本文我们来讲一下运动的快慢也就是速度的知识点,运动的快慢和速度我们在小学就已经学习过了,因此本节内容还是非常简单的。
很多老师往往因为本节内容过于简单且学生已有基础,因此教学上不是特别重视,其实是不对的。本节内容虽然简单,但对教师的要求却并不低。一是本节内容是学生第一次接触到物理计算,一定要通过本节的学习给学生打下基础,尤其是物理计算题的格式问题,和数学上的计算差别很大,要让学生尽快适应物理计算的格式;二是通过速度的定义,让学生理解“比值定义法”的意义,为以后学习密度、压强、电功率等物理概念打下基础。
一、快慢
做任何事情,都会涉及到时间问题,只要涉及到时间问题,就会有快慢一说。无论做什么事情,所有的快慢比较都可以归结为两种方式去进行。一是相同的时间比较做事的多少,做的事情越多,我们就说做事就越快;二是做同一件事,比较所花时间的长短,所花时间越短,我们就说做事就越快。
我们以生活中刷碗为例,两个人去做刷碗这件事,平时我们对别人的评价就是“你刷碗真快或真慢”,怎么比较的呢?无非是两个办法:一、都给两个人5分钟的时间,看谁刷的碗多,那么谁就刷的快;二、同时给两个人50个碗,看谁先刷完(时间短),则谁刷的快。
很多人,可能会有疑惑,那么简单的知识,怎么还从生活中絮絮叨叨的说那么多。从速度这个概念上来看,确实非常简单,但我发现很多学生在学习“电功率”知识点的时候,对快慢就很疑惑了,不能理解电功率的含义。这说明在学习速度的时候,并没有理解透速度的含义,而是根据小学的学习,初中的强化,公式的记忆去进行简单的计算。看似学会了“速度”的知识点,实则并没有理解其内涵和精髓。
二、运动的快慢
当我们进行运动的时候,也会涉及到时间,因此也就有了运动快慢一说。比较物体运动快慢也是两种方法。
1、相同的时间比路程
在相同的时间内,比较物体经过的路程,经过路程长的物体运动得快。这是典型的观众思维,我们坐在观众席上观看比赛的时候,就是根据这种方法判断名次的。每个运动员同时从起点起跑,同一时间,我们看谁在最前面,谁就运动得快。
2、相同的路程比时间
在物体运动相同路程的情况下,比较它们所花的时间,所花时间短的物体运动得快。这是典型的裁判思维,在比赛时,裁判并不关注哪个运动员在前,哪个运动员在后,只需要在运动员起跑时开始计时,等每个运动员跑到终点时再次计时。每个运动员跑了相同的距离,我们只需要他们所用时间长短即可。时间越短,成绩越好,运动越快。
三、速度
对于路程和时间均不相同,我们怎么比较两个物体的运动快慢呢?在物理学中,我们引进了“速度”这个概念,通过速度的数值大小来比较运动的快慢。也就是说,引进“速度”之后,我们就不再是粗略的比较运动的快慢了。
为什么“速度”这个概念能够比较物体运动的快慢?这是我们学习“速度”这个知识点所必须要弄懂的。
定义:
在物理学中,把路程与时间之比叫做速度(velocity)。
通常用字母v表示速度,s表示路程,t表示时间,则有:
物理中单位是参与运算的,因此速度的国际单位是:米每秒,符号是m/s。
从上面的运算我们可以看出:一个物体在2s内运动了10m,而速度等于路程除以时间,也就是说我们通过“速度”这个概念,把所有物体的运动快慢全部转化为该物体1s内走了多少路程,从而比较运动的快慢。这也就是说速度能反映物体运动快慢的本质原因是相同的时间比较路程的长短,且这个相同时间还是单位时间。
举个例子,A物体的速度为v₁=5m/s,B物体的速度为v₂=6m/s。也就是说A物体1s能运动5m的距离,而B物体1s能够运动6m的距离,自然而然就是B物体的速度大了。而且通过速度还能具体知道B物体比A物体快了多少,因此我们说速度能够更精确的描述物体运动的快慢。
速度还有一个常用单位:千米每小时(km/h),这是生活中的速度单位,也俗称为“码”,两者之间的转换关系是:1m/s=3.6km/h。对于这个换算关系,我并不建议去死记硬背,而是应该学会推导,不仅能提升运算能力,还能加强对物理单位的理解。
四、速度的理解——能力和结果
在物理中,有一类题目理解起来难度略大,让很多同学感觉本来还学习得不错的知识点,一旦遇到这类题目,瞬间就蒙了,原来已经学会的知识点也被干扰了,今天我们以速度为例讲解一下这类题型。
题目的大致表述:一个物体甲,其运动的路程越大,其速度就越大;或者甲物体运动所花时间越少,其速度就越大。
很多学生一看,感觉没毛病呀。其实里面存在着很大的误区,我们一起来分析一下。在初中物理中,我们会学到5个物理量,它是由公式计算出来的,但是并不由公式决定,速度v就是其中之一。
举个例子,一辆自行车在地面上运动,自行车的速度怎么求?是拿自行车运动的路程除以其运动的时间;同样,一辆法拉利也在地面上行驶,法拉利的速度仍然是拿法拉利运动的路程除以其运动的时间。但是无论是自行车的速度还是法拉利的速度大小并不取决于路程(s)和时间(t)这两个物理量。而是取决于其本身的性能,从出厂的那一刻起,自行车就注定在速度上干不过法拉利了。
物体的速度实际上是由物体的“性能”(高中会学习)决定的,而和路程、时间没有关系,因此对于一个物体而言,“路程越大,速度越大”或者“时间越短,速度越大”的说法就犯了一个逻辑性的错误。不是路程s和时间t决定了速度v,而是速度v最终决定了路程s和时间t。
这个时候可能很多学生会说:那把逻辑错误改正过来,说成“速度越大则路程越大”或者“速度越大则时间越短”对不对呢?很抱歉,也是错误的。为什么呢?我们来分析一下。
速度类似于“能力”,而路程和时间则类似于“结果”,能力是不能等同于结果的。有某一方面的能力,带杯须具备一定的条件,最终才能达到预定的结果。其实速度和路程及时间之间的关系也是如此。
物理中,如果两个同一个公式中的两个物理量想要具有一定的关系,我们就必须要控制变量。比如在公式s=vt力面又三个物理量:路程(s)、时间(t)、速度(v),刚才我们分析了,从逻辑上说是速度决定了路程和时间。但是如果我们要说速度v和路程之间的关系,必须要控制时间t不变;同理,要说速度v和时间t之间的关系,必须控制路程s不变。
有A和B两个物体,当两物体的运动时间相同时,则速度大的物体运动的路程大;速度小的物体运动路程小。当两物体运动相同的路程时,速度大的物体所花的时间短;速度小的物体所花的时间长。
只有这样说才是对的,大家明白了吗?
五、匀速直线运动
上篇文章里,我们对机械运动进行了分类。其实按照速度也可以把机械运动分为:匀速直线运动和变速直线运动。
如下图所示甲中的小汽车做直线运动时,在相同时间内通过的路程相等,它的速度是不变的。我们把物体沿着直线且速度不变的运动,叫做匀速直线运动。
物体在做直线运动时,其速度的大小常常是变化的,即在相等的时间内通过的路程不相等,如上图乙中汽车的运动,这种运动叫做变速直线运动。
我么你初中阶段重点学习的是匀速直线运动,对于匀速直线运动,需要大家理解这四个函数图像。
(1)和(2)是s-t图像:表示物体的路程随时间的变化关系,(3)和(4)是v-t图像:表示物体的速度随时间的变化关系。
(1):表示物体静止,速度v=0,因为随着时间的增加,物体的路程大小没有变化。
(2):表示匀速直线运动,正比例函数,其中该函数图像里的k值表示速度v,即k=v。
(3):表示变速运动,随着时间的增加速度越来越大。
(4):表示匀速直线运动,随着时间的增加,物体速度的大小不变。
六、物理计算题格式
物理计算题的一半书写格式为:
1、必要的文字说明
2、公式(或表达式)
3、带入数据
4、结果(无论过程多么复杂,物理中不写具体运算过程,从带入数据直接得答案)
在物理中,做大题的时候,需要注意以下几点:
1、一个物理量是包含数据和单位的,因此在带入数据的时候,数据后面一定要跟单位
2、什么是必要的文字说明呢?如上图,题目中给出了路程这个数据110m,由于110m在物理中所表示的物理量是路程。因此我们的文字说明其实就是在数据前面加上物理量的符号,写成“s=110m”。
3、物理中可以不写“答”
4、物理计算中不允许出现“÷”,一律用比值运算
本节运动的快慢——速度的讲解就到这里,希望对大家有所帮助!