运动快慢的描述—速度
三维目标【知识目标】
1.理解速度的概念,知道速度是表示物体运动快慢的物理量,知道速度的定义.
2.知道速度是矢量,知道速度的单位、符号和读法.了解生活实际中的某些直线运动的速度大小数据.
3.理解平均速度的概念,知道平均速度的定义式,会用平均速度的公式解答有关的问题.
4.知道瞬时速度的概念及意义,知道瞬时速度与平均速度的区别和联系.
5.知道速度和速率以及它们的区别.
【能力目标】
1.运用平均速度的定义,把变速直线运动等效成匀速直线运动处理,从而渗透物理学的重要研究方法等效的方法.
2.培养迁移类推能力
【情意目标】
1.通过解决一些问题,而向复杂问题过渡,使学生养成一种良好的学习方法.
2.通过师生平等的情感交流,培养学生的审美情感.
【教学方法】
1.通过例题和实例引导学生分析如何辨别快慢.
2.通过讨论来加深对概念的理解.
【教学重点】速度,平均速度,瞬时速度的概念及区别.
【教学难点】
1.怎样由速度引出平均速度及怎样由平均速度引出瞬时速度.
2.瞬时速度与平均速度之间有什么区别和联系及在运动中瞬时速度是怎样确定的.
采用物理学中的重要研究方法 等效方法(即用已知运动来研究未知运动,用简单运动来研究复杂运动的一种研究方法)来理解平均速度和瞬时速度.
【师生互动活动设计】
1.教师通过举例,让学生自己归纳比较快慢的两种形式.
2.通过实例的计算,得出规律性的结论,即单位时间内的位移大小.
3.教师讲解平均速度和瞬时速度的意义.
【教学过程】
初始位置/m 经过时间/s 末了位置/m
A.自行车沿平直道路行驶 0 20 100
B.公共汽车沿平直道路行驶 0 10 100
C.火车沿平直轨道行驶 500 30 1250
D.飞机在天空直线飞行 500 10 2500
问题1:比较A和B谁运动的快,为什么?
问题2:比较B和D谁运动的快,为什么?
结论:比较物体运动的快慢,可以有两种方法:
1)一种是在位移相同的情况下,比较所用时间的长短,时间短的物体运动快,时间长的物体运动慢;
2)另一种是在时间相同的情况下,比较位移的大小,位移大的物体运动得快,位移小的物体运动得慢;
问题3:比较B和C谁运动的快,为什么?
一.速度
1.定义:位移 跟发生这段位移所用时间 的比值,用v表示.
2.物理意义:速度是表示运动快慢的物理量,
2.定义式: .
3.单位:国际单位:m/s(或m·s-1)
常用单位:km/h(或km·h-1)、cm/s(或cm·s-1).
4.方向:与物体运动方向相同.
说明:速度有大小和方向,是矢量
二.平均速度和瞬时速度
如果物体做变速直线运动,在相等的时间里位移是否都相等?那速度还是否是恒定的?那又如何描述物体运动的快慢呢?
问题:百米运动员,10s时间里跑完100m,那么他1s平均跑多少呢?
回答:每秒平均跑10m。
百米运动员是否是在每秒内都跑10m呢?
答:否。
说明:对于百米运动员,谁也说不来他在哪1秒破了10米,有的1秒钟跑10米多,有的1秒钟跑不到10米,但当我们只需要粗略了解运动员在100m内的总体快慢,而不关心其在各时刻运动快慢时,就可以把它等效于运动员自始至终用10m/s的速度匀速跑完全程。此时的速度就称为平均速度。所以在变速运动中就用这平均速度来粗略表示其快慢程度。
1.平均速度
1)定义:在变速直线运动中,运动物体的位移和所用时间的比值,叫做这段时间(或这段位移)的平均速度,用 表示.
2)说明:
a.平均速度只能粗略表示其快慢程度。表示的是物体在t时间内的平均快慢程度。这实际上是把变速直线运动粗略地看成是匀速运动来处理.
b.这是物理学中的重要研究方法——等效方法,即用已知运动研究未知运动,用简单运动研究复杂运动的一种研究方法.
问题8:百米赛跑运动员的这个 =10m/s代表这100米内(或10秒内)的平均速度,是否是说明他在前50米的平均速度或后50米内或其他某段的平均速度也一定是10m/s?
c.平均速度只是对运动物体在某一段时间内(或某一段位移内)而言的,对同一运动物体,在不同的过程,它的平均速度可能是不同的,因此,平均速度必须指明“哪段时间”或“哪段位移”的.
d.平均速度只能粗略地描述一段时间(或一段位移)内的总体快慢,这就是“平均速度”与匀速直线运动“速度”的根本区别.
e.平均速度不是各段运动速度的平均值,必须根据平均速度的定义来求解。
2.瞬时速度
(1)定义:运动物体经过某一时刻(或某一位置)的速度,叫做此时刻(或此位置)的瞬时速度.
(2)意义:反映物体在某一时刻(或经某一位置)时运动的快慢,它能精确地描述变速运动的快慢。平均速度只能粗略地描述变速运动.
(3)对瞬时速度的理解:瞬时速度是在运动时间 时的平均速度,即平均速度 在 时的极限就是某一时刻(或某一位置)的瞬时速度。
(4)瞬时速度的方向:瞬时速度是矢量,在直线运动中,瞬时速度的方向与物体经过某一位置时的运动方向相同,(若是曲线运动,瞬时速度的方向是轨迹上物体所在点的切线方向(与轨迹在该点的延伸方向一致))
三.速率:
1. 瞬时速率
1)定义:瞬时速度的大小叫瞬时速率,简称速率。
2) 瞬时速率的测量:技术上通常用速度计来测量瞬时速率。
2.平均速率:
瞬时速度的大小是瞬时速率,那平均速度的大小是否也可以叫平均速率呢?(NO)其实我们初中所学的速度也不是没有意义的,我们给了他一个新的名字平均速率。
1)定义:路程与发生这段路程所用时间的比值。
2)速率是标量。
3)注意:平均速率不是平均速度的大小。
【例题1】一个做直线运动的物体,某时刻速度是10m/s,那么这个物体 ( )
A. 在这一时刻之前0.1s内位移一定是1m
B. 在这一时刻之后1s内位移一定是10m
C. 在这一时刻起10s内位移可能是50m
D. 如果从这一时刻起开始匀速运动,那么它继续通过1000m路程所需时间一定是100s
【解析】某时刻速度是10m/s指的是该时刻的瞬时速度,不能说物体从此时起以后运动的快慢情况,以后做直线运动或匀变速直线运动,或非匀变速直线运动均可能。所以选项A、B均错。如果从某时刻(速度为10m/s)起质点做非匀变速直线运动,从这一时刻起以后的10s内位移可能为50m,所以选项C正确,如果从这一时刻起物体做匀速直线运动,那么经过1000m路程所需时间t=100s。正确选项是C、D。
【例2】一物体沿直线运动,先以3m/s的速度运动60m,又以2m/s的速度继续向前运动60m,物体在整个运动过程中平均速度是多少?
【解析】根据平均速度的定义公式 ,s为总位移,t为总时间,等于前一段位移与后一段位移所用时间之和。
全过程的位移s=120m
物体在前一段位移用的时间为
后段位移用的时间为
整个过程的用的总时间为t=t1+t2=50s
整个过程的平均速度 m/s=2.4m/s
*注意:全过程的平均速度只能由全过程的总位移与通过全路程所用的总时间的比值得出。如果用求速度的平均值去做 =2.5m/s这样得出的结果是错误的。可见,平均速度概念与速度的平均值概念是不完全相同的。
【巩固练习】
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