1.物理意義:
平均速度:描述物體在一段時(shí)間(或一段位移)內(nèi)位置改變的平均快慢及方向,過(guò)程量;
平均速率:描述物體沿軌跡運(yùn)動(dòng)的平均快慢,過(guò)程量;
瞬時(shí)速度:描述物體在某一時(shí)刻(或者某一位置)的運(yùn)動(dòng)快慢及方向,狀態(tài)量;
瞬時(shí)速率:瞬時(shí)速度大小,狀態(tài)量。
?對(duì)應(yīng)一段時(shí)間或一段位移的物理量就是過(guò)程量,如沖量、功、位移等;對(duì)應(yīng)一個(gè)時(shí)刻或一個(gè)位置的物理量就是狀態(tài)量,如動(dòng)量、能量、溫度等。
2.標(biāo)矢性:
平均速度:矢量,方向與位移方向相同;
瞬時(shí)速度:矢量,方向沿軌跡切線方向;
平均速率:標(biāo)量,無(wú)方向;
瞬時(shí)速率:標(biāo)量,無(wú)方向。
3.大小:
平均速度:平均速度=位移/時(shí)間,定義式v=△x/△t(△t為一段時(shí)間);
瞬時(shí)速度:△t→0的平均速度,定義式v=△x/△t(△t→0的極限);
平均速率:平均速率=路程/時(shí)間,單向直線運(yùn)動(dòng)平均速率等于平均速度大小;
瞬時(shí)速率:瞬時(shí)速度的大小。
4.平均速度和瞬時(shí)速度的聯(lián)系
(1)瞬時(shí)速度等于運(yùn)動(dòng)時(shí)間△t→0時(shí)的平均速度;
(2)對(duì)于勻速直線運(yùn)動(dòng),瞬時(shí)速度與平均速度相等
5.注意
①平均速度不是速度平均值;
②平均速度有公式△x/△t,瞬時(shí)速度理論上求極限,測(cè)量時(shí)只能用極短時(shí)間內(nèi)平均速度粗略代替瞬時(shí)速度,時(shí)間越短越接近真實(shí)的瞬時(shí)速度,用到了數(shù)學(xué)的極限思想,如果做勻變速直線運(yùn)動(dòng),就可以求真實(shí)值,通常用在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶問(wèn)題、光電門(mén)求速度;
求點(diǎn)4的速度用3-5點(diǎn)平均速度代替,用2-6點(diǎn)平均速度精確度更差,因?yàn)闀r(shí)間更長(zhǎng)了,如果紙帶做勻變速直線運(yùn)動(dòng),那瞬時(shí)值就是準(zhǔn)確的。
③瞬時(shí)速度一直保持不變的運(yùn)動(dòng)就是勻速直線運(yùn)動(dòng);
④瞬時(shí)速度大,平均速度不一定大;
⑤x-t圖中,切線斜率表示瞬時(shí)速度,割線斜率表示平均速度;
⑥理論上求瞬時(shí)速度
a.勻變速直線運(yùn)動(dòng),用運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系式;
b.有速度表達(dá)式的,代入時(shí)間直接求;
c.有位移表達(dá)式的,求極限或?qū)r(shí)間求導(dǎo);
d.有x-t圖的,求斜率;
e.有v-t圖的,直接看。
例1:關(guān)于平均速度和瞬時(shí)速度,以下說(shuō)法正確的是( CDE)
A.平均速度就是速度的平均值
B.平均速率就是平均速度的大小
C.瞬時(shí)速率就是瞬時(shí)速度的大小
D.瞬時(shí)速度一直保持不變的運(yùn)動(dòng)就是勻速直線運(yùn)動(dòng)
E.勻速直線運(yùn)動(dòng)任一過(guò)程的平均速度都等于其瞬時(shí)速度
?繞操場(chǎng)一圈,平均速度為0。
例2:(1)一物體做同向直線運(yùn)動(dòng),前一半時(shí)間以9m/s的速度做勻速運(yùn)動(dòng),后一半時(shí)間以6m/s的速度做勻速運(yùn)動(dòng),則全程物體的平均速度是多大?
(2)另一物體也做同向直線運(yùn)動(dòng),前一半路程以3m/s的速度做勻速運(yùn)動(dòng),后一半路程以7m/s的速度做勻速運(yùn)動(dòng),則全程物體的平均速度是多大?
?平均速度不是速度平均值。
例3:質(zhì)點(diǎn)沿直線Ox方向做變速運(yùn)動(dòng),它離開(kāi)O點(diǎn)的距離x隨時(shí)間t變化的關(guān)系為x=(5十2t3)m,該質(zhì)點(diǎn)在t=2s到t=3s間的平均速度的大小及t=2s時(shí)的瞬時(shí)速度大小分別為_(kāi)__。
?用求導(dǎo)方法求瞬時(shí)速度。
例4:氣墊導(dǎo)軌上滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí),其上的遮光條將光遮住,電子計(jì)時(shí)器可自動(dòng)記錄遮光時(shí)間△t。測(cè)得遮光條的寬度為△x,用△x/△t近似代表滑塊通過(guò)光電門(mén)時(shí)的瞬時(shí)速度。為△x/△t使更接近瞬時(shí)速度,正確的措施是(A)
A.換用寬度更窄的遮光條
B.提高測(cè)量遮光條寬度的精確度
C.使滑塊的釋放點(diǎn)更靠近光電門(mén)
D.增大氣墊導(dǎo)軌與水平面的夾角
?用平均速度(寬度除以時(shí)間)代替瞬時(shí)速度,理論上寬度越窄,時(shí)間越短,瞬時(shí)速度越接近真實(shí)值,但是寬度越窄,寬度測(cè)量誤差更大,瞬時(shí)速度反而離真實(shí)值更遠(yuǎn)。
例5:一身高為H的田徑運(yùn)動(dòng)員正在參加百米國(guó)際比賽,在終點(diǎn)處,有一位站在跑道終點(diǎn)旁的攝影記者用照相機(jī)給他拍攝沖線過(guò)程,攝影記者使用的照相機(jī)的光圈(控制進(jìn)光量的多少)是16,快門(mén)(曝光時(shí)間)是1s/60,得到照片后測(cè)得照片中運(yùn)動(dòng)員的高度為h,胸前號(hào)碼布上模糊部分寬度是△L.由以上數(shù)據(jù)可以知道運(yùn)動(dòng)員的(BD)
A.百米成績(jī)
B.沖線速度
C.百米內(nèi)的平均速度
D.沖線時(shí)1s/60內(nèi)的位移
?如同地圖,要按比例。
例6:用如圖所示的計(jì)時(shí)裝置可以近似測(cè)出氣墊導(dǎo)軌上滑塊的瞬時(shí)速度.已知固定在滑塊上遮光條的寬度為4.0mm,遮光條經(jīng)過(guò)光電門(mén)的遮光時(shí)間為0.040s,則滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)位置時(shí)的速度大小為(A)
A.0.10m/s
B.100m/s
C.4.0m/s
D.0.40m/s
?光電門(mén)上或紙帶上的應(yīng)用。