資源簡介

1.3位置變化快慢的描述——速度學案
【學習目標】
1.理解速度的概念，領會其矢量性，知道速度的方向。(重點)
2.知道平均速度和瞬時速度的區別與聯系，并能進行相應的計算。(難點)
3.知道速度與速率的區別與聯系。
4.會利用打點計時器測量紙帶的平均速度和瞬時速度。
【重點難點】
教學重點：速度、瞬時速度、平均速度三個概念以及三個概念之間的聯系。
教學難點：
1.對瞬時速度的理解。
2.理解速度-時間的圖像。
【自主學習】
一、速度
（1）定義：質點的位移跟發生這段位移所用時間的__________。
（2）定義式：v=___________。
（3）單位：國際單位制__________，常用單位有_________、__________等。
（4）物理意義：速度是描述物體_____________________的物理量。
（5）矢量性：速度是矢量，既有大小，又有方向，速度的大小在數值上等于單位時間內物體位移的大小，速度的方向就是物體運動的_________，也和位移方向__________。
（6）勻速直線運動：勻速直線運動是___________的運動。在勻速直線運動中________與_______相等。
二、平均速度
（1）定義：在變速運動中，運動質點的位移和所用時間的比值，叫做這段時間內的平均速度，平均速度只能___________地描述運動的快慢和方向。
（2）理解：在變速直線運動中，平均速度的大小跟選定的時間或位移有關，不同_______或不同_________內的平均速度一般不同，必須指明求出的平均速度是哪段______或哪段________內的平均速度。
三、瞬時速度與速率
（1）定義：運動質點在某一_________或某一___________的速度叫做瞬時速度。
（2）理解：
①直線運動中，瞬時速度的方向與質點經過某一位置時的__________相同。
②瞬時速度與時刻或位置對應，平均速度跟______或______對應。
③當位移足夠小或時間足夠短時，認為平均速度就等于___________。
④在勻速直線運動中，_________和瞬時速度相等。
（3）速率：瞬時速度的_________叫做速率，只表示物體運動的___________，不表示物體運動的_________，它是_____________量。
【重難詳解】
1．利用紙帶分析物體運動情況
(1)選取一條點跡清晰的紙帶為研究對象．
(2)分析紙帶上點與點間距離的變化情況．
(3)若點與點之間的距離相等，就可判斷物體做勻速運動，若點與點間距離越來越大，則物體做加速運動，反之做減速運動．
2．根據紙帶求解物體的運動速度
(1)求解平均速度
根據v＝，求出任意兩點間的平均速度．兩點間的位移Δx可以用刻度尺測量出，Δt為兩點間的間隔數與單個時間間隔0.02 s的乘積．如圖所示，將打好點的紙帶從能夠看清的某個點開始，往后數出若干個點，比如共數出n個點，用刻度尺測出第一個點到第n個點的距離Δx，并算出這n個點的時間間隔，則平均速度＝ (T＝0.02 s)．
(2)粗略計算瞬時速度
當一段位移Δx對應的時間Δt很小時，我們可用這段時間內的平均速度來表示Δt中某一時刻的瞬時速度．如圖所示，可以大致表示C點的瞬時速度，即vC＝，A、B兩點離C點越近，算出的平均速度越接近于C點的瞬時速度．然而A、B兩點距離過小時，測量誤差會增大，所以應根據實際情況選取這兩個點．
3．注意事項
(1)如果在紙帶上數出了n個點，那么，它們的間隔數是(n－1)個，它們的時間間隔為(n－1)×0.02 s.
(2)使用打點計時器打點時，應先接通電源，待打點計時器打點穩定后，再拉動紙帶．
(3)手拉動紙帶時速度應快一些，以防點跡太密集．
(4)使用電火花計時器時，應注意把紙帶正確穿好，墨粉紙盤位于紙帶上方，使用電磁打點計時器時，應讓紙帶穿過限位孔，壓在復寫紙下面．
(5)為了減小實驗誤差，計數點要每隔T＝0.1 s選一個，即每隔四個點取一個計數點，而計算計數點的瞬時速度時，Δx、Δt應取此計數點前、后兩個點之間的位移和時間，即.
(6)打點計時器不能連續工作太長時間，打點之后應立即關閉電源．
(7)對紙帶進行測量時，不要分段測量各段的位移，正確的做法是一次測量完畢(可先統一測量出各個測量點到起始點O之間的距離)．讀數時應估讀到毫米的下一位．
(8)實驗前要檢查打點的穩定性和清晰程度，必要時要進行調節或更換器材．
【鞏固練習】
1.如圖所示，氣墊導軌上滑塊經過光電門時，其上的遮光條將光遮住，電子計時器可自動記錄遮光時間。測得遮光條的寬度為，用近似代表滑塊通過光電門時的瞬時速度。為使更接近瞬時速度，正確的措施是( )
A.換用寬度更窄的遮光條 B.提高測量遮光條寬度的精確度
C.使滑塊的釋放點更靠近光電門 D.換用寬度更寬的遮光條
2.利用打點計時器打出的紙帶( )
A.能準確地求出某點的瞬時速度
B.只能粗略地求出某點的瞬時速度
C.不能準確地求出某段時間內的平均速度
D.可以任意利用某段時間內的平均速度代表某點的瞬時速度
3.一質點沿直線方向做變速運動，它離O點的距離x隨時間t變化的關系為，該質點在0~2 s時間內的平均速度和2~3 s時間內的平均速度的大小分別為( )
A.12 m/s，39 m/s B.8 m/s，38 m/s C.12 m/s，19.5 m/s D.8 m/s，13 m/s
4.兩物體在同一直線上做變速直線運動，它們的速度—時間圖像如圖所示，則( )
A.兩物體的運動方向一定相反 B.0~6 s內A比B運動得快
C.時，兩物體的速度相同 D.時，兩物體相遇
5.下列所說的速率中，指平均速率的是( )
A.百米賽跑的運動員以9.5 m/s的速率沖過終點線
B.信號沿運動神經傳播的速率約為10 m/s
C.由于堵車，汽車在隧道口的車速僅為1.2 m/s
D.返回地面的太空艙以8 m/s的速率落入太平洋中
6.打點計時器是中學研究物體運動時常用的實驗器材，常見的有電磁打點計時器和電火花計時器兩種。關于電磁打點計時器和電火花計時器，下列說法中正確的是( )
A.電磁打點計時器使用交流電源，電火花計時器使用直流電源
B.它們都是使用10 V以下的交流電源
C.使用它們計時時，必須先拉動紙帶，再立即接通電源
D.電火花計時器工作時，紙帶運動受到的阻力較小，所以實驗誤差也較小
在一次體能訓練中，某同學進行50m直線往返跑，從起點跑到終點用了8s，又過了7s后回到起點，求：
（1）該同學從起點到終點的平均速率;
（2）從終點回到起點的平均速率;
（3）該同學這次往返跑的平均速率;
（4）該同學這次往返跑的平均速度。(結果保留兩位小數)
如圖所示是做直線運動的物體在0~5s的 圖象，求：
（1） 時的速度大小;
（2）前2s內的平均速度大小;
（3）全程的平均速度大小;
（4）物體運動的 圖象.
我們想知道一個自行車運動員在通過公交車站牌這個位置時的瞬時速度。觀測者從自行車前輪到達站牌下方開始計時，在前0.1 s內自行車的位移是1 m，前0.5 s內自行車的位移是9 m，前1.0 s內自行車的位移是20 m。
（1）請你分別求出三個時間段自行車的平均速度的大小;
（2）三個平均速度哪一個更接近自行車通過站牌時的瞬時速度
參考答案
1.答案：A
解析：表示的是時間內的平均速度，遮光條的寬度越窄，則記錄的遮光時間越短，越接近滑塊通過光電門時的瞬時速度，選項A正確。
2.答案：B
解析：利用打點計時器打出的紙帶可以求出某段時間內的平均速度，粗略表示某點的瞬時速度，但是不能精確求出某點的瞬時速度，所以選項B正確，A、C錯誤；并不是所有的運動都可以任意利用某段時間內的平均速度代表某點的瞬時速度，D錯誤。
3.答案：B
解析：由可知時，；時，；時，
所以，
故平均速度分別，故選項B正確。
4.答案：C
解析：兩物體的速度都為正值，所以運動方向相同，A錯誤；0~4 s內，B的速度大，B運動得快，4~6 s內，A的速度大A運動得快，B錯誤；時，兩物體的速度都為5 m/s，所以兩物體的速度相同，但無法確定兩物體是否相遇，C正確，D錯誤。
5.答案：B
解析：9.5 m/s是運動員沖過終點線時的速率，是瞬時速率；8 m/s是太空艙落入水面時的速率，為瞬時速率；信號沿運動神經傳播的速率是變化的，10 m/s指的是平均速率；1.2 m/s指的是汽車在隧道口的瞬時速率。綜上所述，選B。
6.答案：D
解析：電磁打點計時器使用約8 V的交流電源，電火花計時器使用220 V的交流電源，A、B錯誤；使用電磁打點計時器或電火花計時器時都應該先接通電源，待打點穩定后，再拉動紙帶，C錯誤；電火花計時器工作時，紙帶運動受到的阻力較小，誤差較小，D正確。

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