浅谈平均速度

(整期优先)网络出版时间:2008-10-20
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浅谈平均速度

王艳景

平均速度是对物体运动快慢程度的粗略描写,是把变速直线运动这一较复杂的运动形式当作简单的匀速直线运动来处理,在实际中非常有用,通过平均速度及以后许多类似问题的教与学,使学生逐步体会到使复杂问题简单化,忽略细节,突出主干,更容易抓住本质,这是一种常用的研究问题的方法。

为了描述物体做变速直线运动的快慢,物理学上引入了平均速度这个物理量,把做变速直线运动物体经过的路程和经过这段路程所用的时间的比值,叫做运动物体在这一段路程内(或这段时间内)的平均速度,计算公式为:v=

例1.一辆汽车在平直公路上行驶,半小时内行驶23.4千米,其中第一个10分钟行驶5.4千米,第二个10分钟行驶10.8千米,第三个10分钟行驶7.2千米,求汽车前20分钟,后20分钟及全程的平均速度?

解:5.4千米=5400米,10.8千米=10800米,20分=1200秒

前20分钟的平均速度v1===13.5米/秒

后20分钟的平均速度v2===15米/秒

全程的平均速度;v===13米/秒

答:(略)

分析:公式v=中的v、s、t应该针对同一路段,同一时间,同一对象,即:即同一性,切忌“张冠李戴”,解题表达时应指明哪段路程(时间)的平均速度。

例2.某同学爬山时,上山速度为4米/秒到山顶,又以6米/秒的速度下山,则该同学上、下山过程的平均速度是多少?

解:山坡长设为s,上下山总路程为2s

全程的平均速度v====4.8米/秒

分析:我们可使此题扩展到一般表达式:

若上山速度为v1,下山速度为v2,则整个上下山过程的平均速度

v====

即:如果以路程二等分全程,全程的平均速度v=

例3.一辆汽车在平直公路上行驶,它前一半时间以54千米/时的速度行驶,后一半时间以36千米/时的速度行驶,则该汽车整个过程中的平均速度为多少?

解:前一半时间设为t,则总时间2t

全程的平均速度v=

=

=

=45千米/时

答:(略)

分析:我们将此题扩展,找其一般性表达式:

前一半时间以v1速度行驶,后一半时间以v2的速度行驶,则全程的平均速度:

V==

即:如果以时间二等分全程,全程的平均速度V=

讨论:

以上分析表明:

(1)变速直线运动的平均速度在一般情况下,其大小不等于各段速度的算术平均值,以路程二等分全程,二者不相等,且平均速度略小于速度的算术平均值.

(2)若以时间二等分全程,此时的平均速度大小恰为各段速度的算术平均值。

(3)类似于和的表达形式,在质量和密度一章中也有应用。

例如:由等质量的两种金属(密度分别为ρ1、ρ2),制成合金,此合金的密度,ρ合金=;由等体积的两种金属(密度分别为ρ1、ρ2),制成合金,合金的密度:ρ合金=。

总之,平均速度不一定等于速度的算术平均值,把二者等同起来的认识和做法是错误的,在学习的过程中,注意区分不同的条件,从而计算简便,求解迅速,还要多用联想、类比的方法,对我们巩固原有知识,掌握新知识都是非常有益的。