第三节 运动的描述----速度 【学习目标】 1.知道质点在直线运动中,位移可以用坐标的变化来表示。 2.掌握速度的概念。 3.掌握平均速度和瞬时速度的概念,会求平均速度。 4.了解速率的概念。 【预习学案】 1.坐标与坐标的变化量 物体沿直线运动,并以这条直线为x坐标轴,这样,物体的位置就可以用 来表示,物体的位移就可以通过坐标的 Δx=x2-x1来表示,Δx的大小表示位移的 ,Δx的正负表示位移的 。 2.速度 表示质点运动 和 的物理量。 (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: 、 、 等。 (4)矢量性:速度的大小用公式计算,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的 。 3.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。 (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。 4.瞬时速度 (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。 5.速率 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。 【预习自测】 1.如图,物体从A运动到B,用坐标表示A、B位置并表示出A、B位置的变化量。
2.下列关于平均速度和瞬时速度的说法正确的是( ) A.平均速度txv,当t充分小时,该式可表示t时刻的瞬时速度 B.匀速直线运动的平均速度等于瞬时速度 C.瞬时速度和平均速度都可以精确描述变速运动 D.只有瞬时速度可以精确描述变速运动
x/m -3 -2 -1 B 4 3 2 11 A 0 第 1 题图 3.下面几个速度中表示平均速度的是 ,表示瞬时速度的是 。 A.子弹出枪口的速度是800 m/s B.汽车从甲站行驶到乙站的速度是20 m/s C.火车通过广告牌的速度是72 km/h D.人散步的速度约为1 m/s 4.下列关于速度的说法中正确的是( ) A.速度是描述物体位置变化的物理量 B.速度是描述物体位置变化大小的物理量 C.速度是描述物体运动快慢的物理量 D.速度是描述物体运动路程和时间关系的物理量 5.下列说法正确的是( ) A.平均速度就是速度的平均值 B.瞬时速率是指瞬时速度的大小 C.火车以速度v经过某一段路,v是指瞬时速度 D.子弹以速度v从枪口射出,v是平均速度
【课堂学案】 [要点解析] 一、坐标与坐标的变化量 1、研究直线运动时,坐标轴上的点x表示物体的位置,两点间的线段Δx表示位置的变化。 2、物体的位移可以用坐标的变化量来表示: Δx的大小表示位移的大小; Δx的正负表示位移的方向。 思考:课件投影图,让学生观察,用数轴表示坐标与坐标的变化量,能否用数轴表示时间的变化量?
分析:显然物体开始是向x轴正方向运动,位移△x=x2-x1为正值;若向x轴负方向运动时,位移△x为负值. 二、速度 1.表示运动快慢的方法 (1)相同时间内比较位移的大小; (2)相同位移时比较所用时间的长短. 思考:哪种方法更合理?为什么?
2.速度 (1)定义:速度等于位移跟发生这段位移所用时间的比值.
(3)单位:m/s,常用的还有km/h、cm/s等. 换算关系: (4)物理意义:表示物体运动快慢的物理量. (5)速度是矢量. 速度的大小等于单位时间内位移的大小;速度的方向是位移的方向. (6)匀速直线运动中,相等时间内位移相等,即运动的快慢程度相同,即速度的大小方向都不变. 三、平均速度和瞬时速度 1.平均速度 (1)定义:在某段时间的位移△x与发生这段位移所用的时间△t的比值,叫做这段时间(或位移)内的平均速度. (2)公式:v=△x/△t (3)平均速度只能粗略地描述运动的快慢,即平均快慢程度. (4)描述平均速度时,必须指明是哪一段位移上的平均速度;或是哪一段时间间隔内的平均速度. 2.瞬时速度 (1)定义:物体在某一时刻(或通过某一位置时)的速度,叫做瞬时速度. (2)物理意义:精确地描述物体的运动快慢. (3)方向:与物体经过某一位置的运动方向相同. (4)物体在从t到t+△t时间间隔内,若△t非常小,以至于△t 0,则可以认为表示的是物体在t时刻的瞬时速度. 四、速度和速率 1.速率:瞬时速度的大小叫做速率. 2.日常生活和物理学中说到“速度”,有时是指速率. 思考:平均速率是平均速度的大小吗?
[典例分析] 例1:光在空气中的传播速度约等于3.0×108m/s,声音在空气中的传播速度是340m/s,一个人看到闪电后5s听到雷声,则打雷的地方离他大约多远?
例2某物体沿一条直线运动,(1)若前一半时间内的平均速度为v1,后一半时间内的平均速度为v2,求全程的平均速度.(2)若前一半位移的平均速度为v1,后一半位移的平均速度为v2,全程的平均速度又是多少? 分析:求解平均速度一般由定义求解.
[当堂检测] 1.下列物体运动的速度哪个大( ). A.蜗牛:1.5mm/s B.炮弹:1000m/s C.发射人造卫星的最起码速度:7.9km/s D.火车:360km/h 2.关于速度,下面的说法是正确的是( ) A.通过路程长的物体速度大 B.通过相同的路程,所用时间少的物体速度大 C.单位时间内通过路程长的物体速度大 D.运动快的物体速度大 3.对于做匀速直线运动的物体,则 ( ) A.任意2s内的位移一定等于1s内位移的2倍 B.任意一段时间内的位移大小一定等于它的路程 C.若两物体的速度相同,则它们的速率必然相同,在相同时间内通过的路程相等 D.若两物体的速率相同,则它们的速度必然相同,在相同时间内的位移相等 4.从匀速直线运动的公式v=S/t可知( ) A.速度与位移成正比,与时间成反比 B.速度等于位移与所用时间的比值,与速度和位移无关 C.做匀速直线运动的物体的速度不随时间或位移而变化 D.做匀速直线运动的物体的速度决定于运动的位移 5.一质点做变速直线运动,若前t/3 内的平均速度为6m/s,后2t/3时间的平均速度为9m/s,则这段时间t内的平均速度为______m/s .若质点前一半位移的平均速度为3m/s,后一半位移的平均速度为6m/s,则这段位移的平均速度为_______m/s.
[课后延伸] 1.一辆汽车以速度v行驶了32的路程,接着以20 km/h的速度跑完了余下的路程,若全程的平均速度是28 km/h,则v是( ) A.24 km/h B.35 km/h C.36 km/h D.48 km/h
2.短跑运动员在100 m比赛中,以8 m/s的速度迅速从起点冲出,到50 m处的速度是9 m/s,10s末到达终点的速度是10.2 m/s,则运动员在全程中的平均速度是( ) A.9 m/s B.10.2 m/s C.10 m/s D.9.1 m/s
3.一架飞机水平匀速地在某同学头顶上飞过,当他听到飞机的发动机声从头顶正上方传来的时候,发现飞机在他前上方约与地面成60°角的方向上,据此可估算出此飞机的速度约为声速的 倍。 §1.3运动快慢的描述--------速度 1. xA =-2m xB =3m ⊿x= xB - xA = 5m 2. ABD 3. 表示平均速度的 B C D 表示瞬时速度的是 A 4.C 5.B
6.解:根据平均速度的定义式txv,有 (1)物体在前一半时间内的位移s1=v1t/2 在后一半时间内的位移s2=v2t/2 全程位移 s= s1+ s2=(v1+v2)t/2 所以物体在全程上的平均速度为
v=ts=221vv
(2)物体通过前一半路程所用的时间t1=s/2v1 通过后一半路程所用的时间t2=s/2v2通过全程所用的时间t=t1+t2=2s(2111vv) 全程的平均速度v=ts=21212vvvv 7.B 8.C 9.解析:飞机在空中水平匀速运动,速度为v飞,声音从头顶向下匀速传播,速度为v声,在发动机声从人头顶向下传播的时间 t 内,飞机向前飞行一段距离而到达前上方约与地成600角的位置。
详解如下 ::设飞机距地面的高度为h,则有h=v声t; 当人听到发动机声音时,飞机到达图示位置,飞机向前 飞行了x=v飞t由几何知识可知
h
x
cot600 ,将x、 h带入
v飞= 33 v声,即飞机速度 约为 声速的0.58倍。
1分析:设打雷的地方到人的距离为x,根据x=vt,可分别计算闪电和雷声传到人所在处所用的时间分别为t1和t2,根据条件t2-t1=5s,则可的解。 答案:约1.7×103m 2解:(1)设全程所用的时间为t,则由平均速度的定义知
第9题图