13第三节 运动快慢与方向的描述 速度.docx
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13第三节运动快慢与方向的描述速度
运动快慢与方向的描述-----速度
【课前预习案】
1、预习目标
了解平均速度、瞬时速度的概念,能看懂速度----时间图像。
2、预习内容
⑴平均速度:
平均速度可以描述一段时间物体运动的快慢和方向,平均速度是指运动物体的与发生这段位移所用的比值。
平均速度是矢量。
⑵瞬时速度:
1、描述运动物体在某一时刻(或经过某一位置时)运动方向和运动快慢的物理量称为简称速度。
2、瞬时速度的大小称为简称速度。
⑶速度---时间图像
当物体做直线运动时,为了用图像表示物体的速度随时间的变化关系,可建立平面直角坐标系,纵坐标表示,横坐标表示
【课内探究案】
【教学设计思想】
本节教学内容基本特点:
教材进一步说明如何用坐标和坐标系来表示质点的位置和位移,为速度概念的引入打下了伏笔。
教材重点是速度,从平均速度过渡到瞬时速度。
最后说明速度的应用。
本节教学内容在章或单元中地位和作用:
速度从知识点上来说是本章的重点知识之一,其中瞬时速度是本章的难点。
从本章各部分的联系上它又起着承上启下的作用,将位移和时间以及加速度和时间等有机地联系在一起。
在日常生活中速度与生活联系紧密,对它的理解从小范围讲,将会对位移和加速度的理解大有好处;从大的范围讲,将影响到对运动学乃至动力学的学习。
本节主要采用的教学方法及教学用具:
讲授式、启发式和合作式教学方法。
采用视频、秒表和PPT.
对关键环节处理方法:
1.鉴于速度的概念是高中物理中第一次向学生介绍用比值定义物理量的方法,教材的讲述比较详细,通过两种通俗的比较运动快慢的方法,过渡到一个统一标准,自然地给出比值法定义速度.
2.将初高中所学的速度由学生自主加以区分,为学生以后易混淆的概念扫清障碍。
3.对平均速度和瞬时速度的讲述以及极限法的初步渗透也就非常便于学生的接受,且适时给出了速率的概念.
4.最后给出了几种实际生活中有关物体的速度测试让学生主动参与并得出结论,这对学生的接受和提起兴趣都有极大的好处。
【教学目标】
(一)知识与技能
1、理解平均速度的概念:
知道平均速度是粗略描述变速运动的快慢的物理量.理解平均速度的定义,知道在不同的时间内或不同的位移上的平均速度一般是不同的.会用平均速度的公式解答有关的问题.
2、理解瞬时速度的概念:
知道瞬时速度是精确描述变速运动快慢和方向的物理量.知道瞬时速度是物体在某一时刻的速度或在某一位置时的速度.理解用比值法定义物理量的方法.
(二)过程与方法
通过与实际相联系引入平均速度,从平均速度建立到瞬时速度的概念.
(三)情感态度与价值观
理解比值法是一种科学的方法,初步了解变化率在描述各种变化过程中起着非常重要的作用.
【教学重点】
速度的概念,平均速度,瞬时速度的理解.
【教学难点】
1.瞬时速度概念的引入。
2.会在具体问题中区别平均速度和瞬时速度。
【教学内容与变化】
1.旧教材的平均速度是v=s/t,而课标教材中为v=x/t.
2.课标教材中突出了变化率的概念,为a=v/t也是变化率的理解做出帮助.明确渗透变化率在描述各种变化过程中起着非常重要的作用.
3.突出了联系实际的方法引入概念,使知识有一种亲切感和可触及感.在学生有欲望主动学习的基础上,给出本节课中内容与生活中速度的区别.
新授课:
上节课我们知道物理量之间的关系可以用公式表示,也可以用图像表示。
本节课我们就从公式的角度来研究一下位移与时间之间的关系。
我们将在任意相等时间里的位移相等的运动叫做匀速直线运动;在相等时间里位移不等的运动叫做变速直线运动(启发学生)所谓匀速与变速究竟是什么物理量起决定性作用呢?
(学生回答)让学生参与速度的定义过程)配合一些多媒体资料加深理解和巩固.让同学体会,介绍一种运动要抓住其本质,本质应是相对不变的,位移是变化的,时间是变化的,观察位移与时间的比值,此比值是不变的.分析比值的含义,由此得到速度的定义.
1.多媒体投影展示或实例分析并讨论:
如果有一辆轿车和卡车,轿车1h行驶了100km,一辆卡车1h行驶70km,那么哪辆车快呢?
2.谈话引入:
提问:
运动会上,比较哪位运动员跑的快,用什么方法?
学生:
同样长短的位移,看谁用的时间少。
提问:
如果运动的时间相等,又如何比较快慢呢?
学生:
那比较谁通过的位移大。
老师:
那运动物体所走的位移,所用的时间都不一样,又如何比较其快慢呢?
学生:
单位时间内的位移来比较,就找到了比较的统一标准。
老师:
对,这就是用来表示快慢的物理量——速度,在初中时同学们就接触过这个概念,那同学回忆一下,比较一下有哪些地方有了侧重,有所加深。
根据上面的讨论自然地引出下文。
物体的运动有快有慢,然而单独用位移或时间都无法进行比较其快慢。
那么该如何比较物体的运动快慢呢?
今天这节课我们就来研究一下物体的运动快慢问题----速度。
一、平均速度和瞬时速度:
(一)平均速度:
1、提问:
匀速直线运动的快慢如何粗略地描述?
2、提问:
如何粗略地描述变速直线运动的快慢?
什么叫平均速度?
例:
教师:
百米运动员,10s时间里跑完100m,那么他1s平均跑多少呢?
学生:
每秒平均跑10m。
老师:
对,这就是运动员完成这100m的平均速度。
定义:
运动物体在某段时间内的位移与发生这段位移所用的时间的比值,叫做平均速度。
公式:
性质:
平均速度既有大小又有方向,是矢量。
其方向与一段时间t内发生的位移方向相同。
单位:
m/s,km/h或cm/s.
3、提问:
对于百米运动员,谁也说不定他在哪1秒跑了10米,有的1秒钟跑10米多,有的1秒钟跑不到10米,但它等效于运动员自始至终用10m/s的速度匀速跑完全程。
所以就用这平均速度来粗略表示其快慢程度。
但这个
=10m/s只代表这100米内(或10秒内)的平均速度,而不代表他前50米的平均速度,也不表示后50米或其他某段的平均速度。
也就是说,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.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.
4、练习:
在百米跑的过程中,某运动员10s钟到达终点,观察记录得知,他跑到50m处时,
用时5.5s.经过5s时跑到45m处,分别求全程的平均速度、前半程和后半程的平均速度、
前一半时间和后一半时间的平均速度.
另:
平均速率:
路程跟发生这段路程所用时间的比值。
性质:
标量。
在变速运动中,路程和时间的比是平均速率,如果物体运动轨迹是曲线,或物体作往返直线运动,由于路程的值大于位移的值,所以平均速度与平均速率不仅有矢量与标量的区别,数值上也不相同。
例如汽车环城跑了一圈回到初始位置,位移为零,平均速度为零,而路程不为零,平均速率不为零。
与平均速度的联系:
在单向直线运动中,平均速率等于平均速度的大小。
(二)瞬时速度:
1、引导启发:
某人静止在A位置,与慢走经过A位置,或快跑经过A位置,情况是不同的(运动状态不同),这种不同需要用瞬时速度来描述,第一种情况瞬时速度为零,第二种情况的瞬时速度小于第三种情况的瞬时速度.
2、引导启发:
如图所示,若要知道百米运动员通过60m的速度怎么确定?
方法有:
图2-3
可测他通过此处前10m到后10m这20m的平均速度.
可测他通过此处前1m到后1m这2m的平均速度.
可测他通过此处前0.1m到后0.1m这0.2m的平均速度.
选取的位移间隔(或时间间隔)越短,所求出的平均速度就越能准确地知道运动员通过此位置时的速度.当所取时间足够短,以至于测量仪器已分辨不出速度的变化,运动便可视为匀速,所以物体在某一时刻的瞬时速度等于这一时刻起足够短时间内的平均速度.
定义:
运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度,叫瞬时速度,常简称为速度;瞬时速度的大小叫瞬时速率,有时简称速率。
二、区别平均速度与瞬时速度:
1、实例(如练习与评价中第2题)分析两种速度,引导学生体会根据不同的需要采用不同的方法.
2、讨论:
得出直线或曲线的斜率如何表示两种速度.
(学生利用合作式学习方法进行学法活动)
问题1速度的矢量性速度不仅有大小,而且有方向。
无论是速度的大小变化,还是方向变化,速度都发生了变化。
比如曲线运动中,速度方向时刻变化,不管大小是否变化,速度都一定变化!
问题2平均速度和瞬时速度平均速度是过程量,瞬时速度是状态量;瞬时速度能
精确描述物体的运动快慢。
瞬时速度是平均速度在Δt→0时的极限!
对于匀速直线运动,平均速度和瞬时速度是的。
问题3平均速度和速度的平均值平均速度
=;速度平均值v=在变速直线运动中,二者一般!
问题4平均速度和平均速率平均速率是路程和所用时间的比值,是标量。
平均速
度的大小一般和平均速率不相等,只有当物体作运动时才相等。
三、例题(师生互动)
[例1]骑自行车的人沿直线以速度v行进了三分之二的路程,接着以5m/s的速度跑完其余三分之一的路程。
若全程的平均速度为3m/s,则v是多少?
[析与拨]
(1)求解平均速度一般由定义求解;
(2)平均速度的大小与所取的时间间隔(或位移)有关,条件不同,结果也不同,要紧扣定义!
[例2]短跑运动员在100m竟赛中,测得他5s末的速度为10.4m/s,10s末到达终点的速度是10.2m/s,则运动员在这100m中的平均速度为多大?
[析与拨]紧扣定义,排除干扰,认真运算,迅速求解。
四、小结
1、速度的概念及物理意义;
2、平均速度的概念及物理意义;
3、瞬时速度的概念及物理意义;
4、速度的大小称为速率。
拓展:
本节课中的速度与实际生活联系紧密,那么请你想办法测量下列物体运动时的平均速率:
1、人走路时的情况.
2、人骑自行车时的情况.
3、某人在运动会上400m跑时的情况.
4、公共汽车运行时的情况.
并强调:
平均速率的概念及其与平均速度的区别.说明并使学生意识到生活中的很多领域都与速度密不可分。
体育、交通更是与速度紧紧联系在一起.
【课后练习案】
1.下列关于速度的说法正确的是( )
A.速度是描述物体位置变化的物理量
B.速度是描述物体位置变化大小的物理量
C.速度是描述物体位置变化快慢的物理量
D.速度是描述物体运动路程和时间关系的物理量
2.根据打点计时器打出的纸带,我们可以不利用公式计算就能直接得到的物理量是( )
A.时间间隔 B.位移
C.速率D.平均速度
3.2009年7月16日,中国海军第三批护航编队16日已从浙江舟山某军港启航,于7月30日抵达亚丁湾、索马里海域如下图所示,此次护航从舟山启航经东海、台湾海峡、南海、马六甲海峡,穿越印度洋到达索马里海域执行护航任务.关于此次护航,下列说法正确的是( )
A.当研究护航舰艇的运行轨迹时,可以将其看做质点
B.“四千五百海里”指的是护航舰艇的航行位移
C.“四千五百海里”指的是护航舰艇的航行路程
D.根据图中数据我们可以求得此次航行的平均速度
4.当纸带与运动物体连接时,打点计时器在纸带上打出点迹,下列说法正确的是( )
A.点迹记录了物体运动的时间
B.点迹记录了物体在不同时刻的位置或某段时间内的位移
C.点在纸带上的分布情况反映了物体的形状
D.点在纸带上的分布情况反映了物体的运动情况
5.用同一张底片对着小球运动的路径每隔
s拍一次照,得到的照片如右图所示,则小球运动的平均速度约为( )
A.0.25m/s B.0.2m/s
C.0.17m/sD.无法确定
6.下图所示为同一打点计时器打出的4条纸带,其中,平均速度最大的是哪一条( )
7.如下图为某一物体运动的v-t图象,下列结论中正确的是( )
A.O到A的速度变化比B到C的速度变化慢
B.AB平行于时间轴,则物体在AB这段时间内是静止的
C.O到A的速度方向与B到C的速度方向相反
D.物体的位移越来越大
8.汽车以36km/h的速度从甲地匀速行驶到乙地用了2h.如果汽车从乙地按原路返回甲地仍做匀速运动,用了2.5h,那么汽车返回时的速度为( )
A.-8m/s B.8m/s
C.-28.8km/hD.28.8km/h
9.物体通过两个连续相等位移的平均速度分别为v1=10m/s,v2=15m/s,则物体在整个运动过程中的平均速度是( )
A.13.75m/sB.12.5m/s
C.12m/sD.11.75m/s
10.
用接在50Hz交流电源上的打点计时器,测定小车的运动情况.某次实验中得到一条纸带如右图所示,从比较清晰的点起,每五个打印点取一个计数点,分别标明0、1、2、3…,量得0与1两点间距离x1=30mm,2与3两点间的距离x2=48mm,则小车在0与1两点间的平均速度为v1=________m/s,在2与3两点间的平均速度v2=________m/s,据此可判定小车做________.
11.
如右图所示,一列火车在甲、乙两站之间匀速行驶,一位乘客根据铁路旁电杆的标号观察火车的运动情况.在5min时间内,他看见电杆的标号从100增到200.如果已知两根电杆之间的距离是50m.甲、乙两站相距x=72km那么火车从甲站到乙站需时间多少?
12.一质点沿直线Ox轴做变速运动,它离开O点的距离x随时间t变化的关系式为x=5+2t3(m),它的速度随时间t的变化关系为v=6t2(m/s).求:
(1)该质点在t1=0至t2=2s时间内的平均速度
1和在t2=2s至t3=3s时间内的平均速度
2.
(2)该质点在t2=2s的瞬时速度v2和t3=3s的瞬时速度v3.
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