20192020新教材魯科物理必修一新突破講義第1章第3節(jié)速度

第3節(jié)速度【學(xué)習(xí)素養(yǎng)·明目標(biāo)】物理觀念：1.理解速度的概念，知道速度是矢量.2.理解平均速度和瞬時(shí)速度的區(qū)別，知道速率的概念.3.會(huì)用平均速度公式進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算．科學(xué)思維：1.通過(guò)速度概念的定義，體會(huì)用比值法定義物理量的方法.2.體會(huì)瞬時(shí)速度概念的極限思想方法．一、平均速度1．定義：物體運(yùn)動(dòng)的位移與所用時(shí)間之比，通常用eq\o(v,\s\up6(－))表示，則eq\o(v,\s\up6(－))＝eq\f(s,t).2．物理意義：大致描述一段時(shí)間內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)的快慢和方向．3．單位：在國(guó)際單位制中是m/s.常用單位還有km/h，1m/s＝3.64．方向：平均速度是矢量，既有大小又有方向，其方向與位移的方向相同．二、瞬時(shí)速度1．定義：物體在某時(shí)刻或某位置的速度．瞬時(shí)速度的大小叫瞬時(shí)速率，簡(jiǎn)稱速率．2．物理意義：準(zhǔn)確描述物體在某時(shí)刻或某位置的運(yùn)動(dòng)快慢和方向．3．方向：瞬時(shí)速度是矢量，既有大小又有方向．其方向與物體運(yùn)動(dòng)方向相同．4．瞬時(shí)速度的測(cè)量(1)原理：用很短時(shí)間內(nèi)的平均速度大小近似作為瞬時(shí)速率．(2)方法①光電門法：用光電門實(shí)驗(yàn)裝置可測(cè)物體在極短時(shí)間內(nèi)的平均速度，認(rèn)為它就是測(cè)得的瞬時(shí)速度．②速度計(jì)法：用速度計(jì)可直接讀出物體在某一時(shí)刻或某一位置的瞬時(shí)速度的大?。?．思考判斷(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)勻速直線運(yùn)動(dòng)的平均速度等于瞬時(shí)速度．(√)(2)瞬時(shí)速度和平均速度都可以精確描述變速運(yùn)動(dòng)．(×)(3)瞬時(shí)速度的大小叫瞬時(shí)速率，平均速度的大小叫平均速率．(×)(4)瞬時(shí)速度是運(yùn)動(dòng)時(shí)間Δt→0時(shí)的平均速度．(√)(5)物體的平均速度為零，則物體一定處于靜止?fàn)顟B(tài)．(×)(6)子彈以速度v從槍口射出，v指瞬時(shí)速度．(√)2．(多選)下列描述的幾個(gè)速度中，屬于瞬時(shí)速度的是()A．子彈以790m/s的速度擊中目標(biāo)B．信號(hào)沿動(dòng)物神經(jīng)傳播的速度大約為10m/sC．汽車上速度計(jì)的示數(shù)為80km/hD．臺(tái)風(fēng)以13m/s的速度向東北方向移動(dòng)AC[790m/s是擊中目標(biāo)時(shí)刻的瞬時(shí)速度；信號(hào)以10m/s的速度沿動(dòng)物神經(jīng)傳播是在一個(gè)過(guò)程內(nèi)的平均速度；汽車速度計(jì)上顯示的是瞬時(shí)速度；臺(tái)風(fēng)移動(dòng)過(guò)程中速度的變化是很大的，13m3．氣象部門預(yù)報(bào)，某強(qiáng)臺(tái)風(fēng)登陸某地時(shí)持續(xù)風(fēng)速235km/h，中心最大風(fēng)速達(dá)到314A．平均速度，瞬時(shí)速度 B．瞬時(shí)速度，平均速度C．平均速度，平均速度 D．瞬時(shí)速度，瞬時(shí)速度A[平均速度對(duì)應(yīng)的是一段時(shí)間或一段位移，而瞬時(shí)速度對(duì)應(yīng)的是某時(shí)刻或某位置，由“持續(xù)”知，235km/h指的是一段時(shí)間的平均速度，314km/h是指瞬時(shí)速度，4．從甲地到乙地的高速公路全程是197km，一輛客車8點(diǎn)從甲地開(kāi)上高速公路，10點(diǎn)到達(dá)乙地，途中曾在一高速公路服務(wù)區(qū)休息10min，這輛客車從甲地到乙地的平均車速是()A．98.5km/h B．C．107km/h D．A[由于客車在2小時(shí)內(nèi)經(jīng)過(guò)的路程是197km，故平均速率v＝eq\f(s,t)＝eq\f(197,2)km/h＝98.5km/h，A正確．]平均速度和瞬時(shí)速度平均速度與瞬時(shí)速度的區(qū)別與聯(lián)系物理量平均速度瞬時(shí)速度區(qū)別反映一段時(shí)間內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)的平均快慢程度反映物體在某個(gè)時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)情況與一段時(shí)間(或一段位移)相對(duì)應(yīng)與某時(shí)刻(或某位置)相對(duì)應(yīng)其方向與一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移方向相同，與物體運(yùn)動(dòng)的方向不一定相同其方向與該時(shí)刻物體運(yùn)動(dòng)的方向相同聯(lián)系(1)當(dāng)位移足夠小或時(shí)間足夠短時(shí)，可以認(rèn)為瞬時(shí)速度等于平均速度(2)勻速直線運(yùn)動(dòng)中，平均速度和瞬時(shí)速度相等(3)當(dāng)物體做單向直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，平均速度和瞬時(shí)速度的方向相同【例1】三個(gè)質(zhì)點(diǎn)A、B、C的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，三個(gè)質(zhì)點(diǎn)同時(shí)從N點(diǎn)出發(fā)，同時(shí)到達(dá)M點(diǎn)，設(shè)無(wú)往返運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是()A．三個(gè)質(zhì)點(diǎn)從N到M的平均速度相同B．三個(gè)質(zhì)點(diǎn)任意時(shí)刻的速度方向都相同C．三個(gè)質(zhì)點(diǎn)從N點(diǎn)出發(fā)到任意時(shí)刻的平均速度都相同D．三個(gè)質(zhì)點(diǎn)從N到M的平均速率相同思路點(diǎn)撥：①“三個(gè)質(zhì)點(diǎn)同時(shí)從N點(diǎn)出發(fā)，同時(shí)到達(dá)M點(diǎn)”說(shuō)明三個(gè)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，位移相同．②“無(wú)往返運(yùn)動(dòng)”說(shuō)明三個(gè)質(zhì)點(diǎn)的路程等于相應(yīng)弧長(zhǎng)或直徑．A[位移與該段時(shí)間的比值叫平均速度．本題中A、B、C三個(gè)質(zhì)點(diǎn)在相同時(shí)間內(nèi)位移相同，大小是MN的長(zhǎng)度，方向是由N指向M，所以它們的平均速度相同，A選項(xiàng)正確．速度是表征質(zhì)點(diǎn)在某瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)快慢和運(yùn)動(dòng)方向的矢量．本題中B質(zhì)點(diǎn)做單向直線運(yùn)動(dòng)，速度方向恒定，A、C兩質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng)，速度方向時(shí)刻在變，B選項(xiàng)錯(cuò)誤．平均速率是描述物體運(yùn)動(dòng)快慢的物理量．規(guī)定物體在Δt時(shí)間內(nèi)通過(guò)的路程Δs與Δt之比為平均速率，即eq\o(v,\s\up6(－))＝eq\f(Δs,Δt).本題中A、C兩質(zhì)點(diǎn)均為曲線運(yùn)動(dòng)，且A、C兩質(zhì)點(diǎn)的平均速率相等，它們均大于B質(zhì)點(diǎn)的平均速率，C、D選項(xiàng)錯(cuò)誤．]計(jì)算平均速度的方法(1)由eq\o(v,\s\up6(－))＝eq\f(Δs,Δt)求出平均速度，平均速度的方向與位移方向相同．(2)若為勻速直線運(yùn)動(dòng)，平均速度等于任一時(shí)刻的瞬時(shí)速度；若Δt非常小，可近似認(rèn)為eq\o(v,\s\up6(－))等于初始時(shí)刻的瞬時(shí)速度．1．下列關(guān)于平均速度和瞬時(shí)速度的說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是()A．平均速度eq\o(v,\s\up6(－))＝eq\f(Δs,Δt)，當(dāng)Δt足夠小時(shí)，該式可表示某時(shí)刻的瞬時(shí)速度B．勻速直線運(yùn)動(dòng)的平均速度等于瞬時(shí)速度C．瞬時(shí)速度和平均速度都可以精確描述變速運(yùn)動(dòng)D．只有瞬時(shí)速度可以精確描述變速運(yùn)動(dòng)C[平均速度只能粗略描述變速運(yùn)動(dòng)，而瞬時(shí)速度可以精確描述變速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確；當(dāng)Δt足夠小時(shí)，速度的變化很小，此時(shí)用eq\f(Δs,Δt)表示某時(shí)刻的瞬時(shí)速度，選項(xiàng)A正確；勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度不變，故平均速度等于瞬時(shí)速度，選項(xiàng)B正確．故選C.]2．如圖所示，小明騎自行車由靜止沿直線運(yùn)動(dòng)，他在第1s內(nèi)、第2s內(nèi)、第3s內(nèi)、第4s內(nèi)通過(guò)的位移分別為1m、2m、3m、4m，則()A．他4s末的瞬時(shí)速度為4m/sB．他第2s內(nèi)的平均速度為1.5m/sC．他4s內(nèi)的平均速度為2.5m/sD．他1s末的速度為1m/sC[自行車速度是逐漸增大的，無(wú)法確定它的瞬時(shí)速度，只能求出平均速度，第2s內(nèi)平均速度為eq\f(2,1)m/s＝2m/s；4s內(nèi)平均速度v＝eq\f(1＋2＋3＋4,4)m/s＝2.5m/s.]平均速度和平均速率平均速度與平均速率的區(qū)別與聯(lián)系物理量平均速度平均速率區(qū)別定義平均速度＝eq\f(位移,時(shí)間)平均速率＝eq\f(路程,時(shí)間)矢量性矢量，有方向標(biāo)量，無(wú)方向聯(lián)系(1)都是描述物體運(yùn)動(dòng)情況的物理量(2)平均速度的大小一般不等于平均速率．當(dāng)位移的大小等于路程時(shí)，即物體做單向直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，平均速度的大小才等于平均速率【例2】在倫敦奧運(yùn)會(huì)上，“世界飛人”博爾特分別以9秒63和19秒32的成績(jī)奪得男子100m和200m的冠軍，繼北京奧運(yùn)會(huì)后再次蟬聯(lián)雙冠王，下列說(shuō)法不正確的是()A．博爾特在百米比賽中的平均速度是10.38m/sB．博爾特在百米比賽中的平均速率是10.38m/sC．博爾特在200米比賽中的平均速度是10.35m/sD．博爾特在200米比賽中的平均速率是10.35m/s審題指導(dǎo)：第一步：抓關(guān)鍵點(diǎn)關(guān)鍵點(diǎn)獲取信息100m比賽跑道是直線，位移大?。铰烦蹋?00m200m比賽跑道一部分為彎道，位移大小<路程＝200m第二步：找突破口平均速度＝eq\f(位移,時(shí)間)，平均速率＝eq\f(路程,時(shí)間)C[100m比賽中，位移大小和路程都等于100m，平均速度大小和平均速率相等，即v1＝eq\f(100,9.63)m/s＝10.38m/s，故A、B對(duì)；在200m比賽中，路程是200m，位移小于200m，故平均速率v2＝eq\f(20,19.32)m/s＝10.35m/s，且大于平均速度的大小，故C錯(cuò)，D對(duì)1物體做變速運(yùn)動(dòng)時(shí)，在不同階段上的平均速度一般不同，因此在求平均速度時(shí)一定要明確所求的是哪一個(gè)時(shí)間段內(nèi)的平均速度，要緊扣平均速度的定義.2注意平均速度與平均速率的區(qū)別.3.(多選)在一次室內(nèi)田徑賽期間，有三位運(yùn)動(dòng)員A、B、C從所住地M出發(fā)到賽場(chǎng)N.他們選擇了三個(gè)不同的路徑同時(shí)出發(fā)，最后同時(shí)到達(dá)賽場(chǎng)，如圖所示，則下列說(shuō)法中正確的是()A．三個(gè)運(yùn)動(dòng)員從M點(diǎn)到N點(diǎn)的平均速度相同B．三個(gè)運(yùn)動(dòng)員到達(dá)N點(diǎn)時(shí)瞬時(shí)速度相同C．三個(gè)運(yùn)動(dòng)員從M點(diǎn)到N點(diǎn)的平均速率相同D．B運(yùn)動(dòng)員從M到N的平均速度方向與任意時(shí)刻的瞬時(shí)速度的方向相同AD[三個(gè)運(yùn)動(dòng)員從同一地點(diǎn)同時(shí)出發(fā)沿不同路線到達(dá)同一地點(diǎn)，位移相同，所用時(shí)間相同，故平均速度相同，A正確．三個(gè)運(yùn)動(dòng)員的路程不同，故平均速率不同，C錯(cuò)誤．無(wú)法判斷三個(gè)運(yùn)動(dòng)員誰(shuí)到達(dá)N點(diǎn)的瞬時(shí)速度大，B錯(cuò)誤．B運(yùn)動(dòng)員沿直線運(yùn)動(dòng)，他的速度方向是不變的，D正確．]4．某人騎自行車沿一斜坡從坡底到坡頂，再?gòu)钠马數(shù)狡碌淄狄淮危阎掀聲r(shí)的平均速度大小為4m/s，下坡時(shí)的平均速度大小為6m/sA．10m/s B．5mC．4.8m/s D．0D[此人沿斜坡往返一次的位移為0，由平均速度的定義式eq\x\to(v)＝eq\f(Δs,Δt)可知此人往返一次的平均速度大小是0，故D正確．]1．(多選)下列所說(shuō)的速度中，哪些是瞬時(shí)速度()A．百米賽跑的運(yùn)動(dòng)員以9.5m/s的速度沖過(guò)終點(diǎn)線B．濟(jì)南西—杭州的G51次列車，在滬杭高鐵段時(shí)速由原來(lái)的350km/h降至C．返回地面的太空艙以8m/s的速度落入太平洋D．由于堵車，在隧道內(nèi)的車速僅為1.2m/sAC[9.5m/s是運(yùn)動(dòng)員沖線瞬間的速度，8m/s是太空艙落入太平洋瞬間的速度，對(duì)應(yīng)的都是一個(gè)時(shí)刻，都是瞬時(shí)速度；350km/h、300km/h、2．(多選)對(duì)于瞬時(shí)速度和平均速度的理解，下列說(shuō)法正確的是()A．運(yùn)動(dòng)過(guò)程中某一時(shí)刻瞬時(shí)速度為0，平均速度一定為0B．運(yùn)動(dòng)過(guò)程中某一時(shí)刻瞬時(shí)速度為0，平均速度可以不為0C．瞬時(shí)速度不為0，平均速度一定不為0D．瞬時(shí)速度不為0，平均速度可以為0BD[車輛中途剎車停止后，再啟動(dòng)運(yùn)行的一段時(shí)間內(nèi)平均速度不為0，但停止時(shí)的瞬時(shí)速度為0，A錯(cuò)誤，B正確；物體沿一圓周運(yùn)動(dòng)一圈的過(guò)程中，瞬時(shí)速度不為0，但位移為0，所以平均速度為0，C錯(cuò)誤，D正確．]3．下列說(shuō)法中正確的是()A．在相等的時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移相等則物體一定做勻速直線運(yùn)動(dòng)B．做勻速運(yùn)動(dòng)的物體，在任何一個(gè)時(shí)刻的速度都相等C．如果物體運(yùn)動(dòng)的路程跟所需時(shí)間的比值是一恒量，則該物體的運(yùn)動(dòng)一定是勻速直線運(yùn)動(dòng)D．以上說(shuō)法都不對(duì)B[勻速直線運(yùn)動(dòng)中，在任何相等的時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移相等，且瞬時(shí)速度不變，B正確．]4．物體沿一直線運(yùn)動(dòng)，先以5m/s的速度運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間，接著以2m/s的速度運(yùn)動(dòng)相等的時(shí)間，其整個(gè)過(guò)程的平均速度為v1；若該物體以5m/s的速度運(yùn)動(dòng)一段位移，接著以2m/s的速度運(yùn)動(dòng)相等的位移，其平均速度為