文档内容
第3节 运动的快慢 (导学案)
【学习目标】
1. 经历速度概念的建立过程,能用速度描述物体的运动。
2. 能用速度公式进行简单的计算。
3. 知道匀速直线运动的概念。
4. 粗略研究变速直线运动,能用平均速度描述变速直线运动的快慢。
【学习重点】
1. 速度概念的建立过程。
2. 速度的有关计算。
【学习难点】速度单位的换算。
【自主预习】阅读教材第22页第3节《运动的快慢》,并完成以下内容:
1.比较运动快慢的两种方法:①在路程相同时,所用时间短的,运动的快;②在时间相同时,通过
的路程多,运动的快。
2. 速度
(1)物理意义:表示物体运动快慢的物理量。
(2)定义:在物理学中,把路程与时间之比叫做速度。
(3)公式:v= ,(v表示速度,s表示路程,t表示时间)
(4)单位:在国际单位制中,速度的基本单位是米每秒,符号是m/s 或 m·s - 1 。
交通运输中常用单位是km/h,1m/s=3.6 km/h
3.物体做机械运动,按照运动路线可分为直线运动和曲线运动;按照速度是否变化,又分为匀速直
线运动和变速直线运动。
4.物体沿着直线且速度不变的运动叫匀速直线运动。物体做直线运动时,快慢常常是变化的,这种
运动叫变速直线运动。我们使用平均速度粗略描述物体运动的快慢,其计算公式为v=。
【合作探究】
探究一、速度
1. 比较物体运动的快慢
【想一想】运动会上,短跑比赛正在紧张地进行着。在比赛过程中,观众是如何判断谁跑得快的?运
动员跑完全程后,裁判员又是怎样计算成绩的?观众与栽判员所用的方法一样吗?你认为应该怎样比较运动
的快慢?
【分析】①作为观众的同学们看到谁跑在前面,谁跑得快。因为运动的时间相等,因为苏炳添通过的
路程长,所以运动的快。 ②裁判通过计时,看谁跑的时间短,谁跑得快。因为通过100m的相同路程,苏
炳添所用时间短,所以运动快。比较运动快慢的两种方法:
(1)在路程相同时,所用时间短的,运动的快;
(2)在时间相同时,通过的路程多,运动的快。
【例题1】在男子百米短跑比赛中,运动员们快步如飞,关于运动快慢的说法中不正确的是( )
A.观众看到第一名冲过终点时用“相同的时间比路程”的方法比较运动的快慢
B.终点裁判通过记录用时是用“相同路程比时间”的方法比较运动的快慢
C.物体的速度越大,路程和时间的比值就越大
D.物理学中采用裁判的方法来定义速度的
【答案】D.
【解析】AD.所有运动员同时起跑同时开始计时,观众看到第一名冲过终点时该运动员此时跑过的
路程最长,是用“相同的时间比路程”的方法比较运动的快慢,物理学中速度定义是路程与时间的比,采
用的是观众的方法定义的,故A正确,不符合题意,D错误,符合题意;
B.终点裁判要等所有运动员到达终点,即跑过相同的路程,通过记录用时长短判断快慢,是用“相
同路程比时间”的方法比较运动的快慢,故B正确,不符合题意;
C.根据速度的定义式v=s/t,路程和时间的比值越大,物体的速度越大,故C正确,不符题意。
故选D.
2.速度
【想一想】甲同学100m跑的成绩为15s,乙同学50m跑的成绩为8s。要知道他俩谁跑得快,应该怎
么办??
【分析】甲、乙两位同学运动的路程与时间都不相同,我们可以计算他们1 秒通过的路程,哪位同学
每秒通过的路程多,运动得更快。
在该事例中,甲同学:= 6.7 m/s 乙同学:=6.25m/s
结论:甲同学运动得更快。
在物理学中,为了比较物体运动的快慢,采用“相同时间比较路程”的方法,也就是将物体运动的路
程除以所用的时间。这样,在比较不同运动物体的快慢时,可以保证时间相同。
【建立速度的概念】
(1)定义:路程与时间之比叫作速度。
(2)公式: v= s表示路程,t表示时间,v表示速度。
(3)物理意义:速度是表示物体运动快慢的物理量,在数值上等于物体单位时间内通过的路程,这
个数值越大,表示物体运动越快。
(4)单位:速度的单位由路程单位与时间单位组合而成。
①国际单位制: 米 / 秒 ,符号是m/s 或m•s-1
②交通运输中: 千米 / 小时 ,符号是km/h 或km•h-1
③单位换算: 1 m/s=3.6km/h.
④注意两套单位的组合:
国际单位的组合:路程s单位是米(m);时间单位是秒(s);速度v的单位是:米/秒(m/s)
在交通运输中单位的组合:路程s单位是千米(km);时间单位是小时(h);速度v的单位是:千米/时(km/h)
(5)路程与时间的计算
根据v=可以得出路程与时间的计算公式: 路程s=vt 时间 t=
4. 与运动有关的交通标志
(1)速度表
可以直接显示出车辆的运动速度。下图中的汽车速度表,它上面的单位是km/h,当指针指在哪个位置
时,说明此时的速度是多少km/h。如图所示,汽车的速度是80 km/h。“136018”是指这辆车总共通过的
路程为136018km。
汽车速度表 高铁速度指示屏
(2)限速标志与里程标记
甲 乙
在不同的道路或不同的路段,有很多限速的标志牌。如图甲所示为限速标志,限速标志牌的单位是
km/h,表示机动车在该道路上行驶,速度不得超过60km/h。图乙是公路上的里程标记牌,表示从此标志牌
到北海的路程为24km。
6. 一些物体运动的速度
阅读课本第23页《小资料》——“一些物体运动的速度”,了解一些物体运动的速度。
速度 速度
物体 物体
(m·s-1) (m·s-1)
上海磁
蜗牛 约1.5×10-3 可达120
悬浮列车
人 约1.1 喷气式客机 约250
自行车 约5 超音速歼击机 约700
高速路上
约33 出膛的子弹 约1000
的小轿车
雨燕 可达48 同步卫星 3070
【例题2】一名短跑运动员5s内跑了50m;猎豹奔跑的速度是1200m/min;火车行驶的速度为180km/h,
三者的速度从大到小的排列顺序是( )A.运动员、猎豹、火车 B.运动员、火车、猎豹
C.猎豹、火车、运动员 D.火车、猎豹、运动员
【答案】D.
【解析】运动员的速度为 50m/5s=10m/s;猎豹奔跑的速度是 1200m/min=20m/s;火车行驶的速度
为180km/h=50m/s
因此三者的速度从大到小的排列顺序是:火车、猎豹、运动员。故选D.
探究二、匀速直线运动
1. 机械运动的分类
【观察图片,想一想】在一段平直轨道上高铁的运动与过山车的运动有什么不同?
直线运动 曲线运动
【总结】
①物体做机械运动,按照运动路线的曲直可分为直线运动和曲线运动。
②在直线运动中,按速度是否变化,分为匀速直线运动和变速直线运动。
2. 匀速直线运动
【想想议议】下图记录了两辆汽车在平直的公路上行驶时,在相同的时间内通过的路程。图甲中的汽
车在平稳行驶的过程中,各段时间内的速度有什么特点?图乙中的汽车从静止开始前进,在各段时间内的
速度有什么特点?
【分析并引出匀速直线运动的概念】
甲中的小汽车做直线运动时,在相同的时间内通过的路程相等,它的速度是不变的。
(1)匀速直线运动的定义
物体沿直线且速度不变的运动,叫作匀速直线运动。
(2)匀速直线运动的特点
①匀速直线运动是最简单的机械运动。
②物体做匀速直线运动时,速度保持不变,即路程和时间的比值不变,速度与路程和时间无关,不能
将v=s/t理解为v与s成正比,与t成反比。
③做匀速直线运动的物体,在任何一段相等的时间内,通过的路程相等。(3)匀速直线运动的实例
水平运行的电梯 平直轨道上运行的列车
我们可以把一些物体在一段时间内的运动近似看做匀速直线运动。匀速直线运动是最简单的机械运
动,是研究其他复杂运动的基础。
3. 变速直线运动
分析图乙中小汽车的运动情况发现:小汽车做直线运动时,在相同的时间内通过的路程不相等,它的
速度是变化的。
(1)变速直线运动的定义
物体做直线运动时,其速度的大小常常是变化的,即在相等的时间内通过的路程不相等,如图中汽车
的运动,这种运动叫作变速直线运动。
(2)平均速度
①在变速运动中,只做粗略研究,也可以用v=s/t来描述运动的快慢,这样算出来的速度叫做平均速
度。
平均速度等于物体运动的路程与通过这段路程所用时间之比。日常所说的速度,多数情况下指的是平
均速度。
②计算公式: v=s/t s是总路程,t指总时间。
③对平均速度的理解
平均速度用来粗略地描述做变速运动的物体的平均快慢程度,但不能精确地知道它的运动情况.
我们说一个物体的平均速度时,必须指出在哪段时间内,或在哪段路程中,因为在不同的时间或路程
中,平均速度一般不同。
平均速度不是速度的算术平均值,全程的平均速度也不是各段平均速度的算术平均值。
【想想议议】我们在媒体上常常可以看到“两地车程1小时”之类的说法,请你说说此说法有何不妥?
【分析】“两地车程1小时”是指从一个地方到另一个地方只需要1小时的时间。因为两地的距离是
一定的,如果车速不一样,根据t=s /v可知,则所用时间也不一样,所以该说法不妥。
【例题3】下列有关做匀速直线运动的物体的说法中,正确的是( C )
A. 由速度v=s/t 可知,速度与路程成正比
B. 由速度v=s/t可知,速度与时间成反比
C. 物体运动的时间越长,则路程越大
D. 匀速直线运动的物体的速度不能由公式v=s/t 计算【解析】匀速直线运动有两个特点:①速度大小不变;②运动方向不变,也就是说速度是恒定的;故
AB错误。
因此,速度与路程、时间无关。当物体运动的时间越长,则通过的路程就越长,即路程与时间成正比,
故C正确。匀速直线运动的速度可以由公式v=s/t计算,故D错误。
故选C.
【例题4】在第32届夏季奥运会田径男子100m半决赛中,我国优秀短跑运动员以9.83s的成绩打破了
亚洲纪录。他在这次比赛中的平均速度是多少?
【解析】运动员在运动过程中通过的路程s=100m,所用的时间t= 9.83s。
利用公式v=s/t,可以算出他的平均速度
s 100m
v= = =10.17m/s
t 9.83s
即运动员在这次比赛中的平均速度是10.17m/s.
计算中要注意:(1)不能只写公式和数字,还要把必要的文字说明写出来。
(2)数字的后面要写上正确的单位。
【例题5】爸爸带着小明开车送妈妈到机场乘坐飞机去上海出差,途中小明看见路旁的交通标志牌如
图甲所示,请完成以下问题:
(1)汽车以图乙中速度表显示的速度匀速行驶15min后到达机场,则标志牌到机场的路程是多少?
(2)小明妈妈乘坐的飞机航班信息如图所示,小明查询到飞机从南阳机场到浦东国际机场飞行的距
离为1000km,则MF1043航班飞机飞行的平均速度是多少?
【解析】(1)由图知,汽车速度表显示的速度为80km/h,行驶的时间 t=15min=0.25h
则汽车行驶的路程 s=vt=80km/h×0.25h=20km
(2)从南阳机场到浦东国际机场飞行的时间t=19:50-17:50=2h
1
则MF1043航班飞机飞行的平均速度
v= = =500km/h
1
(3)总结解计算题的基本步骤
①认真审题,找出各运动阶段的已知条件、待求的物理量,用准确的字母符号及角标表示。
②统一单位。
③根据物理概念选用物理公式,并进行公式变换,同时应有必要的文字说明。
④代入数据进行计算,求出答案。数值后面要写上正确的单位。⑤计算过程不出现除号,除号用横线“—”代替。
⑥计算结果不能写成分数的形式,必须是整数或小数。
⑦用物理量符号表示物理量,不要出现x、y、z等字母数。
4. 物体运动图像
【想一想】观察小车的运动过程这辆小车做什么运动?说出判断的理由。
【分析】小车做匀速直线运动,因为在相等的时间内通过的路程相等。
在物理中常采用数学图象方法,把物理现象或物理量之间的关系表示出来,这种方法称为图象法。常
见的描述运动的图象有s-t图象和v-t图象。
(1)匀速直线运动的s-t图像
用横坐标表示时间t,纵坐标表示路程s,就得到了s-t图象。该图象是过原点的倾斜直线,物体通过的
路程与时间成正比,表示物体做匀速直线运动;同一图象中直线的倾斜度越大,表示物体的速度越大,如
图甲所示,速度v>v。图乙中随时间的增加路程不变,表示物体静止。
a b
甲 乙
(2)匀速直线运动的v-t图像
用横坐标表示时间,纵坐标表示速度,就得到了v-t图象。匀速直线运动的v-t图像是一条与t轴平行
的直线,说明做匀速直线运动的速度是不变的。在v-t图象中,同一坐标系,截距越大,速度越大。如图所示,随时间的增加速度不变,表示物体做
匀速直线运动,且v >v 。
甲 乙
(3)s-t或v-t图像的应用
①读出任一时间内物体通过的路程或通过一段路程所用的时间。
根据如图甲所示的图像,物体甲在5s内通过的路程为20m.
②求出做匀速直线运动物体的速度,比较运动的快慢情况
如图乙所示,甲、乙的速度分别为: v ===4m/s v ===1m/s 故v >v 。
甲 乙 甲 乙
③在同一坐标系中比较运动的快慢
如图所示,时间相同t=t 时,比较路程:因为s >s ,所以A物体运动的快。路程相同s=s 时,比较
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时间:因为t<t,所以A物体运动的快。
1 2
④在不同坐标系中比较运动的快慢
如图所示,甲乙的速度分别是:
v ===0.4m/s v ===0.1m/s 所以v >v 。
甲 乙 甲 乙
【例题6】甲、乙两小车在笔直公路上同向行驶,如图所示,图甲是小车甲位置 s与时间t的关系的s-
t图像,图乙是小车乙运动速度v与时间t的关系的v-t图像,由图像可知( )A.甲由静止开始运动,乙一直做匀速直线运动
B.甲、乙两车相对静止
C.甲、乙两车运动5s所通过的路程不同
D.甲车的速度越来越快,乙车的速度不变
【答案】B
【解析】如图甲所示,甲的通过的路程与时间的图像为一条过原点的直线,为正比例关系,即甲车做
匀速直线运动,速度为v ===2m/s
甲
如图乙所示,时间改变时,乙车的速度为2m/s保持不变,为匀速直线运动。故两车速度相同,相同时
间通过路程相同,如果甲、乙两小车在笔直公路上同向行驶,则两车相对位置保持不变,为静止状态。故
ACD不符合题意,B符合题意。故选B.
【精讲点拨】
1. 做匀速直线运动的物体,速度保持不变,即路程和时间的比值不变,速度与路程和时间无关。
2. 做匀速直线运动的物体,在相等的时间内,通过的路程相等;在通过相等的路程时,所用时间相等。
3. 计算平均速度时,一定要看是哪一段路程或哪一段时间内的平均速度,用某段路程除以对应的时间
进行计算。
4. 了解一些常见物体的速度,并结合实际生活中的情况学会估算,可帮助解决一些问题。
【归纳整理】
【课堂练习】
1.下列运动速度最大的是( )
A.飞机滑行的速度是50km/h B.火箭发射的速度是8km/s
C.羚羊奔跑的速度是22m/s D.旗鱼最快的速度是112km/h
【答案】B。
【详解】飞机滑行的速度是50km/h;
火箭发射的速度是 8×3600km/h=2.88×104km/h
羚羊奔跑的速度是22m/s=22×3.6km/h=79.2km/h旗鱼最快的速度是112km/h,综上所述可知,火箭发射的速度最大,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
2.关于匀速直线运动的速度计算公式v= ,下列说法正确的是( )
A.速度与路程成正比
B.速度与时间成反比
C.速度与路程成正比,与时间成反比
D.速度等于路程与时间的比值
【答案】D
【详解】在匀速直线运动中,速度等于路程与时间之比,但速度大小始终不变,与路程和时间无关。
因此不能说速度与路程成正比,与时间成反比。故选D。
3.如图所示是小南百米赛跑是的情景,裁判员采用_____________方法来比较运动员的运动快慢的,
他全程的平均速度为______ m/s。
【答案】相同路程比时间,8.
【详解】由题意可知,在百米赛跑中,裁判员采用相同路程比较时间的方法来比较运动员运动的快。
由题意可知,运动员跑完100m,所用的时间为12.5s,则运动员全程的平均速度为
v===8m/s
4.如图所示记录了两辆汽车在平直公路上行驶时,在相同的时间内通过的路程情况。由图可知:
甲图汽车做_________运动;乙图汽车做_______运动,它们在40s内的平均速度______(选填“相等”或
“不相等”)。
【答案】匀速直线,变速直线,相等.
【详解】由图可知,甲车在相同的时间段内通过的路程大小不变,由可知,甲车的速度保持不变,所
以甲车在做匀速直线运动。
由图可知,乙车在相同的时间段内通过的路程越来越大,由可知,乙车的速度越来越快,所以乙车在
做变速直线运动。
由图示可知,在0~40s内,甲、乙两车通过的路程均为1200m;甲乙通过的路程和运动时间相同,由
可得,甲、乙两车的平均速度大小相等。
5.甲、乙两小车在笔直公路上同向行驶,如图所示,图甲是小车甲位置s与时间t的关系的图像,图乙是小车乙运动速度v与时间t的关系的图像,由图像可知( )
A.甲由静止开始运动,乙一直做匀速直线运动
B.甲、乙两车相对静止
C.甲、乙两车运动5s所通过的路程不同
D.甲车的速度越来越快,乙车的速度不变
【答案】B。
【详解】如图甲所示,甲的通过的路程与时间的图像为一条过原点的直线,为正比例关系,即甲车做
匀速直线运动,速度为
v ===2m/s
甲
如图乙所示,时间改变时,乙车的速度为2m/s保持不变,为匀速直线运动。故两车速度相同,相同时
间通过路程相同,如果甲、乙两小车在笔直公路上同向行驶,则两车相对位置保持不变,为静止状态。
故ACD不符合题意,B符合题意。故选B。
6. 十一放假时,海玲乘动车从南京到北京游玩,下表为她乘坐列车运行时刻表的一部分。根据列车
运行时刻表回答下列问题:
站名 南京 徐州 泰安 济南 北京
到站时间 11:23 11:42 13:15
发车时间 9:15 11:25 11:45
路程/km 330 558 617 1024
(1)该列车从南京到北京全程的平均速度是多少?
(2)若列车从南京到徐州的平均速度为264km/h,则本次列车到达徐州站的时刻是多少?
(3)若列车以108km/h的速度通过南京长江大桥,已知南京长江大桥全长6172m,列车长128m,则
列车完全通过大桥所需的时间是多少?
【答案】(1)256km/h;(2)10:30;(3)210s。
【详解】(1)列车从南京到北京所用的时间为 t=13:15﹣9:15=4h
则列车由南京到北京的平均速度为
s 1024km
v= = =256km/h
t 4h
(2)列车从南京到徐州所用的时间为s1 330km
t1= = =2m/s
v1 264km/h
所以,列车到达徐州站的时刻为 9:15+75min=10:30
(3)列车完全通过大桥行驶的路程为
s =L +L =128m+6172m=6300m
总 车 桥
则列车完全通过大桥需要时间为