1.3.1第1課時　速度學歷案2023-2024學年高中物理新人教版必修第一冊師說

第1課時速度一、速度1．物理意義：表示物體運動的________．2．定義：________與發(fā)生這段位移所用________之比．3．定義式：v＝ΔxΔt．比值定義法4．單位：國際單位制單位是米每秒，符號是________或________.常用單位：千米每時(________或________)、厘米每秒(cm/s或cm·s－1)等.1m/s＝______km/h.5．矢量性：速度既有大小又有方向，是________(選填“標量”或“矢量”)，其方向和時間Δt內(nèi)的位移Δx的方向相同．二、平均速度和瞬時速度1．平均速度(1)描述物體在時間Δt內(nèi)運動的____________及方向．(2)v＝________．2．瞬時速度(1)描述物體____________運動的快慢及方向．(2)當Δt非常非常小時，ΔxΔt叫作物體在時刻t的瞬時速度極限思想3．速率：__________的大?。囁俣扔嫷氖緮?shù)是汽車的速率．4．勻速直線運動：瞬時速度__________的運動，在勻速直線運動中，平均速度與瞬時速度________．【情境思考】如圖所示，在寓言“龜兔賽跑”中，烏龜先到達終點．(1)你認為烏龜和兔子誰跑得更快？請作出解釋．(2)若兔子跑過某位置時的瞬時速度為6m/s，能否說兔子每1s都跑了6m，或者說每跑6m都用了1s的時間？其含義是什么？1理解“速度”的兩個要點(1)公式v＝ΔxΔt是速度的定義式，用比值定義法定義，不能認為v與位移Δx成正比、與時間Δt成反比(2)矢量性：速度有大小、方向．提醒：比較兩個速度是否相同時，既要比較其大小，還要比較其方向．2瞬時速度的認識(1)瞬時速度與時刻或位置相對應．(2)瞬時速度的大小稱為速率．但要注意，平均速度的大小不是平均速率．(3)瞬時速度是矢量，方向與運動方向相同．極限思想的應用在A點附近取一小段位移AA1，求出運動員在這段位移的平均速度，這個速度可以近似地表示運動員在A點的速度，在A點附近取的位移越小，Δx趨于零，Δt趨于零，但v＝ΔxΔt≠0，可以認為運動員在這段時間內(nèi)是勻速運動的，運動員在這段時間內(nèi)的平均速度近似等于在A點的瞬時速度生活實例汽車速度計的示數(shù)是汽車的速率目標一對速度的理解【導思】1．路程等于0，速度一定等于0嗎？路程不等于0，速度一定不等于0嗎？2.[選自魯科版新教材課后練習]高速攝影機拍攝的子彈頭穿過撲克牌時的照片如圖所示．設子彈頭的平均速度大小是900m/s，撲克牌的寬度為5.7cm，子彈頭的長度為1.9cm.(1)請估算子彈頭穿過撲克牌的時間．(2)上述問題中子彈頭可視為質點嗎？為什么？【歸納】對定義式v＝ΔxΔt(1)公式v＝ΔxΔt中的Δx是物體運動的位移，不是路程(2)公式v＝ΔxΔt是速度的定義式，v的大小與Δx及Δt無關(3)v＝ΔxΔt也叫物體位移對時間的變化率【典例】例1(多選)對速度的定義式v＝ΔxΔt，以下敘述正確的是(A．物體做勻速直線運動時，速度v與運動的位移Δx成正比，與運動時間Δt成反比B．速度v的大小與運動的位移Δx和時間Δt都無關C．此速度定義式適用于任何運動D．速度是表示物體運動快慢及方向的物理量例2(多選)甲、乙兩質點在同一直線上勻速運動，設向右為正方向，甲質點的速度為2m/s，乙質點的速度為－4m/s，可知()A．乙質點的速率大于甲質點的速率B．因為2>－4，所以甲質點的速度大于乙質點的速度C．這里的正負號表示質點運動的方向D．若甲、乙兩質點同時由同一點出發(fā)，則10s后甲、乙兩質點相距20m目標二平均速度與瞬時速度的理解與計算【導思】一輛汽車沿直線行駛，從出發(fā)地到目的地用時2.0h，行程120km，所以它的速度為60km/h.某時刻，它的速度計顯示的示數(shù)為35km/h.(1)上面提到的兩個速度為什么會不同？有什么區(qū)別？(2)能準確測量瞬時速度嗎？【歸納】1．平均速度和平均速率(1)平均速度位移與時間之比，即平均速度＝位移時間(2)平均速率路程與時間之比，即平均速率＝路程時間2．瞬時速度和速率(1)瞬時速度是物體在某時刻(或某位置)的速度．瞬時速度是矢量，其方向就是該時刻(或該位置)物體運動的方向．描述物體在某時刻(或某位置)的運動快慢和運動方向．(2)速率是瞬時速度的大?。俾适菢肆?，沒有方向，速率只能反映某時刻(或某位置)物體運動的快慢，不能表示方向．3．平均速度和瞬時速度的比較項目平均速度瞬時速度區(qū)別對應關系與某一過程中的一段位移或一段時間對應與運動過程中的某一時刻或某一位置對應物理意義描述物體在一段位移或一段時間內(nèi)的位置變化快慢和方向描述物體在某一位置或某一時刻位置變化的快慢和方向矢量性與對應時間內(nèi)物體的位移方向相同與物體所在位置的運動方向相同聯(lián)系(1)在公式v＝ΔxΔt中，當Δt→0時，v(2)在勻速直線運動中，各點的瞬時速度都相等，所以任意一段時間內(nèi)的平均速度等于任一時刻的瞬時速度【典例】例3(多選)高速公路上測量車速有兩種方式，分別是固定位置的單點測速和一段距離內(nèi)的區(qū)間測速，如圖所示，下列說法正確的是()A．單點測速測的是汽車的瞬時速率B．單點測速測的是汽車的平均速率C．區(qū)間測速測的是汽車的瞬時速率D．區(qū)間測速測的是汽車的平均速率例4港珠澳大橋是連接香港、珠海和澳門的巨大橋梁，為香港、澳門和珠江三角洲的經(jīng)濟發(fā)展注入了新的動力．已知港珠澳大橋總長49.968公里，設計速度為100公里/小時．某輛汽車通過港珠澳大橋的記錄顯示：12：00進入港珠澳大橋，12：43離開大橋．下列說法正確的是()A．題中的“100公里/小時”為瞬時速度B．研究該汽車通過大橋的運動情況時，不可以將汽車看成質點C．該汽車通過港珠澳大橋的位移為49.968kmD．該汽車通過港珠澳大橋的平均速度為69.7km/h例5如圖為曾先生從杭州去鎮(zhèn)海的高速公路上，進入?yún)^(qū)間測速路段的導航顯示界面．下列說法正確的是()A．曾先生駕車時，一定不能當成質點處理B．研究曾先生的運動，只能以地面作為參考系C．區(qū)間車速“106km/h”指的是平均速度D．當前車速“102km/h”指的是瞬時速率思維方法平均速度和瞬時速度的計算方法(1)平均速度的求法：①確定物體運動的過程；②確定該運動過程對應的位移和時間；③根據(jù)平均速度的定義，求平均速度的大??；④根據(jù)位移來確定平均速度的方向．(2)瞬時速度的求法：用一段很短時間內(nèi)的平均速度代替瞬時速度．目標三從x-t圖像看速度【導思】圖中的三條直線分別是甲、乙、丙三物體運動的x-t圖像．(1)試分析甲、乙、丙三物體的運動情況并說明運動的方向．(2)求甲、乙、丙三物體運動的速度．(3)在t＝5s時，三圖線相交，交點坐標有什么意義？【歸納】1．x-t圖像為傾斜直線時，表示物體做勻速直線運動，如圖甲中的a、b所示．直線的斜率(等于ΔxΔt)表示物體的速度，斜率的大小表示速度的大小，斜率的正、負表示物體的運動方向，如圖甲所示，b圖線表示物體向正方向運動，a圖線表示物體向負方向運動2．x-t圖像為曲線時，表示物體做變速直線運動，如圖乙中c表示物體的速度逐漸變大(圖線切線越來越陡)，d表示物體的速度逐漸變小(圖線切線越來越緩)．對于變速運動，某時刻的瞬時速度等于該時刻圖線上對應點的切線的斜率，如圖乙中d圖線所代表的物體在A點的瞬時速度等于切線e的斜率．3.【典例】例6[2023·濰坊市高一上期中](多選)一輛汽車沿平直道路行駛，以x表示它相對出發(fā)點的位移，汽車在0～40s內(nèi)運動的x-t圖像如圖所示．則汽車()A．10～20s內(nèi)做勻速運動B．前10s內(nèi)速率是后20s內(nèi)速率的兩倍C．前10s內(nèi)與后20s內(nèi)運動方向相反D．始終沿同一方向運動例7甲、乙兩物體從同一位置出發(fā)且在同一直線上運動，它們的位移—時間(x-t)圖像如圖所示，由圖像可知()A．第3s末時，甲比乙的速度要小B．第4s末時，甲、乙間距離最大C．在0～4s內(nèi)，甲、乙的平均速率相等D．在0～4s內(nèi)，甲、乙平均速度相等例8如圖所示為A、B兩質點在同一直線上運動的位移—時間(x-t)圖像．A質點的圖像為直線，B質點的圖像為過原點的拋物線，兩圖像交點C、D坐標如圖所示．下列說法正確的是()A.t1時刻A追上B，t2時刻B追上AB．t1～t2時間內(nèi)B質點的平均速度小于A質點的平均速度C．質點A做直線運動，質點B做曲線運動D．t1～t2時間內(nèi)，A的速度一直大于B的速度1.(多選)下列關于速度方向的說法正確的是()A．物體在某點的速度方向就是物體的運動方向B．位移的方向和速度的方向一定不同C．勻速直線運動的速度方向是不變的D．勻速直線運動的速度方向是可以改變的2．(多選)王老師從家開車到學校，要先向東走4000m，然后再向北走6000m，最后再向東走4000m，才能到達學校，所用時間為20min.如圖所示，整個過程位移為10km，路程為14km，某時刻車上的速度計顯示為35km/h.下列說法中正確的是()A．王老師從家到學校的平均速度為30km/hB．王老師從家到學校的平均速度為42km/hC．速度計顯示的速度是平均速度D．速度計顯示的速度是瞬時速率3．春運是中國在農(nóng)歷春節(jié)前后出現(xiàn)的一種大規(guī)模的交通運輸高壓力現(xiàn)象．某同學買了北京西到貴陽北的高鐵票，如圖所示，從鐵路售票網(wǎng)查詢到該趟列車歷時8小時46分鐘，行程為2026公里，則下列說法正確的是()A．圖中08：55表示一段時間B．該列車高速行駛時，可以取10m位移的平均速度近似看作這10m起點位置處的瞬時速度C．該趟列車全程的平均速度為231km/hD．該趟列車的最高速度為231km/h4．如圖所示，一游客在武夷山九曲溪乘竹筏漂流．已知該游客從M點漂流到N點的路程為5.4km，用時1h，M、N間的直線距離為1.8km，則從M點漂流到N點的過程中()A．該游客的位移大小為5.4kmB．該游客的平均速率為5.4m/sC．該游客的平均速度大小為0.5m/sD．M點和N點速度方向相同5.第19屆亞運會將于今年9月在杭州舉行，目前各大運動場館均已建設完畢．如圖為某運動場400m標準跑道的平面圖，所有徑賽的終點線相同．下列關于各類徑賽說法正確的是()A．某運動員在100m比賽中的成績是13.2s，“13.2s”指的是時刻B．用高速攝像判斷哪位運動員率先到達終點時，可將運動員看成質點C．400m比賽中，每位運動員的位移大小都為400mD.100m比賽時，冠軍運動員的平均速度最大6．如圖所示為在同一直線上運動的A、B兩質點的x-t圖像．由圖可知()A．A出發(fā)時間比B早B．B在t2時刻追上A，并在此后跑在A的前面C．B開始運動的速度比A小，t2時刻后速度才大于AD.A的速度始終比B大第1課時速度導學掌握必備知識一、1．快慢2．位移時間4．m/sm·s－1km/hkm·h－13.65．矢量二、1．(1)平均快慢程度(2)Δx2．某一時刻3．瞬時速度4．保持不變相等情境思考提示：(1)烏龜跑得快，烏龜、兔子前進位移相同，烏龜用時少，由v＝xt可判定烏龜速度大(2)瞬時速度表示物體在某一時刻或某一位置的速度，與一段時間內(nèi)的平均速度是兩個不同的概念；瞬時速度為6m/s，既不能說每1s跑6m，也不能說跑6m用時1s．共研突破關鍵能力目標一1．提示：路程等于0，速度一定等于0，路程不等于0，速度可能等于0.2．解析：(1)子彈頭穿過撲克牌時的位移x＝5.7×10－2m＋1.9×10－2m＝7.6×10－2m，由v＝xt得t＝xv＝7.6×10-2m900(2)子彈頭的長度對穿過撲克牌的時間的影響不能忽略，子彈頭不能視為質點．答案：(1)8.44×10－5s(2)見解析[例1]解析：v＝ΔxΔt是速度的定義式，適用于任何運動，C正確；此式說明速度可用位移Δx與時間Δt之比來表示，并不能說速度v與位移Δx成正比，與時間Δt成反比，A錯誤，B正確；速度的大小表示物體運動的快慢，方向表示物體運動的方向，D正確答案：BCD[例2]解析：因為速度是矢量，其正負號表示運動方向，速率是標量，在勻速直線運動中，速度的大小等于速率，故選項A、C正確，選項B錯誤；甲、乙兩質點同時從同一點在同一直線上沿相反方向運動10s，從同一點分別沿相反方向前進了20m和40m，故此時兩者相距60m，選項D錯誤．答案：AC目標二提示：(1)60km/h是行駛全程的平均速度，35km/h是相應時刻的瞬時速度，前者反映了汽車在全程的平均快慢程度'后者反映了汽車在某一瞬間的運動快慢．(2)某個時刻或物體經(jīng)過某個位置對應的速度叫瞬時速度，測量平均速度的依據(jù)是v＝ΔxΔt，我們只能測量某段時間內(nèi)的平均速度，當Δt→0時，可以用平均速度代替中間某位置的瞬時速度，但不能準確測量某時刻的瞬時速度[例3]解析：A對，B錯：單點測速測出的是汽車經(jīng)過測速儀時的瞬時速率．C錯，D對：區(qū)間測速測出的是汽車在某段路程內(nèi)的平均速率．答案：AD[例4]解析：題中的“100公里/小時”是汽車行駛的最大速度，為瞬時速度，A正確；由于汽車的形狀大小相對于大橋長度可以忽略不計，研究該汽車通過大橋的運動情況時，可以將汽車看成質點，B錯誤；港珠澳大橋總長49.968公里，指的是路程，不是位移，C錯誤；港珠澳大橋總長49.968公里，指的是路程，根據(jù)v＝st＝49.9684360≈69.7km/h，69.7km/h是指該汽車通過港珠澳大橋的平均速率，D錯誤答案：A[例5]解析：如果研究曾先生的位移，由于曾先生的大小和形狀可以忽略，所以能當成質點處理，故A錯誤．參考系的選取是任意的，故B錯誤．平均速度是位移與時間的比值，而車速“106km/h”指的是路程與時間的比值，故C錯誤．當前車速“102km/h”是指某一時刻的速度大小，是瞬時速率，故D正確．答案：D目標三提示：(1)甲物體在t＝0時刻從x0＝5m處沿正方向做勻速直線運動；乙物體處于靜止狀態(tài)；丙物體在t＝0時刻從x＝15m處沿負方向做勻速直線運動．(2)v甲＝10-5m5s＝1m/s，v乙＝v丙＝0-15m15s＝－1“－”表示沿負方向運動．(3)在t＝5s時，三圖線交于x＝10m處，表示在t＝5s時，三物體在x＝10m處相遇．[例6]解析：10～20s內(nèi)汽車的位置坐標不變，因此汽車處于靜止狀態(tài)，選項A錯誤；前10s內(nèi)汽車的速度大小為3m/s，后20s內(nèi)汽車的速度大小為1.5m/s，選項B正確；前10s內(nèi)汽車向正方向運動，后20s內(nèi)汽車向負方向運動，選項C正確，D錯誤．答案：BC[例7]解析：位移—時間圖像的斜率表示速度，從題圖中可得第3s末時v甲＝0-46-2m/s＝－1m/s，v乙＝2-04-0m/s＝0.5m/s，正負表示速度的方向，所以甲比乙的速度要大，故A錯誤；第4s末時兩物體的位置坐標相同，說明兩物體相遇，故B錯誤；乙物體的速度(斜率)始終為正值，即速度始終為正方向，甲物體前2s內(nèi)速度為正方向，2s末到4s末速度為負方向，又4s末兩物體的位置坐標相同，所以0～4s內(nèi)甲的路程大于乙的路程，所用時間相等，所以甲的平均速率大于乙的平均速率，故C錯誤；由題圖知0～4s內(nèi)甲的位移大小為x甲＝2m－0＝2m，乙的位移大小為x乙＝2m－0＝2m，位移相等，所用時間也相等，則由平均速度公式v＝xt知，平均速度相等，故答案：D[例8]解析：t1之前A質點在后，t1時刻A追上B，t1～t2時間內(nèi)A在前，t2時刻B追上A，t2之后A在后，A正確；t1～t2時間段內(nèi)，A、B兩質點位移相同，由v＝ΔxΔt知，A、B的平均速度相等，B錯誤；x-t圖像只能描述直線運動，C錯誤；t1～t2時間內(nèi)，A的速度先大于B的速度，某時刻等于B的速度，后小于B的速度，D錯誤答案：A精練落實學科素養(yǎng)1．解析：物體在某點的速度方向就是物體的運動方向，選項A正確；直線運動中，位移的方向與速度的方向存在著相同和相反兩種情況，選項B錯誤；速度不變的運動稱為勻速直線運動，故選項C正確，選項D錯誤．答案：AC2．解析：平均速度應為位移與所用時間的比值，為3