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1.3位置变化快慢的描述 速度 (共36张PPT)
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1.3位置变化快慢的描述—速度 生活和科学研究中经常需要知道物体运动的快慢和方向,你记得初中是怎样描述物体运动的快慢的吗?运动员在比赛中不同时段,运动的快慢一样吗?不一样的,比赛时一般都会经历,起跑、加速、匀速、冲刺、最后减速停下来。 (1)在田径运动会跑步比赛中,看台上的观众是看谁跑在前面,谁就跑得最快,是利用相同的时间比较经过路程的长短来比较运动的快慢; (2)终点裁判是利用运动相同的路程,比较时间的长短来比较物体运动的快慢; (1)在田径运动会跑步比赛中,看台上的观众是看谁跑在前面,谁就跑得最快,是利用相同的时间比较经过路程的长短来比较运动的快慢;(2)终点裁判是利用运动相同的路程,比较时间的长短来比较物体运动的快慢;(3)在运动路程和时间都不同时,我们可以利用二求出速度的大小,通过物体运动的速度来比较他们的快慢。 物理学中用位移与发生这段位移所用时间之比表示物体运动的快慢,这就是速度。速度通常用字母v表示,如果在时间△t内物体的位移是△x,它的速度就可以表示为:一、速度1、定义:位移与发生这个位移所用时间的比值。2、定义式为:注意:这里的速度和初中所学速度的含义不完全相同。讨论:速度的大小与位移成正比对吗?速度的大小与时间成反比对吗? 3、物理意义:描述物体运动的快慢。4、单位:国际单位制为m/s,其它单位:km/h。思考:单位如何换算呢?1m/s=3.6km/h 两人同时从操场主席台位置出发,速度大小都是5m/s,他们的运动情况完全相同吗?一个东一个西,方向不同。5、速度是一个矢量,有大小和方向。大小:单位时间内位移的大小。方向:速度方向就是物体的运动(位移)方向。 思考:全程都是这个速度吗?用这个速度描述他每次跨栏的快慢精确吗?110m栏的比赛中,某人用了11s,那么他的速度是多少?不是的,比赛时一般都会经历,起跑、加速、匀速、冲刺、最后减速停下来。这样描述不精准。为此我们引入平均速度的概念。 二、平均速度和瞬时速度3、物理意义:粗略地描述物体在时间△t内运动的平均快慢程度。1、平均速度定义:物体在某一段时间内运动的平均快慢程度,叫做物体在这段时间(或这段位移)内的平均速度。2、定义式:4、平均速率:平均速度的大小不能叫做平均速率。5、平均速度是矢量方向:也是物体运动(位移)的方向。 平均速度描述物体在一段时间内运动的平均快慢程度及方向。那么,怎样描述物体在某一时刻运动的快慢和方向呢?为了精确描述物体的运动,我们引入瞬时速度。也就是怎么才能精确的描述他每次跨栏时的速度。 可以设想,用由时刻t到t+△t一小段时间内的平均速度来代替时刻t物体的速度,如果△t取得小一些,物体在△t这样一个较小的时间内,运动快慢的差异就不会太大。△t越小,运动快慢的差异越小,当△t非常非常小时,运动快慢的差异可以忽略不计,此时,我们就把叫作物体在t时刻的瞬时速度。 1、瞬时速度的定义:运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度,叫做瞬时速度。3、物理意义:精确地描述物体运动的快慢。方向:这一时刻物体运动(位移)的方向。2、公式:4、瞬时速度是矢量大小:叫速率汽车的速度计显示的是速率。 5、匀速直线运动是瞬时速度保持不变的运动,在匀速直线运动中平均速度和瞬时速度相等。 6、怎么求瞬时速度的大小?①由匀速直线运动中的平均速度等于瞬时速度。②读速度表。 小结1、匀速直线运动:①是速度大小和方向都不变的运动。②是瞬时速度不变的运动。③平均速度等于瞬时速度。2、速度:瞬时速度:平均速度:3、方向:无论什么速度,方向都是物体运动(位移)的方向。 例1:下面描述的几个速度中,属于平均速度的是( )A、子弹以790m/s的速度击中目标B、信号沿动物神经传播的速度大约为10m/sC、汽车上速度计的示数为80km/hD、足球以20m/s的速度飞入球门课堂练习B解析:790m/s是击中目标时刻的瞬时速度;信号沿动物神经传播是在一个过程内的平均速度;汽车速度计上显示的是瞬时速度;足球飞入球门的速度是瞬时速度。 课堂练习例2:汽车从制动到停止共用了5s。这段时间内,汽车每1s前进的距离分别是9m、7m、5m、3m、1m。(1)求汽车前1s、前2s、前3s、前4s和全程的平均速度。在这五个平均速度中,哪一个最接近汽车刚制动时的瞬时速度?它比这个瞬时速度略大些,还是略小些?(2)汽车运动的最后2s的平均速度是多少?解析:(1)根据平均速度的定义式求出汽车前1s、前2s、前3s、前4s和全程的平均速度。前1s内的平均速度最接近关闭油门时的瞬时速度。(2)根据平均速度的定义式求出最后1s内的平均速度。汽车最终停止,末速度为零。 解:(1)汽车在前1s内的平均速度每秒前进的距离记为:x1=9m,x2=7m,x3=5m,x4=3m,x5=1m。汽车在前2s内的平均速度汽车在前3s内的平均速度 汽车在前4s内的平均速度汽车在全程的平均速度这个五个平均速度中,前1s内的平均速度最接近关闭油门时的瞬时速度。它比这个瞬时速度略小。(2)汽车在最后1s内的平均速度汽车末速度为零。 三、测量纸带的平均速度和瞬时速度测量平均速度我们知道,用手拉通过打点计时器的纸带时,纸带运动确定时间内的位移就被记录下来,据此可以计算纸带运动的速度。图1.3-2是打点计时器打出的一条纸带示意图。若想计算实验时运动纸带在D、G两点的平均速度,只需测出D、G间的位移△x和所用时间△t,就可以算出平均速度: 图1.3-2计算每隔01s的平均速度纸带示意图请根据上述方法,计算上节实验中运动的纸带某些点间的平均速度。用直尺量打点计时器每0.02s打一个点,DG间有5个间隔。 每隔0.1s(或更短)计算一次平均速度。1.在图1.3-2中选取纸带上一点为起始点0,后面每5个点取一个计数点,分别用数字1,2,3,...标出这些计数点;2.测量各计数点到起始点0的距离x,记录在表1中;3.计算两相邻计数点间的位移△x,同时记录对应的时间△t;4.根据△x和△t计算纸带在相邻计数点间的平均速度v。表1手拉纸带的位移和平均速度位置01234...x/m/m/s/(m/s) 测量瞬时速度如何测量运动物体在某一时刻或某一位置(例如图1.3-2中E点)的瞬时速度。的瞬时速度?我们可以这样考虑:E点在D、G两点之间,D、G两点间的平均速度也可以求出。如果不要求很精确,用这个平均速度粗略地代表E点的瞬时速度,也未尝不可,如果把包含E点在内的间隔取得小一些,例如取图1.3-3中的DF线段,那么经过D、F两点所用的时间就会变短,用两点间位移△x和时间△t算出的平均速度代表纸带在E点瞬时速度,就会精确一些。D、F两点离E点越近,算出的平均速度越接近E点的瞬时速度。用无限逼近的办法,很短的位移可以看成匀速直线运动,则有平均速度等于瞬时速度。图1.3-3计算每隔0.06s的平均速度纸带示意图 原理:用无限逼近的办法,很短的位移可以看成匀速直线运动,则有平均速度等于瞬时速度。图1.3-3计算每隔0.06s的平均速度纸带示意图D、F两点间的距离过小,测量误差会增大。所以实际测量过程中要根据需要及所用仪器的情况,在要测量的点附近选取合适的位移和时间。请考虑此实验中产生误差的原因。 请根据上述测量瞬时速度的方法,计算上节实验中纸带上各级计数点的瞬时速度。每隔0.06s计算一次速度。1.从纸带起始点0算起,后面每3个点取一个计数点;2.测量各计数点到起始点0的距离x,记录在表2中;3.计算两相邻计数点间的位移△x,同时记录对应的时间△t;4.根据△x和△t算出的速度值就可以代表在△x这一区间内任意一点的瞬时速度。将算出的各计数点的速度值记录在表2中位置01234...x/m/m/s/(m/s)表2手拉纸带各计数点的瞬时速度 课堂练习例3:把纸带的下端固定在重物上,纸带穿过打点计时器,上端用手提着。接通电源后将纸带释放,重物便拉着纸带下落,纸带被打出一系列点,其中有一段如图所示。(1)图中所示的纸带,哪端与重物相连?(2)怎样计算在纸带上打A点时重物的瞬时速度?说出你的理由。(1)因为打点计时器每隔0.02s打一个点,时间间隔是定值;重物拖动纸带下落的运动过程中,速度越来越快,所以相等时间内运动的位移越来越大。所以图中纸带左端先开始运动;(2)依据中时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度,那么打A点时重物的瞬时速度即为以A为中时刻的平均速度;分析: 物体运动的速度随时间变化的情况可以用图来直观表示。以时间t横轴,速度v为纵轴,坐标中的图像为速度—时间图像或v-t图像。四、速度—时间图像最后用平滑的曲线连接。从这些点大致可以看出纸带运动速度的变化规律。 由速度时间——图像可以看出速度的变化规律。 v40030020010005101520t/s②③④①⑤①直线表示物体静止。③平行于t轴的直线表示物体做匀速直线运动。②直线表示物体做匀加速直线运动。两图象的交点代表两物体速度相同。④直线表示物体做匀减速直线运动。⑤直线表示物体做匀减速直线运动,且在t=5s时,图线越过时间轴,运动方向发生改变。由速度时间——图像可以看出速度的变化规律。 例4:甲、乙两物体沿某一直线运动的v-t图像,至少从以下三个方面分别说明它们的速度是怎样变化的。(1)物体是从静止开始运动还是具有一定的初速度?(2)速度的大小变化吗?是加速还是减速?(3)运动的方向是否变化?课堂练习分析:(1)物体在t=0s时的速度即为初速度,所以甲物体有一定的初速度,乙物体初速度为0。(2)在速度图像中,纵坐标的大小表示速度的大小。所以:甲物体的速度大小不变(匀速),乙物体匀加速、匀速、最后匀减速运动。(3)在速度图像中,纵坐标的正、负表示速度的方向。甲、乙物体运动方向都不改变,图线没有越过时间轴。 拓展学习借助传感器用计算机测速度(阅读)随着信息技术的发展,中学物理的实验手段也在不断进步。用“运动传感器”把物体在木板上或导轨上运动的位移、时间转换成电信号,经过计算机的运算,可以立刻在荧光屏上显示物体运动的速度,甚至能在几秒内自动绘出运动的v-t图象。这样,同学们就可以减少重复性操作,用更多的时间和精力对物理过程分析。 物理学中用位移与发生这段位移所用时间之比表示物体运动的快慢,这就是速度。一、速度1、定义:位移与发生这个位移所用时间的比值。2、定义式为:注意:这里的速度和初中所学速度的含义不完全相同。3、物理意义:描述物体运动的快慢。4、单位:国际单位制为m/s,其它单位:km/h。1m/s=3.6km/h5、速度是一个矢量,有大小和方向。大小:单位时间内位移的大小。方向:速度方向就是物体的运动(位移)方向。 二、平均速度和瞬时速度3、物理意义:粗略地描述物体在时间△t内运动的平均快慢程度。1、平均速度定义:物体在某一段时间内运动的平均快慢程度,叫做物体在这段时间(或这段位移)内的平均速度。2、定义式:4、平均速率:平均速度的大小不能叫做平均速率。5、平均速度是矢量方向:也是物体运动(位移)的方向。6、瞬时速度的定义:运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度,叫做瞬时速度。7、公式: 8、物理意义:精确地描述物体运动的快慢。方向:这一时刻物体运动(位移)的方向。9、瞬时速度是矢量,大小:叫速率.10、怎么求瞬时速度的大小?①由匀速直线运动中的平均速度等于瞬时速度。②读速度表。汽车的速度计显示的是速率。11、匀速直线运动:①是速度大小和方向都不变的运动。②是瞬时速度不变的运动。③平均速度等于瞬时速度。12、方向:无论什么速度,方向都是物体运动(位移)的方向。三、测量纸带的平均速度和瞬时速度原理:用无限逼近的办法,很短的位移可以看成匀速直线运动,则有平均速度等于瞬时速度。 四、速度—时间图像由速度时间——图像可以看出速度的变化规律。①直线表示物体静止。③平行于t轴的直线表示物体做匀速直线运动。②直线表示物体做匀加速直线运动。两图象的交点代表两物体速度相同。④直线表示物体做匀减速直线运动。⑤直线表示物体做匀减速直线运动,且在t=5s时,图线越过时间轴,运动方向发生改变。
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