高中物理第1章怎樣描述運動的快慢(續(xù))學案滬科版必修1

教案

3

如何描繪運動的快慢

(續(xù))[學習目標定位]1.知道什么是剎時速度，理解極短時間內的均勻速度和剎時速度近似相等.2.理解什么是位移—時間圖像(s－t圖像)，知道如何用圖像表示位移和時間的關系.3.理解什么是速度—時間圖像(v－t圖像)，知道如何用圖像表示速度和時間的關系．一、剎時速度1．定義：運動物體在某一時刻或某一地點時的速度，叫做剎時速度．2．方向：剎時速度的方向跟物體經(jīng)過某一地點時的運動方向同樣．3．速率：剎時速度的大小叫做剎時速率，簡稱速率．二、位移圖像1．畫法：成立平面直角坐標系，用橫軸表示時間

t

，縱軸表示位移s，把物體各時刻的地點坐標用點表示出來，可作出物體的位移—時間圖像，簡稱位移圖像．2．做勻速直線運動的物體的位移圖像，是一條經(jīng)過原點的傾斜的直線．這條直線的斜率反應著物體速度的大小，斜率越大，速度越大．三、速度圖像1．畫法：在直角坐標系中，用橫軸表示時間t，用縱軸表示速度v，依據(jù)運動物體的速度數(shù)據(jù)，可作出它的速度—時間圖像，簡稱速度圖像．2．勻速直線運動的速度圖像：做勻速直線運動的物體，其速度大小和方向一直不變，在直角坐標系中，可用一條平行于t軸的直線來表示.一、剎時速度[問題設計]如圖1所示，在氣墊導軌上A處安裝光電門，滑塊上分別插上寬度不等的遮光片．每次都從最高點開釋滑塊，則滑塊前沿的P點每次經(jīng)過A時的運動快慢同樣．光電計時器能夠記錄P從A點經(jīng)過一段位移s所需時間t(s為遮光片寬度)．遮光片寬度s和所需時間t列表以下：圖1s/mt/sv/(m·s－1)0.050.0890.040.0750.010.020.0050.01求出每次遮光片經(jīng)過光電門的均勻速度，并填入上表．跟著s的減小，均勻速度的大小有什么特色？這反應了什么物理意義？如何更精準地測定P點經(jīng)過A點的剎時速度呢？P點經(jīng)過A點的速度更靠近上述哪一個速度？答案跟著s的減小，均勻速度的大小仿佛向某個數(shù)值聚攏．這說明，跟著s的越小，所得的均勻速度就越靠近P點經(jīng)過A點運動的快慢程度．(3)再減小遮光片的寬度，即時間間隔t盡可能?。攖特別s小時，t就是P點經(jīng)過A點的剎時速度．P點經(jīng)過A點的剎時速度更靠近0.50m/s.[重點提煉]剎時速度：運動物體在某一時刻或某一地點時的速度．s1．在公式v＝t中，若時間t特別小，靠近于零，就能夠表示物體在該時刻的剎時速度．2．矢量性：剎時速度的方向就是該時刻物體運動的方向．剎時速度的大小叫速率．3．剎時速度能夠精準描繪物體在某一時刻(或某一地點)的運動快慢．二、位移圖像[問題設計]一輛汽車做勻速直線運動，各個時刻的地點坐標列表以下：t/s010203040s/m03006009001200(1)成立平面直角坐標系，用橫軸表示時間t，縱軸表示位移s，把汽車在各個時刻的地點坐標在座標系頂用點表示出來，而后用光滑的曲線(或直線)連結起來．圖像有什么特色？圖線的斜率有什么物理意義？答案(1)勻速直線運動的s－t圖像是一條傾斜的直線，圖線的傾斜程度s即斜率表示速度的大小，即

k＝

t＝v.[

重點提煉

]1．位移—時間圖像(s—t圖像)：表示物體的位移隨時間變化的狀況．2．由s－t圖像能夠知道：物體在某一時刻所處的地點．隨意時間內的位移(大小和方向)，或發(fā)生一段位移所需要的時間．速度的大?。簣D像的斜率表示物體的速度的大?。?．勻速直線運動的s—t圖像為傾斜直線，直線的斜率表示物體的速度．[延長思慮

]

假如一輛汽車做直線運動的

s－t

圖像如圖

2所示．這個圖像表示汽車的運動軌跡嗎？汽車的速度如何變化？圖2答案s－t圖像不是物體運動的軌跡．由題圖可知斜率漸漸增大，故汽車的速度漸漸增大．三、速度圖像[問題設計]用橫軸表示時間t，縱軸表示速度v，成立平面直角坐標系．依據(jù)運動物體的速度數(shù)據(jù)在座標系中描點，而后用光滑的曲線把這些點連結起來，即獲得運動物體的v－t圖像，圖3所示為某物體的vt圖像．請同學們察看圖像并剖析以下問題．圖3用v－t圖像表示速度的變化有什么長處？v－t圖像能否是物體運動的軌跡？從v－t圖像能夠知道哪些信息？勻速直線運動的v－t圖像有什么特色？答案(1)長處：直觀方便．v－t圖像不是物體運動的軌跡．從v－t圖像中可知隨意時刻速度的大小和方向．勻速直線運動的v－t圖像是與時間軸平行的直線，以下圖，直線a、b分別表示va＝4m/s，vb＝8m/s.[重點提煉]1．速度—時間圖像(v—t圖像)：表示運動物體的速度隨時間變化的狀況．2．由v—t圖像能夠知道物體在某一時刻的速度．可判斷一段時間內物體速度的變化．速度圖像在時間軸上方表示速度方向沿正方向；在時間軸下方表示速度方向沿負方向．一、對剎時速度的理解例1做直線運動的一質點經(jīng)過P點時的剎時速度為1m/s，則下列說法中正確的選項是( )A．它在經(jīng)過P點后的1s內的位移是1mB．它在經(jīng)過P點前的1s內的位移是1mC．它在以過P點的時刻為中間時刻的1s內的位移是1mD．若從P點開始勻速行駛1s，它在1s內的位移是1m答案D分析因為不可以確立經(jīng)過P點前、后1s內的均勻速度能否為1m/s，故也不可以確立P點前、后1s內的位移能否為1m，A、B錯；以P點為中間時刻的1s內的均勻速度不必定等于1m/s，這1s內的位移也不必定等于1m，C錯；從P點開始做速度為1m/s的勻速運動，1s內的位移s＝vt＝1m，D對．二、位移—時間圖像例2如圖4是在同一條直線上運動A、B兩質點的位移—時間圖像，由圖可知( )圖4A．t＝0時，A在B后邊B．B物體在t2秒末追上A并在今后跑在A的前面C．在0～t1時間內B的運動速度比A大D．A物體在0～t1做加快運動，以后做勻速運動分析由題圖可知，t＝0時，B在A后邊，故A不對；B物體在t2秒末追上A并在今后跑在A的前面，B正確；在0～t1時間內B的斜率小于A，故B的運動速度比A小，C不對；A物體在0～t1做勻速運動，故D不對．答案B三、速度—時間圖像例3圖5是一個物體運動的v－t圖像，請回答：圖5物體是從靜止開始運動的嗎？物體速度的大小和方向能否變化？如何變化？分析(1)由題圖知t＝0時v≠0，因此物體擁有必定的初速度．速度的大小發(fā)生變化，0～t1時間內漸漸增大，t1～t2時間內速度大小不變，t2～t3時間內速度漸漸減小，在t3時刻速度為零，t3時刻此后，速度反向，但大小在漸漸增大．答案看法析如何描繪運動的快慢意義剎時速度能精準描繪運動的快慢意義s－t圖像斜率表示速度的大小意義v－t圖像正、負表示速度的方向斜率表示加快度下節(jié)學習1．(對剎時速度的理解)以下對于剎時速度的說法中正確的選項是( )A．剎時速度能夠精準地描繪物體運動的快慢，但不可以反應物體運動的方向B．剎時速度等于運動的物體在一段特別短的時間內的均勻速度C．剎時速度的方向與位移的方向同樣D．某物體在某段時間內的剎時速度都為零，則該物體在這段時間內靜止答案BD分析剎時速度是為了精準描繪物體運動的快慢和方向而引入的物理量，因此選項A錯．均勻速度在描繪物體運動的快慢時較大略，但均勻速度中所對應的時間t越小，越能精準地描繪物體在那一時刻鄰近的運動快慢，因此選項B對．均勻速度的方向與物體的位移方向同樣，而剎時速度是與某時刻相對應的物理量，不可以說明它與一段時間內位移方向間的關系，選項C錯．2．(對剎時速度的理解)2013年11月8日超強臺風“海燕”重創(chuàng)菲律賓．氣象部門說，登岸時，“海燕”連續(xù)風速235km/h，中心最狂風速達到314km/h.此中的兩個速度數(shù)值分別是指( )A．均勻速度，剎時速度B．剎時速度，均勻速度C．均勻速度，均勻速度D．剎時速度，剎時速度答案A分析均勻速度對應的是一段時間或一段位移，而剎時速度對應的是某時刻或某地點，由“連續(xù)”知，235km/h指的是一段時間的均勻速度，314km/h是指剎時速度，故A正確．3．(位移圖像)如圖6為甲、乙兩個物體在同向來線上運動時的位移—時間圖像，由圖像可知( )圖

6A．乙開始運動時，兩物體相距20mB．在0～10s這段時間內，兩物體間的距離漸漸減小C．在10s～25s這段時間內，兩物體間的距離漸漸減小D．兩物體在10s時相距最遠，在25s時相遇答案CD分析甲的出發(fā)地離乙的出發(fā)地相距20m，乙比甲晚出發(fā)10s,10s內二者之間的距離漸漸增大，乙出發(fā)時距離甲的地點大于20m，A、B錯誤；10s～25s這段時間內，乙的速度大于甲的速度，兩者之間距離漸漸減小，25s時，二者相遇，C、D正確．4.(速度圖像)某物體運動的v—t圖像如圖7所示，則該物體( )圖

7A．做來去運動B．做勻速直線運動C．朝某一方向做直線運動D．以上說法均不正確答案C分析因為v的大小隨時間的變化是先增大又減小，再增大再減小，因此不是勻速直線運動．因為v的方向一直沒變，因此物體朝一個方向做直線運動．題組一對剎時速度的理解1．以下對于均勻速度和剎時速度的說法正確的選項是( )sA．均勻速度v＝t，當t特別小時，該式可表示t時刻的剎時速度B．勻速直線運動的均勻速度等于剎時速度C．剎時速度和均勻速度都能夠精準描繪運動的快慢D．只有剎時速度能夠精準描繪運動的快慢答案ABDs分析由均勻速度定義式v＝t可知，當t特別小，甚至趨近于零時，該式可表示t時刻的剎時速度，A正確；勻速直線運動的速度不變，各段時間內的均勻速度均等于剎時速度，B正確；均勻速度只好大略反應一段時間內物體運動的快慢程度，而剎時速度能精準地描繪物體在某一時刻或某一地點運動的快慢及方向，C錯誤，D正確．2．以下幾種速度，不是剎時速度的是()A．火車以76km/h的速度經(jīng)過“深圳到惠州”這一路段B．汽車速度計指示著速度50km/hC．城市繁榮路口路標上標有“15km/h注意車速”字樣D．足球以12m/s的速度射入球門答案A分析與某段時間或過程對應的速度為均勻速度，與某時刻或某一地點對應的是剎時速度，由此可判斷A中描繪的是均勻速度，B、C、中描繪的是剎時速度．3．小蒙騎自行車由靜止沿直線運動，他在第1s內、第2s第3s內、第4s內經(jīng)過的位移分別為1m、2m、3m、4m，則(A．他4s末的剎時速度為4m/sB．他第2s內的均勻速度為1.5m/s

內、)C．他D．他

4s1s

內的均勻速度為2.5m/s末的速度為1m/s答案

C分析

自行車速度是漸漸增大的，

沒法確立它的剎時速度，

只好求2出均勻速度，第2s內均勻速度為1m/s＝2m/s；4s內的均勻速度v＝1＋2＋3＋4m/s＝2.5m/s.4題組二位移圖像4．在以下圖的s—t圖像中，能表示物體做勻速直線運動的是( )答案AB分析勻速直線運動的s—t圖像是一條傾斜的直線，斜率表示速度，A、B圖像中斜率不變，故v不變．5.如圖1是一輛汽車做直線運動的s—t圖像，對線段OA、AB、BC、CD所表示的運動，以下說法正確的選項是( )圖1A．OA段運動速度最大B．AB段物體做勻速運動C．CD段的運動方向與初始運動方向相反D．運動4h汽車的位移大小為30km答案C分析剖析題圖可知：OA段表示汽車向正方向做勻速直線運動，15kmvOA＝t＝1h＝15km/h，AB段汽車靜止；BC段表示汽車向正方向s′30－15km做勻速直線運動，vBC＝t′＝1h＝15km/h；CD段表示s″0－30km汽車反方向做勻速直線運動，vCD＝t″＝1h＝－30km/h，負號表示運動方向與正方向相反.4h汽車的位移大小為0.6.甲、乙兩質點同時開始做直線運動，它們的位移s與時間t的圖像如圖2所示，則( )圖2A．甲物體做勻加快直線運動，乙物體做曲線運動B．甲、乙兩物體從同一地址出發(fā)C．當甲、乙兩物體速度同樣時，二者之間的距離為零D．甲、乙兩物體有兩次相遇答案D分析因為題圖是s—t圖像，過原點的直線表示物體做勻速直線運動，因此甲做勻速直線運動，A不對；甲從原點出發(fā)，乙從s0處出發(fā)，故B不對；當甲、乙兩物體速度同樣時，是曲線乙上的切線與甲平行時，由圖能夠看出，此時二者對應的位移其實不相等，故C不對；由圖看出，甲、乙有兩個交點，故兩物體有兩次相遇，

D正確．7．在百米賽跑道上，假設四個運動員A、B、C、D均做勻速直線運動訓練，其位移圖像如圖3所示．t＝0時，教練員發(fā)出起跑令，由圖可知( )圖3A．最晚起跑的是C運動員B．搶跑的是D運動員C．往回跑的是A運動員D．B運動員比A、C、D運動員跑得快答案分析

CD直線在縱軸上的截距表示開始計不時運動員所處的地點，

故B是準時起跑的，C是搶跑的；圖線在橫軸上的截距表示運動員開始起跑的時刻，故最晚起跑的是D；A是往回跑的；由圖可知，

B跑完100m所用的時間比A、C、D都短，故B比A、C、D跑得快．質點做直線運動，其s—t關系圖像如圖4所示．對于質點的運動狀況，以下說法正確的選項是( )圖4A．質點在0～20s內的均勻速度為0.8m/sB．質點在0～20s內的均勻速度為1m/sC．質點做單向直線運動D．質點做勻變速直線運動答案

AC分析

20s

內的位移為

16m，均勻速度為：

s16v＝t＝20m/s

＝0.8m/s，A正確，B錯誤；質點在0～20s內位移—時間圖像的斜率為正，說明質點向來朝正方向運動，由圖線的傾斜程度可知質點速度先增大后減小，不是勻變速直線運動，C正確，D錯誤．題組三速度圖像9．如圖5所示，a、b兩運動物體的速度—時間圖線相互平行，則以下對兩物體運動狀況的說法中正確的選項是( )圖5A．它們的速度大小不一樣B．在t＝0從前它們必定都是靜止的C．它們的出發(fā)點必定同樣D．它們在同樣時間內的位移不一樣答案AD利用速度傳感器與計算機聯(lián)合，能夠自動作出物體運動的圖像．某同學在一次實驗中獲得的運動小車的速度—時間圖像如圖6所示，以下說法正確的選項是()圖6A．小車先做加快運動，后做減速運動B．小車運動的最大速度約為0.8m/sC．小車前10s朝正方向運動，10s后朝負方向運動D．小車做曲線運動答案AB分析由v