60 km/h,总位移x=x1+x2,总时间t总=2t,全程平均速度==45 km/h,故选B。
考点三 从x-t图像看速度
6.(多选)物体的x-t图像如图所示,根据图像判断下列说法正确的是(  )
A.物体在0~2 s内的平均速度为3 m/s
B.物体在0~3 s内的平均速度为2 m/s
C.物体在第3 s末的速度为2 m/s
D.物体在第5 s内的平均速度为-6 m/s
答案 ABD
解析 由题图根据v=可知,选项A、B正确;2~4 s内位移不变,表示物体静止,即第3 s末速度为0,选项C错误;物体在第5 s内做匀速直线运动,速度为-6 m/s,选项D正确。
7.(多选)甲、乙两物体同时从同一位置出发且在同一直线上运动,它们的位移—时间图像如图所示,由图像可知(  )
A.第3 s末时,甲比乙的速度要小
B.第4 s末时,甲、乙两物体相遇
C.在0~4 s内,甲、乙的路程相等
D.在0~4 s内,甲、乙的平均速度相等
答案 BD
解析 位移—时间图像的斜率表示速度,由题图可得第3 s末时v甲= m/s=-1 m/s,v乙= m/s=0.5 m/s,正、负表示速度的方向,所以甲比乙的速度要大,故A错误;第4 s末时两物体的位置坐标相同,说明两物体相遇,故B正确;乙物体的速度(斜率)始终为正值,即速度始终为正方向,甲物体前2 s内速度为正方向,2 s末到4 s末速度为负方向,又4 s末两物体的位置坐标相同,所以0~4 s内甲的路程大于乙的路程,故C错误;由题图知0~4 s内甲的位移大小为x甲=2 m-0=2 m,乙的位移大小为x乙=2 m-0=2 m,位移相等,所用时间也相等,则由=知,平均速度相等,故D正确。
[8、9题,每题6分]
8.(2026·丽水市高一期中)高速公路的测速有两种:一种是定点测速,定点测速不超过限速的10%不会被处罚;另一种是区间测速,区间测速由两个测速点组成,分别是区间的起点位置和终点位置,在起点记录通过的时刻,在终点再记录一次通过的时刻,根据区间的里程和前后两次时间间隔,确定该路段是否超速行驶。某段高速路上的定点测速提示牌如图甲所示,该路段的区间测速提示牌如图乙所示,下列说法正确的是(  )
A.图甲中82是指该车在该路段的平均速率
B.由图乙可知该路段小车的区间限速为120 m/s
C.图乙中的100是指该区间大车行驶的最大平均速率
D.在该路段,若小车某时刻速率达到35 m/s,则该小车一定会受到处罚
答案 C
解析 题图甲中82是指该车在该位置的瞬时速率,故A错误;由题图乙可知该路段小车的区间限速为120 km/h,故B错误;题图乙中的100是指该区间大车行驶的最大平均速率,故C正确;由35 m/s=126 km/h可知,该速度未超过定点测速的10%,从定点测速的角度该看,小车不会受到处罚,而区间测速的平均速率是否超过120 km/h未知,因此无法判断该小车从区间测速的角度是否会受到处罚,故D错误。
9.(2025·绵阳市高一期中)A、B两个物体的位移—时间图像如图所示,则以下说法正确的是(  )
A.0~t2内,A、B运动方向不变
B.0~t2内,A的平均速度大小等于B的平均速度大小
C.0~t2内,A的平均速率等于B的平均速率
D.t2时刻,A、B两物体的速度方向相同
答案 B
解析 由位移—时间图像的斜率表示速度可知,A物体t1时刻速度方向发生改变,t2时刻,A、B两物体的速度方向相反,故A、D错误;
由题图可知,在0~t2内,A、B两物体通过的位移相同,所用时间相同,则A的平均速度大小等于B的平均速度大小,故B正确;
由题图可知,在0~t2内,A的路程大于B的路程,所用时间相同,则A的平均速率大于B的平均速率,故C错误。
10.(12分)汽车沿单向直线从甲地开往乙地。
(1)(4分)若在前一半路程的平均速度为v1,后一半路程的平均速度为v2,则汽车全程的平均速度为多少?
(2)(4分)若汽车在全程所用时间的前一半时间的平均速度为v1,后一半时间的平均速度为v2,则全程的平均速度为多少?
(3)(4分)若v1≠v2,两种情况下的平均速度哪个大?
答案 (1) (2) (3)后一种情况
解析 (1)设全程一半的路程为x,前一半路程所用时间为t1,后一半路程所用时间为t2,根据平均速度的定义式v=,有
===
(2)设全程运动时间为2t,则前一半时间的位移为
x1=v1t
后一半时间的位移
x2=v2t
由平均速度公式
===
(3)因为v1≠v2,所以-=-==>0,则后一种情况的平均速度大。
[8分]
11.某段高速公路限速120 km/h。监控车辆是否超速的“电子警察”系统如图所示,工作原理是:路面下,距离L埋设两个传感器线圈A和B,当有车辆经过线圈正上方时,传感器能向数据采集器发出一个电信号;若有一辆汽车(看作质点)经过该路段,两传感器先后向数据采集器发送信号,时间间隔为Δt,经微型计算机处理后得出该车的速度,若超速,则计算机将指令架设在路面上方的照相机C对汽车拍照,留下违章证据。已知L=6 m,下列说法正确的是(  )
A.若Δt=0.20 s,照相机C会拍照
B.若Δt=0.15 s,照相机C会拍照
C.若Δt=0.20 s,汽车经过A线圈时的速度大小一定是30 m/s
D.若Δt=0.15 s,汽车经过B线圈时的速度大小一定是40 m/s
答案 B
解析 若汽车刚好以最大平均速度通过A、B,则所需时间为
t==×3.6 s=0.18 s
故当Δt>0.18 s时,汽车不超速,照相机C不会拍照,当Δt<0.18 s时,汽车超速,照相机C会拍照,故A错误,B正确;
若Δt=0.20 s,则汽车通过A、B间的平均速度大小为
== m/s=30 m/s
但通过A线圈时的瞬时速度大小不一定是30 m/s,故C错误;
若Δt=0.15 s,则汽车通过A、B间的平均速度大小为
== m/s=40 m/s
但通过B线圈时的瞬时速度大小不一定是40 m/s,故D错误。

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