学案3怎样描述运动的快慢(续)
[目标定位]1.知道什么是瞬时速度,理解极短时间内的平均速度和瞬时速度近似相等.2.理解位移-时间图像(s-t图像)的意义,会根据s-t图像描述运动.3.理解速度-时间图像(v-t图像)的意义,知道如何用图像表示速度和时间的关系.
一、瞬时速度
[问题设计]
如图1所示,在气垫导轨上A处安装光电门,滑块上分别插上宽度不等的遮光片.每次都从最高点释放滑块,则滑块前沿的P点每次经过A时的运动快慢相同.光电计时器可以记录P从A点经过一段位移Δs所需时间t(Δs为遮光片宽度).遮光片宽度Δs和所需时间Δt列表如下:
图1
Δs/m
Δt/s
eq\x\to(v)/(m·s-1)
0.05
0.089
0.04
0.075
0.03
0.058
0.02
0.039
0.01
0.02
0.005
0.01
(1)求出每次遮光片通过光电门的平均速度,并填入上表.(保留两位有效数字)
(2)随着Δs的减小,平均速度的大小有什么特点?这反映了什么物理意义?
(3)如何更精确地测定P点经过A点的瞬时速度呢?P点经过A时的速度更接近上述哪一个速度?
[要点提炼]
瞬时速度:运动物体在________________或________________时的速度.
1.在公式v=eq\f(s,t)中,若时间t非常小,平均速度就可以表示物体在该时刻的瞬时速度.
2.瞬时速度的方向就是该时刻物体__________________.瞬时速度的大小是瞬时速率,简称速率.
3.平均速度只能________地描述物体运动的快慢.瞬时速度可以________描述物体在某一时刻(或某一位置)的运动快慢.
[延伸思考]
请把相关的物理量连线.
时间位置平均速度
时刻位移瞬时速度
二、位移图像
[问题设计]
一辆汽车做匀速直线运动,各个时刻的位置坐标列表如下:
t/s
0
10
20
30
40
…
s/m
0
300
600
900
1200
…
(1)建立平面直角坐标系,用横轴表示时间t,纵轴表示位移s,把汽车在各个时刻的位置坐标在坐标系中用点表示出来,然后用平滑的曲线(或直线)连接起来.
(2)图像有什么特点?图线的斜率表示什么?
[要点提炼]
1.位移-时间图像(s-t图像):表示物体的________随时间变化的情况.
2.由s-t图像可以知道:
(1)物体在某一时刻所处的________.
(2)任意时间内的位移(大小和方向),或发生某一段位移所需要的时间.
(3)速度的大小:图像的斜率表示物体的______________________________.
3.匀速直线运动的s-t图像为________________,直线的斜率表示物体的________.
[延伸思考]
如果一辆汽车做直线运动的s-t图像如图2所示.这个图像表示汽车的运动轨迹吗?汽车的速度如何变化?
图2
三、速度图像
[问题设计]
物体做直线运动各时刻的速度见下表
t/s
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
v/(m·s-1)
0.70
0.90
1.10
1.15
1.20
1.23
1.40
1.30
(1)用横轴表示时间t,纵轴表示速度v,建立平面直角坐标系,作出物体的v-t图像(如图3所示).
图3
(2)v-t图像是不是质点运动的轨迹?从v-t图像中可以知道哪些信息?
(3)若质点做匀速直线运动,其v-t图像有什么特点?
[要点提炼]
1.速度-时间图像(v-t图像):表示物体运动的________随时间变化的情况.
2.由v-t图像可以知道:
(1)物体在某一时刻的________.
(2)可判断一段时间内物体速度的变化情况.
(3)速度图像在时间轴上方表示速度方向沿正方向;在时间轴下方表示速度方向沿________方向.
3.匀速直线运动的v-t图像是一条平行于t轴的直线.
一、对瞬时速度的理解
例1某赛车手在一次野外训练中,先利用地图计算出出发地和目的地的直线距离为9km,他从出发地到目的地用了5分钟,赛车上的里程表指示的里程数值增加到了15km,当他经过某路标时,车内速度计指示的示数为150km/h,那么可以确定的是()
A.在整个过程中赛车手的瞬时速度是108km/h
B.在整个过程中赛车手的平均速度是180km/h
C.在整个过程中赛车手的平均速率是108km/h
D.经过路标时的瞬时速度是150km/h
二、位移-时间图像
例2如图4是在同一条直线上运动A、B两质点的位移-时间图像,由图可知()
图4
A.t=0时,A在B后面
B.B物体在t2秒末追上A并在此后跑在A的前面
C.在0~t