1.數學意義:
平均速率:描述物體在一段時間(或一段位移)內位置改變的平均快慢及方向,過程量;
瞬時速率:描述物體在某一時刻(或則某一位置)的運動快慢及方向,狀態量;
瞬時速度:瞬時速率大小,狀態量。
?對應一段時間或一段位移的數學量就是過程量,如沖量、功、位移等;對應一個時刻或一個位置的化學量就是狀態量,如動量、能量、溫度等。
2.標矢性:
平均速率:矢量,方向與位移方向相同;
瞬時速率:矢量,方向沿軌跡切線方向;
平均速度:標量,無方向;
瞬時速度:標量,無方向。
3.大小:
平均速率:平均速率=位移/時間,定義式v=△x/△t(△t為一段時間);
瞬時速率:△t→0的平均速率,定義式v=△x/△t(△t→0的極限);
平均速度:平均速度=路程/時間,雙向直線運動平均速度等于平均速率大小;
瞬時速度:瞬時速率的大小。
4.平均速率和瞬時速率的聯系
(1)瞬時速率等于運動時間△t→0時的平均速率;
(2)對于勻速直線運動,瞬時速率與平均速率相等
5.注意
①平均速率不是速率平均值;
②平均速率有公式△x/△t,瞬時速率理論上求極限,檢測時只能用極短時間內平均速率簡略取代瞬時速率,時間越短越接近真實的瞬時速率,用到了物理的極限思想,假若做勻變速直線運動,就可以求真實值,一般用在打點計時器的紙帶問題、光電門求速率;
求點4的速率用3-5點平均速率取代,用2-6點平均速率精確度更差,由于時間更長了,若果紙帶做勻變速直線運動,那瞬時值就是確切的。
③瞬時速率仍然保持不變的運動就是勻速直線運動;
④瞬時速率大,平均速率不一定大;
⑤x-t圖中,切線斜率表示瞬時速率,割線斜率表示平均速率;
⑥理論上求瞬時速率
a.勻變速直線運動,用運動學關系式;
b.有速率表達式的,代入時間直接求;
c.有位移表達式的,求極限或對時間導數;
d.有x-t圖的,求斜率;
e.有v-t圖的,直接看。
例1:關于平均速率和瞬時速率,以下說法正確的是(CDE)
A.平均速率就是速率的平均值
B.平均速度就是平均速率的大小
C.瞬時速度就是瞬時速率的大小
D.瞬時速率仍然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率都等于其瞬時速率
?繞操場一圈,平均速率為0。
例2:(1)一物體做同向直線運動,前一半時間以9m/s的速率做勻速運動高一物理速度位移公式,后一半時間以6m/s的速率做勻速運動,則全程物體的平均速率是多大?
(2)另一物體也做同向直線運動,前一半路程以3m/s的速率做勻速運動,后一半路程以7m/s的速率做勻速運動,則全程物體的平均速率是多大?
?平均速率不是速率平均值。
例3:質點沿直線Ox方向做變速運動,它離開O點的距離x隨時間t變化的關系為x=(5十2t3)m,該質點在t=2s到t=3s間的平均速率的大小及t=2s時的瞬時速率大小分別為___。
?用導數方式求瞬時速率。
例4:氣墊滑軌上滑塊經過光電門時,其上的遮光條將光擋住,電子計時器可手動記錄遮光時間△t。測得遮光條的長度為△x,用△x/△t近似代表滑塊通過光電門時的瞬時速率。為△x/△t使更接近瞬時速率,正確的舉措是(A)
A.換用長度更窄的遮光條
B.提升檢測遮光條長度的精確度
C.使滑塊的釋放點更緊靠光電門
D.減小氣墊滑軌與水平面的傾角
?用平均速率(長度乘以時間)取代瞬時速率高一物理速度位移公式,理論上間距越窄,時間越短,瞬時速率越接近真實值,并且長度越窄,長度檢測偏差更大,瞬時速率反倒離真實值更遠。
例5:一凈高為H的排球運動員正在出席百米國際賽事,在終點處,有一位站在跑道終點旁的攝影記者用照像機給他拍攝沖線過程,攝影記者使用的照像機的焦段(控制進光量的多少)是16,快門(爆光時間)是1s/60,得到相片后測得相片中運動員的高度為h,背部號碼布上模糊部份長度是△L.由以上數據可以曉得運動員的(BD)
A.百米成績
B.沖線速率
C.百米內的平均速率
D.沖線時1s/60內的位移
?就像地圖,要按比列。
例6:用如圖所示的計時裝置可以近似測出氣墊滑軌上滑塊的瞬時速率.已知固定在滑塊上遮光條的長度為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率大小為(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。