1.物理意義:
平均速度:描述物體在一段時間(或一段位移)内位置改變的平均快慢及方向,過程量;
平均速率:描述物體沿軌迹運動的平均快慢,過程量;
瞬時速度:描述物體在某一時刻(或者某一位置)的運動快慢及方向,狀态量;
瞬時速率:瞬時速度大小,狀态量。
☞對應一段時間或一段位移的物理量就是過程量,如沖量、功、位移等;對應一個時刻或一個位置的物理量就是狀态量,如動量、能量、溫度等。
2.标矢性:
平均速度:矢量,方向與位移方向相同;
瞬時速度:矢量,方向沿軌迹切線方向;
平均速率:标量,無方向;
瞬時速率:标量,無方向。
3.大小:
平均速度:平均速度=位移/時間,定義式v=△x/△t(△t為一段時間);
瞬時速度:△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/時間,單向直線運動平均速率等于平均速度大小;
瞬時速率:瞬時速度的大小。
4.平均速度和瞬時速度的聯系
(1)瞬時速度等于運動時間△t→0時的平均速度;
(2)對于勻速直線運動,瞬時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,瞬時速度理論上求極限,測量時隻能用極短時間内平均速度粗略代替瞬時速度,時間越短越接近真實的瞬時速度,用到了數學的極限思想,如果做勻變速直線運動,就可以求真實值,通常用在打點計時器的紙帶問題、光電門求速度;
求點4的速度用3-5點平均速度代替,用2-6點平均速度精确度更差,因為時間更長了,如果紙帶做勻變速直線運動,那瞬時值就是準确的。
③瞬時速度一直保持不變的運動就是勻速直線運動;
④瞬時速度大,平均速度不一定大;
⑤x-t圖中,切線斜率表示瞬時速度,割線斜率表示平均速度;
⑥理論上求瞬時速度
a.勻變速直線運動,用運動學關系式;
b.有速度表達式的,代入時間直接求;
c.有位移表達式的,求極限或對時間求導;
d.有x-t圖的,求斜率;
e.有v-t圖的,直接看。
例1:關于平均速度和瞬時速度,以下說法正确的是( 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.瞬時速率就是瞬時速度的大小
D.瞬時速度一直保持不變的運動就是勻速直線運動
E.勻速直線運動任一過程的平均速度都等于其瞬時速度
☞繞操場一圈,平均速度為0。
例2:(1)一物體做同向直線運動,前一半時間以9m/s的速度做勻速運動,後一半時間以6m/s的速度做勻速運動,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動,前一半路程以3m/s的速度做勻速運動,後一半路程以7m/s的速度做勻速運動,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:質點沿直線Ox方向做變速運動,它離開O點的距離x随時間t變化的關系為x=(5十2t³)m,該質點在t=2s到t=3s間的平均速度的大小及t=2s時的瞬時速度大小分别為___。
☞用求導方法求瞬時速度。
例4:氣墊導軌上滑塊經過光電門時,其上的遮光條将光遮住,電子計時器可自動記錄遮光時間△t。測得遮光條的寬度為△x,用△x/△t近似代表滑塊通過光電門時的瞬時速度。為△x/△t使更接近瞬時速度,正确的措施是(A)
A.換用寬度更窄的遮光條
B.提高測量遮光條寬度的精确度
C.使滑塊的釋放點更靠近光電門
D.增大氣墊導軌與水平面的夾角
☞用平均速度(寬度除以時間)代替瞬時速度,理論上寬度越窄,時間越短,瞬時速度越接近真實值,但是寬度越窄,寬度測量誤差更大,瞬時速度反而離真實值更遠。
例5:一身高為H的田徑運動員正在參加百米國際比賽,在終點處,有一位站在跑道終點旁的攝影記者用照相機給他拍攝沖線過程,攝影記者使用的照相機的光圈(控制進光量的多少)是16,快門(曝光時間)是1s/60,得到照片後測得照片中運動員的高度為h,胸前号碼布上模糊部分寬度是△L.由以上數據可以知道運動員的(BD)
A.百米成績
B.沖線速度
C.百米内的平均速度
D.沖線時1s/60内的位移
☞如同地圖,要按比例。
例6:用如圖所示的計時裝置可以近似測出氣墊導軌上滑塊的瞬時速度.已知固定在滑塊上遮光條的寬度為4.0mm,遮光條經過光電門的遮光時間為0.040s,則滑塊經過光電門位置時的速度大小為(A)
A.0.10m/s
B.100m/s
C.4.0m/s
D.0.40m/s
☞光電門上或紙帶上的應用。
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