1、第3节速度核心素养明目标核心素养学习目标物理观念知道速度、平均速度、瞬时速度的概念，知道它们是矢量，方向怎样确定。科学思维掌握平均速度和瞬时速度的区别与联系，理解比值定义法和极限思维方法。科学探究学会探究常见生活现象中的平均速度和瞬时速度。科学态度与责任掌握比值法与极限法在物理学中的应用，并会渗透到现实生活中去。知识点一平均速度1定义：物体运动的位移与所用时间之比，通常用表示，即。2物理意义：粗略描述一段时间内物体运动的快慢和方向。3单位：在国际单位制中是m/s。常用单位还有km/h，1 m/s3.6 km/h。4方向：平均速度是矢量，既有大小又有方向，其方向与位移的方向相同。平均速度一般不是
2、速度的平均值，要依据定义来计算。1：思考辨析(正确的画，错误的打)(1)通过的位移越大，则物体的速度越大。()(2)物体运动得越快，则速度越大。()(3)瞬时速度的方向与物体运动的方向一致。()知识点二瞬时速度1定义：物体在某时刻或某位置的速度。瞬时速度的大小叫瞬时速率，简称速率。2物理意义：准确描述物体在某时刻或某位置的运动快慢和方向。3方向：瞬时速度是矢量，既有大小又有方向。其方向与物体运动方向相同。4瞬时速度的测量(1)原理：用很短时间内的平均速度大小近似作为瞬时速率。(2)方法光电门法：用光电门实验装置可测物体在极短时间内的平均速度，认为它就是测得的瞬时速度。速度计法：用速度计可直接读
3、出物体在某一时刻或某一位置的瞬时速度的大小。交警用电子检测设备检测车辆是否超速，电子检测设备测得的速度是平均速度还是瞬时速度？提示：瞬时速度。2：思考辨析(正确的画，错误的打)(1)瞬时速度的方向与位移方向相同。()(2)物体的平均速度可能大于其平均速率。()(3)匀速直线运动的平均速度的大小等于其平均速率。() 考点1平均速度和瞬时速度我国的交通事业飞速发展，特别是高铁的广泛开通，使我们出行很便利。怎样比较以上三种交通工具运动得快慢？提示：(1)可以用通过相同的位移，比较时间的长短，时间短的运动快，也就是平均速度大。(2)可以用通过相等的时间，比较位移的大小，位移大的运动的快，也就是平均速度
4、大。平均速度与瞬时速度的比较平均速度瞬时速度区别对应关系与一段时间或一段位移对应与某一时刻或某一位置对应物理意义粗略描述物体在一段时间内或一段位移内运动的快慢精确描述物体运动的快慢矢量性矢量，与位移的方向相同矢量，沿轨迹上某一点的切线方向联系(1)中，当t0时，平均速度可看成瞬时速度(2)两者的大小无必然联系，即瞬时速度大，平均速度不一定大【典例1】(多选)如图所示，物体沿曲线轨迹的箭头方向运动，AB，ABC，ABCD，ABCDE四段曲线轨迹运动所用的时间分别是1 s,2 s,2.5 s,3 s。下列说法正确的是()A物体在AB段的平均速度大小为1 m/sB物体在ABC段的平均速度大小为 m/
5、sCAB段的平均速度比ABC段的平均速度更能反映物体处于A点时的瞬时速度D物体在AB段的平均速度与ABCDE段的平均速度相同ABC物体在AB段的位移大小为1 m，因此由公式v，得v11 m/s，选项A正确；物体在ABC段位移的大小为s2 m m，所以v2 m/s，故选项B正确；根据公式v知，当物体位移无限小，时间无限短时，平均速度可替代瞬时速度，位移越小平均速度越能代表某位置的瞬时速度，故C正确；在ABCDE段的平均速度v3 m/s1 m/s，但是方向与物体在AB段的平均速度方向垂直，故物体在AB段的平均速度与ABCDE段的平均速度不相同，选项D错误。计算平均速度的方法(1)由求出平均速度，平
6、均速度的方向与位移方向相同。(2)若为匀速直线运动，平均速度等于任一时刻的瞬时速度；若t非常小，可近似认为等于初始时刻的瞬时速度。1如图所示，小明骑自行车由静止沿直线运动，他在第1 s内、第2 s内、第3 s内、第4 s内通过的位移分别为1 m、2 m、3 m、4 m，则()A他4 s末的瞬时速度为4 m/sB他第2 s内的平均速度为1.5 m/sC他4 s内的平均速度为2.5 m/sD他1 s末的速度为1 m/sC自行车速度是逐渐增大的，无法确定它的瞬时速度，只能求出平均速度，第2 s内平均速度为 m/s2 m/s；4 s内平均速度v m/s2.5 m/s。故C正确。 考点2平均速度、平均速
7、率与速率的比较小明、小红和小兵由家到学校选择了3条不同的路径，所用时间如图所示。三人同时出发。小明、小红和小兵在运动过程中哪个物理量是相同的？谁更“快”到达学校？这个“快”是怎么比较的？可以用哪个物理量来表示？提示：位移相同，小红更“快”，通过相同的位移，小红用时间最少；可以用平均速度表示运动的快慢。1平均速度(1)定义式：平均速度，即。(2)意义：粗略描述物体位置变化的快慢，与物体运动的路径无关。2平均速率(1)定义式：平均速率，即v。(2)意义：粗略地描述物体运动的快慢，与物体运动的路径有关。3速率(1)概念：速率是瞬时速度的大小，是瞬时速率的简称。(2)意义：精确地描述物体在某一时刻或某
8、一位置运动的快慢。说明(1)平均速度是矢量，方向与位移的方向相同。(2)平均速率和速率是标量，无方向。(3)平均速度的大小一般不等于平均速率，只有在单方向直线运动中，平均速度的大小才等于平均速率。【典例2】在伦敦奥运会上，“世界飞人”博尔特分别以9秒63和19秒32的成绩夺得男子100 m和200 m的冠军，继北京奥运会后再次蝉联双冠王，下列说法不正确的是()A博尔特在百米比赛中的平均速度是10.38 m/sB博尔特在百米比赛中的平均速率是10.38 m/sC博尔特在200米比赛中的平均速度是10.35 m/sD博尔特在200米比赛中的平均速率是10.35 m/s审题指导：第一步：抓关键点关键
9、点获取信息100 m比赛跑道是直线，位移大小路程100 m200 m比赛跑道一部分为弯道，位移大小L乙。1应用st图像能获得的信息(1)任意时间内质点运动的位移。(2)质点发生某段位移所用的时间。(3)判断质点是静止的还是运动的。若图线与t轴平行，表示质点静止；若图线是一条倾斜的直线，表示质点在相等时间内的位移相等，质点做匀速直线运动。(4)判断质点运动的快慢。运动的快慢由图线的斜率直观表示，斜率越大，质点运动得越快。(5)判断质点运动过程中离出发点越来越远，还是越来越近。(6)图像不过原点，说明开始计时时质点的位移不为零，或经过一段时间才开始运动。(7)两图线相交，表示两质点在这一时刻位于同
10、一位置(相遇)。2常见的几种st图像的比较图像物理意义、都表示物体处于静止状态，但静止的位置不同表示物体从s1处沿正方向做匀速直线运动；表示物体从s0处沿正方向做匀速直线运动；表示物体从s2处沿负方向做匀速直线运动表示物体做变速直线运动，且运动得越来越慢【典例3】如图所示是一辆汽车做直线运动的st图像，关于线段OA、AB、BC、CD所表示的运动，下列说法正确的是 ()AOA段汽车运动最快BAB段汽车静止CCD段表示汽车的运动方向与初始的运动方向相同D04 h内，汽车的位移大小为30 kmBst图像的斜率表示物体运动的快慢，由题图可知，CD段图线的斜率的绝对值最大，因此CD段汽车运动得最快，A错
11、误；AB段图线平行于时间轴，表示位移不随时间变化，汽车处于静止状态，B正确；OA段表示汽车沿正方向运动，CD段表示汽车沿负方向运动，所以CD段汽车的运动方向与OA段汽车的运动方向相反，C错误；由题图可知04 h内，汽车的位移大小为零，D错误。(1)位移时间图像不是物体运动轨迹。(2)位移时间图像无论是直线还是曲线，物体都做直线运动。(3)判断物体有无往返，要看位移时间图像斜率，斜率有正负，表示有往返运动。3(多选)如图所示为A、B两个物体从O点开始运动的位移时间图像的一部分。从A、B两物体的位移时间图像可知，下列说法中正确的是()AA、B两物体的运动方向相同BA物体4 s内发生的位移是10 m
12、CB物体发生10 m位移的时间是4 sDA、B两物体同时开始运动ACDA、B两物体的运动图线相对时间轴的倾斜方向相同，即A、B两物体的运动方向相同，选项A正确；由题图可知，B物体在4 s内的位移是10 m，A物体在4 s内的位移为20 m，选项B错误，C正确；A、B两物体都是从0时刻开始运动，选项D正确。1广深高速总长为147 km，在某路段上，分别有如图所示的甲、乙两块告示牌，告示牌上各数字的意思是()甲乙A甲是指位移，乙是平均速度B甲是指路程，乙是平均速度C甲是指路程，乙是瞬时速度D甲是指位移，乙是瞬时速度C甲指路程，乙指瞬时速度，故选项C正确。2(多选)对于瞬时速度和平均速度的理解，下列
13、说法正确的是()A运动过程中某一时刻瞬时速度为0，平均速度一定为0B运动过程中某一时刻瞬时速度为0，平均速度可以不为0C瞬时速度不为0，平均速度一定不为0D瞬时速度不为0，平均速度可以为0BD车辆中途刹车停止后，再启动运行的一段时间内平均速度不为0，但停止时的瞬时速度为0，A错误，B正确；物体沿一圆周运动一圈的过程中，瞬时速度不为0，但位移为0，所以平均速度为0，C错误，D正确。3甲、乙两物体向同一方向运动，已知甲的速度大于乙的速度，t0时乙在甲的前面一定的距离处，则两物体的st图像是()ABCDC甲的速度较大，即其图像倾斜程度较大，选项A、D错误；t0时乙在甲的前面一定的距离处，即乙图像的纵
14、截距不为零，选项B错误，C正确。4(新情境题：以汽车出厂前检测为背景，考查平均速度和瞬时速度)汽车在制造完成出厂之前，都要经过严格的技术检测。一辆汽车从原点O由静止出发沿x轴做直线运动，自动检测系统记录下了该汽车启动、运行及刹车过程的数据。时刻t/s012345678坐标s/m0124812162025速率v /ms1013566510(1)能根据图表求出18 s末的瞬时速度吗？(2)求汽车在第2 s末的瞬时速度大小和汽车在第4 s内的平均速度大小。解析(1)可以。由图表各时刻，找到对应的瞬时速度即可。(2)由题中条件可知汽车在第2 s末的瞬时速度大小是3 m/s。第3 s末的位置坐标为x14
15、 m，第4 s末的位置坐标为x28 m，所以汽车在第4 s内的平均速度为 m/s4 m/s。答案(1)可以(2)3 m/s 4 m/s回归本节知识，自我完成以下问题：(1)平均速度和瞬时速度的物理意义有何不同？提示：平均速度粗略描述物体在一段时间或一段位移内运动的快慢，而瞬时速度能精确描述物体某时刻(或某位置)运动的快慢。(2)平均速度和平均速率有何不同？提示：平均速度是矢量，大小等于位移与对应时间之比，平均速率是标量，大小等于路程与对应时间之比。(3)st图像的斜率的物理意义是什么？提示：质点在此时刻的运动速度。平均速度公式在“交通测速”中的应用 1固定测速固定测速是日常驾驶中经常遇到的测速
16、抓拍系统，具体方法是，通过多路采集卡将测速及车牌摄像机的图像信号实时传送到计算机中，由计算机分析得出汽车经过两个精确位置间的位移差s和时间差t，由v得出汽车经过该位置的速度，以判断汽车是否超速。2区间测速 区间测速是指在同一路段设计两个监控点，从汽车经过区间测速起点开始计时，到经过区间测速终点计时结束，由此得到汽车经过两个监控点所用的时间t，两监控点间的路径长度s是固定的，故可由v得出汽车经过这一路段的平均速率，以判断汽车是否超速。3移动测速移动测速是执法交警在超速易发路段利用雷达测速方式“蹲点”执法。具体方法是：发射一束激光脉冲信号，测出从发射到折返的时间t1，则发射点到目标的距离s1ct1；经过t时间再发射一束激光脉冲信号，测出从发射到折返的时间t2，则发射点到目标的距离s2ct2，则汽车的速度v，以判断汽车是否超速。现在高速公路中既有单点测速，也有区间测速，那么单点测速，测的是汽车的瞬时速度还是平均速度？区间测速呢？提示：瞬时速度、平均速度。
