1.数学意义:
平均速率:描述物体在一段时间(或一段位移)内位置改变的平均快慢及方向,过程量;
瞬时速率:描述物体在某一时刻(或则某一位置)的运动快慢及方向,状态量;
瞬时速度:瞬时速率大小,状态量。
☞对应一段时间或一段位移的数学量就是过程量,如冲量、功、位移等;对应一个时刻或一个位置的化学量就是状态量,如动量、能量、温度等。
2.标矢性:
平均速率:矢量,方向与位移方向相同;
瞬时速率:矢量,方向沿轨迹切线方向;
平均速度:标量,无方向;
瞬时速度:标量,无方向。
3.大小:
平均速率:平均速率=位移/时间,定义式v=△x/△t(△t为一段时间);
瞬时速率:△t→0的平均速率,定义式v=△x/△t(△t→0的极限);
平均速度:平均速度=路程/时间,双向直线运动平均速度等于平均速率大小;
瞬时速度:瞬时速率的大小。
4.平均速率和瞬时速率的联系
(1)瞬时速率等于运动时间△t→0时的平均速率;
(2)对于匀速直线运动,瞬时速率与平均速率相等
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,瞬时速率理论上求极限,检测时只能用极短时间内平均速率简略取代瞬时速率,时间越短越接近真实的瞬时速率,用到了物理的极限思想,假若做匀变速直线运动,就可以求真实值,一般用在打点计时器的纸带问题、光电门求速率;
求点4的速率用3-5点平均速率取代,用2-6点平均速率精确度更差,由于时间更长了,若果纸带做匀变速直线运动,那瞬时值就是确切的。
③瞬时速率仍然保持不变的运动就是匀速直线运动;
④瞬时速率大,平均速率不一定大;
⑤x-t图中,切线斜率表示瞬时速率,割线斜率表示平均速率;
⑥理论上求瞬时速率
a.匀变速直线运动,用运动学关系式;
b.有速率表达式的,代入时间直接求;
c.有位移表达式的,求极限或对时间导数;
d.有x-t图的,求斜率;
e.有v-t图的,直接看。
例1:关于平均速率和瞬时速率,以下说法正确的是(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.瞬时速度就是瞬时速率的大小
D.瞬时速率仍然保持不变的运动就是匀速直线运动
E.匀速直线运动任一过程的平均速率都等于其瞬时速率
☞绕操场一圈,平均速率为0。
例2:(1)一物体做同向直线运动,前一半时间以9m/s的速率做匀速运动高一物理速度位移公式,后一半时间以6m/s的速率做匀速运动,则全程物体的平均速率是多大?
(2)另一物体也做同向直线运动,前一半路程以3m/s的速率做匀速运动,后一半路程以7m/s的速率做匀速运动,则全程物体的平均速率是多大?
☞平均速率不是速率平均值。
例3:质点沿直线Ox方向做变速运动,它离开O点的距离x随时间t变化的关系为x=(5十2t³)m,该质点在t=2s到t=3s间的平均速率的大小及t=2s时的瞬时速率大小分别为___。
☞用导数方式求瞬时速率。
例4:气垫滑轨上滑块经过光电门时,其上的遮光条将光挡住,电子计时器可手动记录遮光时间△t。测得遮光条的长度为△x,用△x/△t近似代表滑块通过光电门时的瞬时速率。为△x/△t使更接近瞬时速率,正确的举措是(A)
A.换用长度更窄的遮光条
B.提升检测遮光条长度的精确度
C.使滑块的释放点更紧靠光电门
D.减小气垫滑轨与水平面的倾角
☞用平均速率(长度乘以时间)取代瞬时速率高一物理速度位移公式,理论上间距越窄,时间越短,瞬时速率越接近真实值,并且长度越窄,长度检测偏差更大,瞬时速率反倒离真实值更远。
例5:一净高为H的排球运动员正在出席百米国际赛事,在终点处,有一位站在跑道终点旁的摄影记者用照像机给他拍摄冲线过程,摄影记者使用的照像机的焦段(控制进光量的多少)是16,快门(爆光时间)是1s/60,得到相片后测得相片中运动员的高度为h,背部号码布上模糊部份长度是△L.由以上数据可以晓得运动员的(BD)
A.百米成绩
B.冲线速率
C.百米内的平均速率
D.冲线时1s/60内的位移
☞就像地图,要按比列。
例6:用如图所示的计时装置可以近似测出气垫滑轨上滑块的瞬时速率.已知固定在滑块上遮光条的长度为4.0mm,遮光条经过光电门的遮光时间为0.040s,则滑块经过光电门位置时的速率大小为(A)
A.0.10m/s
B.100m/s
C.4.0m/s
D.0.40m/s
☞光电门上或纸带上的应用。