高中物理-平均速度和瞬時速度 DIS系統

教師日期學生課程編號課型復習課題平均速度和瞬時速度DIS系統教學目標1、理解平均速度和瞬時速度2、理解DIS系統、認識常見的傳感器類型教學重點1、理解極限思想在建立瞬時速度概念時的作用教學安排版塊時長（分鐘）1新課導入52知識點講解453課堂練習604課堂總結105回家作業(yè)40平均速度和瞬時速度DIS系統量?！敬鸢浮坑匈|量2、位移和路程位移：描述物體的變化，用從指向的有向線段表示，是矢量.路程：是物體運動的長度，是標量.【答案】位置；初位置；末位置；軌跡3、時刻和時間間隔時刻和時間間隔既有聯系又有區(qū)別，在表示時間的數軸上，時刻用表示，時間間隔用表示，時刻與物體的相對應，表示某一瞬間；時間間隔與物體的知識點一：平均速度、瞬時速度一、速度物理學中用位移與發(fā)生這個位移所用時間的比值表示物體運動的快慢，即v=s，其是描述物體運動快慢的物理量.1、平均速度：在變速運動中，物體在某段時間內的位移與發(fā)生這段位移所用時間的比值叫做這段時間內的平均速度，即7=S，其方向與位移的方向相同.2、瞬時速度：運動物體在某一時刻（或某一位置）的速度，方向沿軌跡上物體所在點的切線方向指向前進的一側，是矢量.瞬時速度的大小叫速率，是標量.3、平均速度和瞬時速度的關系平均速度反映一段時間內物體運動的平均快慢程度，它與一段時間或一段位移相對應．瞬時速度能精確描述物體運動的快慢，它是在運動時間t-0時的平均速度，與某一時刻或某一位置相對應.二、對瞬時速度的理解ACEGFHFDB如圖所示，一物體沿直線AB變速運動，求物體經過P點的瞬時速度vpAB之間的平均速度可近似認為等于vp，那么取再接近P點的CD間的平均速度肯定更加接近vp如此下去取更接近P點的EF間、GH間的平均速度就越來越接近與vp。如果無限逼近P點的以P點為中心的極短位移內或極短時間內的平均速度就無限接近P點的瞬時速度vP了！所以某位置或某時刻的瞬時速度，可通過無限逼近該位置附近的位移內或該時刻附近的時間內的平均速度來計算！【例1】關于瞬時速度和平均速度，以下說法正確的是（）（多選）—般講平均速度時，必須講清楚是哪段時間（或哪段位移）內的平均速度對于勻速直線運動，其平均速度跟哪段時間（或哪段位移）無關瞬時速度和平均速度都可以精確描述變速運動瞬時速度是某時刻的速度，只有瞬時速度才能精確描述變速運動物體運動的快慢【難度】★【答案】ABD【解析】一般情況下，物體在不同時間（或不同位移）內的平均速度不同，但對于勻速直線運動，物體的速度不變，所以平均速度與哪段時間（或哪段位移）無關，故A、B均正確；平均速度只能粗略地描述變速運動，只有瞬時速度才能精確描述變速運動的物體運動的快慢，故C錯，D正確.【例2】下列說法中正確的是（）平均速度是物體通過路程與所用時間的比值若物體在某段時間內的平均速度等于零，則它在這段時間內任一時刻的瞬時速度一定等于零瞬時速度是物體在某一位置或某一時刻的速度瞬時速度的方向始終保持不變的運動，一定是勻速直線運動【難度】★【答案】C【解析】平均速度為物體通過的位移與時間的比值，故A錯誤；某段時間內的平均速度等于零，可能位移為零，所以瞬時速度不一定為零，故B錯誤；瞬時速度是物體在某一位置或某一時刻的速度，故C正確；瞬時速度的方向始終保持不變，但大小可發(fā)生變化，故不一定時勻速直線運動，故D錯誤【例3】如圖所示，一個人沿著一個圓形軌道運動，由A點開始運動，經過半個圓周到達B點.下列說法正確的是（）（多選）人從A到B的平均速度方向由A指向B人從A到B的平均速度方向沿B點的切線方向人在B點的瞬時速度方向由A指向B人在B點的瞬時速度方向沿B點的切線方向【難度】★答案】AD【解析】物體在某段時間內平均速度的方向與位移的方向相同，所以人從A到B的平均速度方向由A指向B，A正確，B錯誤．物體在某一點的瞬時速度的方向就是物體在該點的運動方向，人在B點時的運動方向為沿B點的切線方向，所以人在B點的瞬時速度方向沿B點的切線方向，C錯誤D正確．課堂練習課堂練習1、關于速度，以下說法中正確的是（）汽車速度計上顯示60km/h，指的是平均速度跳高運動員起跳后到達最高點的速度指的是平均速度汽車通過500m長的大橋的速度是瞬時速度子彈以900m/s的速度從槍口射出，指的是瞬時速度【難度】★【答案】D2、短跑運動員在百米競賽中，測得起跑時的速度為9.8m/s,10s末到達終點的速度為10.4m/s，則此運動員在全程內的平均速度為（）A.9.8m/s【難度】★A.9.8m/s【難度】★答案】DB.10.1m/sC.10.4m/sD.10m/s3、根據速度定義式v=?，當At極短時，心就可以表示物體在t時刻的瞬時速度，該定義應用了下列物理方法中的（）B.B.假設法D.極限法C.微元法【難度】★【答案】D

【解析】在時間間隔At較小的情況下，平均速度能比較精確地描述物體運動的快慢程度，At越小,描述越精確，這里利用的是極限法。4、物體M從A運動到B前半程平均速度為V],后半程平均速度為v2,那么全程的平均速度是（）A．V2+A．V2+V2C.2V+V12D．2VV1^2-V+V12【難度】★★2VV1^2-2VV1^2-V+V12TOC\o"1-5"\h\z【解析】全程的平均速度V=s=s一tss+-2V2V125、一輛汽車在一條直線上行駛，第Is內通過5m,第2s內通過20m，第3s內通過20m，第4s內通過5m.則此汽車在最初2s內的平均速度是m/s,中間2s內的平均速度是m/s,全部時間內的平均速度是m/s.【難度】★★【答案】12.5；20；12.56、汽車從制動（剎車）到停下來共用了5s,這段時間內，汽車每1s前進的距離分別是9m、7m、5m、3m、1m.（1）求汽車第1s、前2s、前3s、前4s和全程的平均速度。（2）這五個速度中哪一個最接近汽車關閉油門時的瞬時速度？【難度】★★【答案】（1）9m/s；8m/s；7m/s；6m/s；5m/s（2）第1s內平均速度—s9【解析】（1）汽車在前1s內的平均速度V==9=9ms1t1前2s內的平均速度：=8msTOC\o"1-5"\h\z2t2前3s內的平均速度7=S1+S2+S3=9+7+5=7mfs3t3前4s內的平均速度廠=S2+S3+S4=9+7+5+3=6ms4t4一s+s+s+s+s9+7+5+3+1全程的平均速度V=T2345==5m's5t5（2）這五個平均速度中，第1s內平均速度時間間隔最接近關閉油門的時刻，所以最接近汽車關閉油門時的瞬時速度

知識點二：數字化信息系統（知識點二：數字化信息系統（DIS）一、現代實驗技術——數字化信息系統（DIS）：1、作用：利用現代信息技術進行實驗研究2、基本結構：（1）傳感器：可測光、聲、力等一系列物理量，將其轉化為電信號（2）數據采集器：將電信號處理后輸入計算器中。（3）計算器：軟件處理輸入信號，并將結果顯示出來。、用DIS、用DIS測定位移和平均速度1、將位移傳感器的發(fā)射器固定在小車上，接收器固定在軌道右端（軌道稍傾斜，使小車能做勻速直線運動），將數據采集器相連。2、開啟計算機和數據采集器電源，運行DIS應用軟件，選擇“教材專用”點擊實驗條目中的“測量運動物體的位移和速度”，出現相應的界面。3、點擊“開始記錄”，放開小車使其運動，計算機界面的表格內，將出現小車的位移隨時間變化的取樣點數據，同時在s-t圖中將出現對應的數據點，從點的走向可大致看出小車位移隨時間的變化的規(guī)律。4、點擊“數據點連線”，得出位移隨時間變化的曲線（s-t圖）5、點擊“選擇區(qū)域”，取A、D兩點，圖中直角三角形水平邊為兩點的時間間隔At,豎直邊為兩點位As移的變化量As，其斜邊的斜率心即為平均速度值，實驗下方速度窗口中將顯示該速度的值。6、將類似于上述實驗界面圖中“AD”、“AC”、“AB”選定為研究區(qū)域，觀察實驗界面下方速度窗口中顯示的數據，并將數值填入表格內。

|Mt5IJ1AS_L?-丄1%：“AW|Mt5IJ1AS_L?-丄1%：“AW*■|]?盤量匚二]珅號■1鈿瓷一■生墓費用口序冊定宦砂首日展1?OftMlijuMt|3血?■%■||f索鴨黑和?||??*■i,-lJ1**U」11環(huán)I■—^―]Tt?|I七|?F|-BWI實驗結論、'.ITtJUMfMi<IftJiiMJ111；!!SfIJM*!*■'1it!：!1G.'44uJtJJTT4:鎳Cl^?+CJ71-tUl訊tJCi'I.邛9童曹5,■匸二|丹H-raa列I即選取不同的時間段得到的平均速度值往往是不同的。增大軌道傾角并重復實驗，可發(fā)現同樣的時間段內的平均速度值會增大。三、用光電門測瞬時速度：1、將光電門傳感器固定在軌道側面，墊高軌道的一端，使固定有擋光片的小車能夠順利通過并能擋光。2、開啟電源，運行DIS應用軟件，點擊實驗條目中的“用DIS測定瞬時速度”，出現相應軟件界面。3、點擊“開始記錄”，依次將與軟件中As對應的擋光片固定在小車上，讓小車從軌道的同一位置由靜止開始下滑，分別記錄下四次擋光的時間，DIS實時計算出小車通過光電門時的平均速度。出光丿蠟光片齟度zli（m）出光丿蠟光片齟度zli（m）通過光電門時間Zj/151iS磋ktm/5>110.030D.2S0440.34720.060O..t74640.3443004UU.11662034340.0200.058S00.842例1】在用位移傳感器做實驗時，下列說法中正確的是（）（多選）位移傳感器的發(fā)射器發(fā)射窗口應對準接收器的信號接收窗口位移傳感器的發(fā)射器發(fā)射窗口不一定要對準接收器的信號接收窗門連接到數據采集器上的是發(fā)射器部分實驗開始前，必須先打開發(fā)射器的電源開關【難度】★【答案】AD【例2】用DIS實驗系統研究物體運動的s-t圖，得到如圖所示的圖像，從圖中可知小車運動的方向是（選填“靠近”或“遠離”）位移傳感器的接收部分，2.0~3.0s間的一段水平線表示例3】在實驗中得到小車做直線運動的s-t關系如圖所示。（1）由圖可以確定，小車在例3】在實驗中得到小車做直線運動的s-t關系如圖所示。（1）由圖可以確定，小車在BC段和CD段的運動情況，下列說法中正確的是（）BC段是加速運動；CD段是減速運動。B．BC段是勻速運動；CD段是勻加速運動。BC段是勻速運動；CD段是減速運動。BC段是加速運動；CD段是勻加速運動2）圖中B點對應的運動狀態(tài)的瞬時速度大小是m/s【難度】★★答案】（1）C（2）1.6~1.9皆正確DCs/m【例4】用DIS系統測小車經過光電門時的瞬時速度，實驗中是必須每次都讓小車從開始靜止滑下，保證每次遮光板前沿經過光電門處的速度是相等的，得到的數據才有可比性。某實驗小組的實驗數據記錄在表格中，根據實驗數據記錄，其中寬度為m的一塊遮光板測出的平均速度最接近遮光板前沿經過光電門處的瞬時速度。次數擋光片寬度b/m通過光電門時間t/s速度v(m/s)10.080.097500.82120.060.073490.81630.040.049500.80840.020.024810.806【難度】★★答案】同一位置；0.02課堂練習1.課堂練習1.DIS實驗是的簡稱.通常由、和部分構成.【難度】★【答案】數字化信息系統；傳感器，數據采集器，計算機2、用DIS測瞬時速度的實驗中下列器材中必需的是()(多選)A.位移傳感器B.光電門傳感器C.擋光片D.配重片【難度】★【答案】BC3、在實驗中得到小車做直線運動的s-t關系如圖所示。(1)由圖可以確定，小車在AC段和DE段的運動分別為()A.AC段是勻加速運動；DE段是勻速運動B.AC段是加速運動；DE段是勻加速運動C.AC段是加速運動；DE段是勻速運動D.AC段是勻加速運動；DE段是勻加速運動(2)在與AB、B.AC段是加速運動；DE段是勻加速運動C.AC段是加速運動；DE段是勻速運動D.AC段是勻加速運動；DE段是勻加速運動(2)在與AB、AC、AD對應的平均速度中，最接近小車在A點瞬時速度的是段中的平均速度?！敬鸢浮?1)C(2)ABI「T」i_一—廠」LLIrHLIJ1_Ji4In-IrhLiT二—廠廠l_—-ITLiJ-IT-11!-■+-*■—-iT4---------一i二T「T_I」l_ij_卜-1廠LI-一"---J-I+LIrrkIi「「I廠廠」----iTT-l--lIT+li_iJ—「Jl_-I+LlrLI-丄IT-I.ITT+LI-I■十丄—4、表內為某同學利用光電門研究小車在斜面上運動時通過某點的速度情況，請將表格填寫完整。你認為小車經過光電門時的較為精確的瞬時速度為m/s,這題所求得的“瞬時速度”，體現了物理學中用物體在某處極短時間內的來等效替代瞬時速度的思想方法。遮光板寬度(m)0.020.005經過時間(s)0.06620.0161平均速度(m/s)【難度】★★答案】表格中的數據(0.302；0.311)；0.311；平均速度

5、如圖是利用DIS實驗系統進行“研究變速直線運動的位移與速度”實驗時所獲取的電腦屏幕截圖，圖中用細實線框出了三個區(qū)域，根據圖上顯示的實驗信息可知，（從給出的選項中選擇：A.選擇實驗數據處理方式、B.記錄所采集的實驗數據、C.提取實驗數據、D.操控實驗數據采集）（1）I區(qū)的功能是,11區(qū)的功能是。（將符合選項功能前的字母填在相應的橫線上）痰址，.“用DI呂測主位移和速度-況m區(qū)II區(qū)Irr：IIII區(qū)獸/mm區(qū)II區(qū)Irr：IIII區(qū)獸/m打$D.iHID.DOUMT0X180.160LD13心awF0..3JD,IK5D.4D.weiD.D9I111SO.14SDQD.LSID.S(I.8S0恥(IJ3氏⑷ll：1.108USOiKTIM畑1U2D.6fl71.6&L68EW1.51111d1>*LD,-A■■0切慣增s=腫十樞=(tn)-時間菱Ai-諫惜V--(m.s)iL"rrrrlL^C3^|如小疽：■ICHr|-Jr:：'（2）點擊“選擇區(qū)域”后，選擇AD為研究區(qū)域，111區(qū)域“速度”窗口中顯示的數值表示3）如何操作可較準確求出物體在A時刻的瞬時速度【難度】★★【答案】（1）B;A（2）平均速度（3）在A時刻附近選擇微小區(qū)域1、光電門傳感器的測速原理是什么？對擋光片而言，是否越窄，速度越精確？1、光電門傳感器的測速原理是什么？對擋光片而言，是否越窄，速度越精確？2、平均速度和瞬時速度分別涉及哪些物理思想？1、下面關于瞬時速度和平均速度的說法正確的是（）（多選）若物體在某段時間內任一時刻的瞬時速度都等于零，則它在這段時間內的平均速度一定等于零若物體在某段時間內的平均速度等于零，則它在這段時間內任一時刻的瞬時速度一定都等于零勻速直線運動中，物體在任意一段時間內的平均速度都等于它任一時刻的瞬時速度變速直線運動中，物體在任意一段時間內的平均速度一定不等于它某一時刻的瞬時速度【難度】★【答案】AC【解析】若物體在某段時間內任一時刻的瞬時速度都等于零，則物體靜止，平均速度等于零，A選項對；勻速直線運動的速度恒定不變，任一時刻的瞬時速度都相等，都等于任意一段時間內的平均速度，C選項對；物體在某段時間內的平均速度等于零，但任一時刻瞬時速度不一定都為零．若物體做圓周運動一周，平均速度為零，任一時刻的瞬時速度不為零，B選項錯；變速直線運動的速度在不斷變化，某一時刻的瞬時速度完全有可能等于某段時間內的平均速度，D選項錯.2、如圖所示，小明騎自行車由靜止沿直線運動，他在第1s內、第2s內、第3s內、第4s內通過的位移分別為1m、2m、3m、4m,貝（）（多選）他在第4s末的瞬時速度為4m/s他在第2s內的平均速度為2m/s他在4s內的平均速度為2.5m/s他在1s末的瞬時速度為1m/s【難度】★★答案】BC【解析】小明騎自行車的運動不是勻變速直線運動，故不能利用題中條件求他第1s末和第4s末的瞬時速度，故A、D項錯誤；由平均速度公式*=心可求他在第2s內的平均速度v1=2m/s，在4s1＋2＋3＋4內的平均速度v2=4=2.5m/s,故B、C項正確。3、閃電博爾特在2012年的倫敦奧運會上，在男子100米、200米的決賽中分別以9.63s和19.32s的成績成功衛(wèi)冕，獲得兩枚金牌，關于他在這兩次決賽中運動情況，下列說法正確的是200nijfi道化、D段｝。200m決賽的位移是200nijfi道化、D段｝。200m決賽的平均速度約為10.35m/s100m決賽的平均速度約為10.38m/s100m決賽的最大速度約為20.76m/s【難度】★★答案】C【解析】標準田徑場上的跑道如圖所示，平均速度即為位移與時間的比值，故A、B選項錯誤，C選項正確；比賽過程中是變速運動，其最大速度無法確定，故D選項錯誤。214、一輛汽車沿平直公路以速度V］行駛了3的路程，接著又以速度v2=20km/h行駛完剩余3的路程,2如果汽車全程的平均速度為28km/h,那么汽車在前亍路程內速度的大小是（）A.25km/hB.34km/hC.35km/hD.38km/h【難度】★★【答案】C【解析】設全程的路程為s,由平均速度公式可以計算出汽車行駛全程和行駛后I的路程所用時間分2323s_斗―丄V—+—1t1105TOC\o"1-5"\h\z3s23s3s22820—105'所以別為t—V，t2—V2——，則行駛前3路程所用時間為，t,—t-t2—V-—2820—105'所以vv2v2vv2—35km/h，選項C正確。6、甲、乙兩人同時由相同位置A沿直線運動到同一位置B,甲先以速度v1勻速運動了一半路程，然后以速度v2勻速走完了剩下的后一半路程；乙在由A地運動到B地的過程中，前一半時間內運動速度為V］,后一半時間內乙的運動速度為v2,若v1<v2，貝y甲與乙相比較（）甲先到達B地乙先到達B地只要V］、v2取值合適，甲、乙兩人可以同時到達D?以上情況都有可能【難度】★★【答案】B【解析】選B設AB兩地相距s,則t甲一總+總，所以"V甲—產—弓冬,甲2v12V2甲訂V1+V2

設乙從A—B經歷時間為t,則v丄丄1vi2+v設乙從A—B經歷時間為t,則v丄丄1vi2+v22v1+v2—2，v所以乙（V1+v2）2=4viv2由于（V]+v2）2—4v1v2=（v1—v2）2>0,所以v>v，所以由v=7得t<t，即乙先到達B地，應選Bo乙甲t乙甲7、一汽車在一直線上運動，第一秒內通過5m,第二秒內通過10m,第三秒內通過20m,第四秒內通過