运动快慢的描述——速度
[知识点]
在学习了坐标系和位移概念后,能够用数学的形式表示物理现象,在这里将学习以下新的知识点:
速度:表示物体快慢的物理量,运用之前学习的坐标系和位移知识,如下图所示,先用数学形式表达物理量:  t 1时刻物体在x 1位置,t 2时刻物体在x 2位置,这段时间为:∆t =t 2−t 1,这段时间的位移为:∆x =x 2−x 1,则速度为:v =∆x/∆t ,单位为米每秒(m/s ),方向和位移方向一致。    平均速度:如上述时间为一定的时间间隔,则计算得到的是这段时间的平均值,因此通过在一段时间间隔内计算得来的速度为平均速度。方向和位移方向一致。
瞬时速度:如上述速度知识点所述,当这段时间间隔趋于无限小时,计算得到的是某一时刻某一点的值,因此当时间趋于无限小时计算得来的速度为瞬时速度。方向和位移趋势一致,从数学形式看,当时间间隔趋于无限小时,方向会和线的切向方向重合,即速度方向为线的切线方向。
速率:速度的大小,即速度的值。
平均速率:物体在一段时间内经过的路程和这段时间的比值,即v =s/∆t 。
[知识点分析]
一、 速度
速度是矢量,具有大小和单位,一般需要掌握速度的计算和速度方向的确定。
A 、 速度的计算天际汽车
举例:运动员在47秒时到达第一个标记点100米处,在59秒时到达第二个标记点200米处,请问运动员在第一二标记间的速度是多少?
思路:速度的计算首先考虑位移和时间,在问题中到并计算位移和时间,然后计算速度。
分析过程:
问题是问第一二标记间的速度,因此要到这对应的位移和时间,第一标记点为100米,第二标记点为200米,因此可以计算位移∆x =200−100=100,到达第一标记点的时刻为47秒,到达第二标记点的时刻为59秒,因此可以计算时间∆t =59−47=12,参考速度的计算公式v =∆x/∆t ,速度可计算得到为:100/12≈8.3米/秒
B 、 速度方向的确定
举例:请分析顺着河水向下前进的船、逆着河水向上前进的船和逆着河水行驶但倒退的船的速度方向
思路:首先在问题中先明确正方向的方向,然后通过参考系,分析位移方向,
0 -1    1    2 X
x 1 x 2 t 2 t 1
后通过位移方向确立速度方向。
分析过程:
问题中确立河水流向为正方向,顺着河水前进的船以两岸为参考系,其位移和流水方向一致,即位移方向为正方向,则速度方向为正方向;逆着河水向上前进的船以两岸为参考系,其位移和流水方向相反,即位移方向为反方向,则速度方向为反方向;逆着河水行驶但倒退的船以两岸为参考系,其位移和流水方向一致,即位移方向为正方向,则速度方向为正方向。
二、平均速度
在计算速度时,如果是按照一段时间计算出的速度是平均速度,具体参考内容参考速度。
三、瞬时速度
一般情况计算瞬时速度比较少,一般需判断速度何时为瞬时速度何时为平均速度。
举例:射击运动员将箭以7m/s的速度射出,请分析这里的7m/s是瞬时速度还是平均速度。
思路:分析速度是否为瞬时速度还是平均速度,看这个速度是某一点还是通过一段时间计算得来的。
分析过程:
射出箭的那一刻是一瞬间,因此此速度7m/s是瞬时速度。
四、速率
一般了解速率是速度的大小即可。
五、平均速率
有些时候除了考虑位移还需要考虑路程,因此有平均速率这个概念,物体在一段时间内经过的路程和这段是时间的比值,一般情况了解平均速率的计算即可。
举例:运动员用了两分十四秒跑了一圈400米回到原点,请计算平均速度和平均速率?
思路:分析出问题中的位移和路程是多少以及运动的时间,通过公式计算平均速度和平均速率?
分析过程:
运动员回到原点,即位移为0,则计算平均速度为0m/s;
运动员跑了一圈400米,即路程为400m,则计算平均速率为:400/134=2.985m/s
[练一练]
1、速度是表示物体_______的物理量,t1时刻物体在x1位置,t2时刻物体在x2位置,这段时间为:∆t=_______,这段时间的位移为:∆x=_______,则速度为:v=_______,单位为米每秒(m/s),方向和_______方向一致。
2、平均速度:时间为一定的时间间隔,则计算得到的是这段时间的_______,因此通过在一段时间间隔内计算得来的速度为_______。方向和_______方向一致。
3、瞬时速度:如上述速度知识点所述,当这段时间间隔趋于_______时,计算得到的是_______的值,因此当时间趋于无限小时计算得来的速度为_______。方向和_______一致,从数学形式看,当时间间隔趋于无限小时,方向会和线的_______方向重合,即速度方向为线的_______方向。
4、速率:速度的_______,即速度的值。
5、平均速率:物体在一段时间内经过的_______和这段时间的比值,即v=_______ 吗,。
6、汽车通过400米笔直的隧道用时15秒,计算汽车的速度?
7、请分析一个往上垂直怕抛起然后落下的石头的速度方向?
8、汽车经过第一个路标的时候速度为17m/s,在行驶5公里到达第二个路标,且用时2分钟,请分析17m/s为平均速度还是瞬时速度并计算行驶5公里的平均速度是多少?
9、流星以弧形方式划过10米天际用时1秒,请计算流星的平均速率?