高中物理《運(yùn)動(dòng)快慢的描述—速度》文字素材新人教版必修

準(zhǔn)確理解速度定義1 平均速度的意義在人們的日常經(jīng)驗(yàn)中形成的速度概念實(shí)際是平均速率， 我們平常所說人的行走速度、跑的速度、 汽車的速度、火車的速度等， 實(shí)際是指路程與通過這段路程所用時(shí)間的比物理學(xué)中所說的平均速度定義是:由此可知， 平均速度是矢量，一般說平均速度的大小不等于平均速率引入平均速度的意義在于過渡到變速運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度平均速度較小，平均速度就較為精確地描述 t 內(nèi)運(yùn)動(dòng)的快慢，t 越小、它就更精確地描述t 內(nèi)運(yùn)動(dòng)的快慢，當(dāng)t 0時(shí)它就精確地描述了t 時(shí)刻運(yùn)動(dòng)的快慢 t 0 時(shí)，v 的極限就定義為瞬時(shí)速度，只是粗略地描述t 時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的快慢，當(dāng)t 0 時(shí) v 的極限就定義為瞬時(shí)速度，可以看出，平均速度是作為精確定義瞬時(shí)速度的前題而引入的，沒有平均速度就無從定義瞬時(shí)速度然而平均速度只有當(dāng)t 很小時(shí)才有意義，它逼近瞬時(shí)速度瞬時(shí)速度 v 簡(jiǎn)稱速度， 是描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的基本物理量，無論是在運(yùn)動(dòng)學(xué)中還是在動(dòng)力學(xué)中以及物理學(xué)的其他部分中都有重要作用2 速度不是位移對(duì)時(shí)間的變化率速度定義中的r 是位矢 r 不是位移s，因此，定義明確說明速度是位矢對(duì)時(shí)間的變化率， 而不是位移對(duì)時(shí)間的變化率速度是描述質(zhì)點(diǎn)位置變化快慢和變化方向的物理量質(zhì)點(diǎn)的位置用位置矢量即位矢r 表示，質(zhì)點(diǎn)的位置變化表現(xiàn)為位矢r 隨時(shí)間 t 變化，r 是 t 的函數(shù)， r = r （t ），某一時(shí)刻t 對(duì)應(yīng)某一位置r ，某一段時(shí)間t 對(duì)應(yīng)某一段位移 r ，所以，應(yīng)該說速度是位矢對(duì)時(shí)間的變化率用心愛心專心1中學(xué)物理用符號(hào)s 表示 t 時(shí)間內(nèi)的位移，定義平均速度，并在 t 0 時(shí)過渡到瞬時(shí)速度v中學(xué)物理課中又同時(shí)用s 表示位移， 這就容易使人產(chǎn)生誤解：速度是位移對(duì)時(shí)間的變化率我們應(yīng)該區(qū)別位矢與位移，位矢是r ，位移是 r = r 2 r 1，如圖 1 所示， r 1 是t 1 時(shí)刻的位矢，r 2 是 t 2 時(shí)刻的位矢，我們所說的位移s 就是 r 位矢 r 與時(shí)刻 t 對(duì)應(yīng)，位移 r 與一段時(shí)間t 對(duì)應(yīng)位移 r 是過程量，不是與時(shí)間（時(shí)刻）t 對(duì)應(yīng)，不能說速度 v 是位移 r （過程量）對(duì)時(shí)間t （瞬時(shí)量）的變化率現(xiàn)行中學(xué)物理教材為了降低難度在運(yùn)動(dòng)學(xué)中不引入位矢概念，不區(qū)分位矢和位移但我們從大學(xué)物理知道，位矢是基本的物理量，我們用位置（位矢）、速度描述質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)， 不是用位移、速度描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)從圖1 可知，質(zhì)點(diǎn)從 A 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B 點(diǎn)，如把 A 點(diǎn)規(guī)定為初始時(shí)刻的初始位置，則位移s = r 就確定了 B 點(diǎn)的位置，這與 B 點(diǎn)的位矢 r 2 相差一矢量 r 1，r 2 = r 1+r 實(shí)質(zhì)上，位移r 就是以 A 點(diǎn)作為原點(diǎn)的位矢，速度仍是位矢對(duì)時(shí)間的變化率3 應(yīng)該從變化率來理解速度一般說 v 是 t 的函數(shù)， v = v（ t ），速度與時(shí)刻對(duì)應(yīng)出于可接受性, 有的書上說質(zhì)點(diǎn)某一時(shí)刻（某一位置）的速度叫瞬時(shí)速度，這不是瞬時(shí)速度的定義，只是對(duì)瞬時(shí)速度與時(shí)刻（位置）對(duì)應(yīng)的一種說明，并沒有揭露瞬時(shí)速度的本質(zhì)用心愛心專心2有一種看法 汽 上速度表指 指示的速度 就是汽 的瞬 速度， 當(dāng)然不是瞬 速度的定 ， 注意速度表指 的示數(shù)只是速度的大?。ㄋ俾剩┎皇撬俣?，由于各種原因，汽 上速度表 出的速率不很精確有的學(xué)生 某一 刻物體在某一位置，沒有位移， 某一 刻物體的速度沒有意 種 法使我 想起古希臘哲學(xué)家芝 提出的著名的“ 矢不 ”的 ，芝 行的箭在某一 刻占有一確定位置，另一 刻又在另一確定位置，箭在一確定位置即箭是靜止的， 行的箭原來是由 多靜止的箭形成的，靜止和運(yùn) 是矛盾的，箭的運(yùn) 是不可能的我 知道機(jī)械運(yùn) 的矛盾是某一 刻物體既在某一位置又不在某一位置我 物體某一 刻在某一位置， 運(yùn) 的物體 句 只 了一部分， 接著 此 刻物體要離開此位置（不在此位置）、物體有一定的速度 運(yùn) 的物體只 “某一 刻物體在某一位置”一句 ，其含 不 確切，包含著多種可能，如：物體可能靜止在此位置， 可能快速或慢速通 此位置，可能向 或向南通 此位置 運(yùn) 物體我 ：某一 刻物體正 或通 位置A 可能更確切一些學(xué)生 某一 刻速度的疑 不是不需要解 的，我 從運(yùn) 、 化的角度來理解瞬 速度我 某一 刻t 物體的速度 v 的含 是：從此 刻t ， t 時(shí) ，物體位移 r ，在 t 0 的極限就是 刻的速度v也就是 ，我 到 t 刻物體的速度v ，要考 t t +t 內(nèi)物體的位移r ，以及 r 與 t的比如果只是停留在t 刻上，或只是 物體在某一位置，不考 t 、 r 就不能體 物體的運(yùn) 狀 ，也就不能體 出速度v 的意 我 到物體的瞬 速度 v ，“瞬 ”的含 不只 刻t ， 包含 t 0 的 化 程有人 瞬 速度v 不一定要 t 0，理由是：我 量瞬 速度 ，都是在 t 有一定大小的情況下完成的，精確度要求越高t 取得越小，但t 不會(huì)是無 小，因此，我 只要 t 足 小 就是瞬 速 種看法是片面的用心愛心專心3應(yīng)該區(qū)別物理量的定義與應(yīng)用時(shí)的近似需要我們?cè)谘芯恳活愇锢憩F(xiàn)象，引入相關(guān)的物理概念、物理量，建立物理理論時(shí)，應(yīng)該是嚴(yán)密的、準(zhǔn)確的速度v 應(yīng)該有準(zhǔn)確的定義，即在實(shí)際應(yīng)用時(shí), 由于物體不是質(zhì)點(diǎn), 由于實(shí)際條件的限制，我們可以按照實(shí)際需要選取t 的一定值，認(rèn)為速度v 近似是，但不能以此代替速度的準(zhǔn)確定義總之，我們應(yīng)該從r 的變化率而且是瞬時(shí)變化率的角度來理解速度v當(dāng)然，對(duì)于剛開始學(xué)習(xí)高中物理的學(xué)生來說，理解是困難的我們是從簡(jiǎn)單的直線運(yùn)動(dòng)入手，先說明平均速度，再通俗地介紹在 t 0 時(shí)的思想方法 教學(xué)實(shí)踐表明，學(xué)生能夠接受初步的、 淺顯的取極限的思想我們應(yīng)該注意， 變化率是學(xué)好高中物理極為重要的概念，我們不能回避它例如：加速度是速度的變化率，力等于動(dòng)量變化率， 電流是通過截面電量的變化率， 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小等于磁通量的變化率等等因此，我們應(yīng)該想辦法讓初學(xué)高中物理的學(xué)生逐步理解變化率的概念用心愛心專心4