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人教版高中物理必修第一册 1.3 位置变化快慢的描述——速度 故事化教学

日期:10-02  点击:  属于:高一物理

人教版高中物理必修第一册 1.3 位置变化快慢的描述——速度 故事化教学

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一、谁跑得快?

知识点:速度的定义 · 公式 · 单位 · 矢量性
终点 起点 100米决赛 · 8条跑道 · 同时出发 同一时刻 · 同一距离 · 不同到达时间
枪响的那一刻,八个人同时出发。
100米跑道,一样长。
但第一个撞线的人,只有一个。

(2026-10-08晚上9:17。又在下雨。窗玻璃上有一道没擦干净的水痕。)

2026年9月29日,星期二,下午第三节课。学校操场。

校运动会男子100米决赛。八条跑道,八个运动员。枪一响,同时出发。看台上有人喊,有人举手机拍视频,声音混在一起,听不清谁喊谁。

小理站在终点线旁边——又被体育老师抓来当计时员。手里的秒表是上学期那只卡西欧。表带换过一次,但表盘边角那道裂痕还在——就是上次被门夹的那道。

第一个冲线的是三班的李伟——11秒28。第二个是七班的王浩——11秒46。第三个是……

比赛结束后,体育老师走过来看了一眼小理记的表。

"第一个和第二个差了多少?"

"0.18秒。"

"不错。现在我问你一个问题,"老师说,"为什么李伟是冠军?"

"他跑得快。"

"跑得快,是什么意思?"

小理愣了一下。

"就是……100米,他用的时间最短。"

"对。"老师说,"那如果我说,跑200米的冠军不一定比跑100米的冠军'跑得快',你信不信?"

小理没接话。

"100米,11秒28。200米,22秒05。哪一个更快?"

"……差不多。"

"差不多。"老师笑了一下,"所以'快'和'慢'不能只看时间,还要看距离。"

他蹲下来,在泥地上画了两行——

第一行:100 ÷ 11.28 ≈ 8.87

第二行:200 ÷ 22.05 ≈ 9.07

"8.87 和 9.07,单位是米每秒(m/s)。这个数,"老师说,"就是速度。"

"速度 = 位移 ÷ 时间。"

小理盯着地上那两行数字。

他忽然想:100米和200米,李伟都用了将近同样的每米时间。但100米冠军和200米冠军,谁是全校跑得最快的人?

"老师,"他问,"那比一个数,到底比什么?"

"比的是——每走1米,需要多少时间。或者反过来:每1秒,能走多少米。"

"但这只是比大小。"老师站起来,"再往下,还有方向。"

小理没听懂。

……方向?跑步还有方向?

速度 = 位移 ÷ 时间(矢量,有方向) x/m 0 10 20 30 A B 往东:v = +2.5 m/s B' A' 往西:v = -2.5 m/s 速度的符号表示方向:正号沿x正方向,负号沿x负方向 速度大小 |v| 描述快慢,速度符号描述方向
同样的20米,往东和往西,速度不一样。
大小一样,方向相反。
所以速度是矢量——有大小,有方向。
速度:
① 定义:位移与发生这个位移所用时间的比值
② 公式:v = Δx / Δt
③ 物理意义:描述物体运动的快慢(位置变化的快慢)
④ 单位:国际单位 m/s(或 m·s⁻¹);常用 km/h
⑤ 矢量:方向由 Δt 时间内位移 Δx 的方向决定;正号沿正方向,负号沿负方向
口 诀 · 一 位移除以时间,得速度。
大小表快慢,正负表方向。
位移是矢量,速度也是矢量。
方向不对,一切白费。
◆ 互动游戏 · 速度计算挑战
⚡ 速度计算挑战 ⏱ 20s 📊 进度 0/6 🔥 连击 0 ⭐ 0
准备好了吗?
 
 

⚡ 速度计算挑战

6 道情景题,用 v = Δx / Δt 判断答案。
请在 20 秒内快速作答。
答得越快、连击越高,得分越多!

 
📚 参考资料
  1. 人民教育出版社课程教材研究所.《普通高中教科书·物理·必修第一册》第一章第3节「位置变化快慢的描述——速度」. 人民教育出版社, 2019: 17-19.
  2. 中华人民共和国教育部.《普通高中物理课程标准(2017年版2020年修订)》. 人民教育出版社, 2020: 12-15.
作者:小理(小理物理工作室)|发布时间:2026-10-08|修改时间:2026-10-08
联系方式:xiaoli@kuailexue.cn|www.kuailexue.cn

二、上学路上的两次停顿

知识点:平均速度与瞬时速度 · 平均速率 · 它们的区别与联系

(方向的事,小理过了一个星期才问明白。)

(10:04。刚看到一条 2024 年的新闻,说 AI 生成的内容占到全网三成。我没太在意,继续改稿。)

2026年10月6日,星期二,早上7:12。小理家到学校。

他每天早上走路去学校。快的话15分钟,慢的话20分钟。今天运气不好,碰到两个红绿灯都是红的。

到学校门口的时候,他看了一眼手机:7:27。用了15分钟整。

晚上写作业,物理老师布置了一道题——"从家到学校,走的路程 1.2 公里,直线距离 800 米,用了 15 分钟。求平均速度和平均速率。"

小理在草稿纸上写:

平均速度 = 800 ÷ 900 ≈ 0.89 m/s

平均速率 = 1200 ÷ 900 ≈ 1.33 m/s

算完他愣住了。

两个数不一样。

他去问同桌小周。

"为什么不一样?"

"因为一个是位移除以时间,一个是路程除以时间。"小周说,"位移是直的,路程是弯的。"

"那不都是'快慢'吗?"

"是快慢,但不是同一个快慢。"小周想了想,"你从家到学校,如果中间站了两次等红绿灯,那你每一刻的速度都不一样——等的时候速度是 0,走的时候速度可能是 1.5 m/s。"

小理没接话。

"所以平均速度,"小周继续说,"是把整段路当成一段来看。它只告诉你'平均'。"

"那如果我想知道某一刻的?"

"那就是瞬时速度。"小周拿起手机,"你看,导航上显示你的实时速度——比如'当前 1.2 m/s',那是一个瞬时值。"

"平均是段,瞬时是点。"

小理盯着他。

"对。"小周说,"就像你的成绩,期末考试是一个平均分,某一节课的随堂测是一个瞬时值。"

"平均看整段,瞬时看瞬间。"

小理回到座位上,翻开物理书。他在旁边写了一行字:

"平均速度 = 位移 / 时间。平均速率 = 路程 / 时间。瞬时速度,是 Δt → 0 时,平均速度的极限。"

他把"极限"两个字圈了一下,觉得没圈好,划掉重画。第二次画得更圆。

……原来数学里的极限,是用来干这个的。

家 学校 走的路 1.2km(有拐弯) 直线距离 800m 红绿灯 1 红绿灯 2 走路用了 15 分钟 · 平均速度 = 800/900 ≈ 0.89 m/s · 平均速率 = 1200/900 ≈ 1.33 m/s
从家到学校,走的路和直线距离差很多。
平均速度看位移,平均速率看路程。
两个不一样。
x-t 图像:割线斜率 vs 切线斜率 x/m t/s 5 10 15 20 x-t 曲线 A B 割线 AB:平均速度 切线:瞬时速度 割线斜率 → 平均速度 | 切线斜率 → 瞬时速度 | Δt→0 时割线变成切线
割线是两点之间的平均。
切线是某一点的瞬时。
Δt 越小,割线越接近切线。
比较项 平均速度 瞬时速度
物理意义 粗略描述某段时间内的平均快慢和方向 精确描述某时刻(某位置)的运动快慢和方向
对应关系 对应一段时间(位移),过程量 对应某一时刻(位置),状态量
方向 与这段时间内位移方向相同 就是该时刻物体的运动方向
联系 瞬时速度是平均速度在 Δt→0 时的极限值;匀速直线运动中两者相等
比较项 平均速度 平均速率
定义 位移 ÷ 时间 路程 ÷ 时间
性质 矢量 标量
大小关系 平均速度大小 ≤ 平均速率;单向直线运动时两者大小相等
口 诀 · 二 平均看整段,瞬时看瞬间。
平均要算位移,速率要算路程。
割线是平均,切线是瞬时。
时间越短,越接近某一刻。
◆ 互动游戏 · 平均速度还是瞬时速度?
⚡ 平均速度还是瞬时速度? ⏱ 18s 📊 进度 0/6 🔥 连击 0 ⭐ 0
准备好了吗?
 

⚡ 平均还是瞬时?

6 个情景,快速判断是平均速度还是瞬时速度。
每题限时,连击越高得分越多!

 
📚 参考资料
  1. 人教版《物理》必修第一册 第一章第3节「位置变化快慢的描述——速度」. 人民教育出版社, 2019: 19-22.
  2. 人教版《物理》教师教学用书·必修第一册. 人民教育出版社, 2019: 25-30.
作者:小理(小理物理工作室)|发布时间:2026-10-08|修改时间:2026-10-08
联系方式:xiaoli@kuailexue.cn|www.kuailexue.cn

三、纸带上的第三次

知识点:测量纸带平均速度和瞬时速度
打点计时器 点之间的距离越来越大 → 物体在加速 每两点间时间 0.02s | 点间距离用刻度尺量出 纸带:时间被固定(50Hz→0.02s/点),位移用刻度尺测量,v = Δx/Δt
一条纸带,就是一个运动的小录像。
点=时刻,点距=位移。
一段一段算,是平均速度;越靠近某点,越接近瞬时速度。

(上次那条纸带,小理夹在笔记本里。今天,他要再拉一条。)

(10:31。刚泡了第二杯茶。第一杯凉了还没倒。)

2026年10月8日,星期四,上午第三节。物理实验室。

老师说:"今天每个人自己拉一条纸带,算一遍平均速度,再算一遍瞬时速度。"

小理坐在实验台前。桌上有:一台电磁打点计时器、一条白色纸带、一把刻度尺、一张记录表。

第一次,他接好 8V 交流电,先启动电源,再拉纸带。纸带出来了——点密得看不清,整条纸带看起来就是一道黑印。

"拉太快了。"老师说,"还拉长了。"

第二次,他慢慢拉——点在纸上黏成一团,分不清谁是谁。

"又太慢。"

第三次。小理先深吸一口气。电源启动,他手拉着纸带,一秒一秒数着往外拉——像牵着一根很细的线,不快不慢。

纸带出来了。

他把纸带铺在桌上。拿尺子开始量。

第一段:8 毫米。第二段:15 毫米。第三段:22 毫米。第四段:29 毫米。

他把数字抄在记录表上。

平均速度:Δx ÷ Δt。第一段 8mm ÷ 0.02s = 0.4 m/s。后面几段依次算:0.75、1.1、1.45。

然后他想算"第三段末"的瞬时速度。

老师走过来,看了一眼。"你把包含这点在内的间隔取小一点。"

"多小?"

"取左右相邻两点,"老师说,"比如要算第 3 点,你就用第 2 点到第 4 点的平均速度,作为第 3 点瞬时速度的近似。"

"为什么?"

"因为 Δt 越小,平均速度越接近瞬时速度。"

小理又低头算。

(22 + 29)mm ÷ 0.04s = 1.275 m/s。

他把这个数写在表上,旁边标了个"≈"。

"不是等于,"他在旁边小字批注,"是近似。"

下课的时候,老师问他:"拉了几次才成?"

"三次。"

"正常。"老师说,"第一次太快,第二次太慢,第三次才对。"

"物理实验,很多时候不是一次就成。"

小理把纸带夹进笔记本。夹的时候,他想起上次《时间 位移》课的那条纸带——那条也夹在这里。

……两节课,两条纸带,一个测位移,一个测速度。

纸带数据(每两点间时间 0.02s) O A B C D E 8mm 15mm 22mm 29mm 36mm 平均速度(每段):v = Δx / 0.02s C 点瞬时速度 ≈ (BC + CD) / (2×0.02s) = (22+29)mm / 0.04s ≈ 1.275 m/s 间隔取越小,越接近瞬时速度,但太小误差也大 —— 取相邻两段最稳
每两点之间的时间固定,是 0.02 秒。
测出位移,就能算出平均速度。
把间隔取得越小,就越接近瞬时速度。
口 诀 · 三 两点之间是平均,
越靠越近是瞬时。
间距太小误差大,
取邻两段最稳当。
◆ 互动游戏 · 纸带测量挑战
📏 纸带测量挑战 📊 进度 0/5 🔥 连击 0 ⭐ 0
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请选择正确答案
 
点击上方选项,选择答案
 
 

📏 纸带测量挑战

5 道纸带计算题。
根据 Δx 和 Δt 算平均速度或瞬时速度。
连击越高得分越多!

 
📚 参考资料
  1. 人教版《物理》必修第一册 第一章第3节「位置变化快慢的描述——速度」. 人民教育出版社, 2019: 22-24.
  2. 人教版《物理》教师教学用书·必修第一册. 人民教育出版社, 2019: 30-34.
作者:小理(小理物理工作室)|发布时间:2026-10-08|修改时间:2026-10-08
联系方式:xiaoli@kuailexue.cn|www.kuailexue.cn

四、一条折线

知识点:速度-时间图像(v-t 图像)
v-t 图像:速度随时间的变化 v/(m/s) t/s 1 2 3 4 5 10 15 20 加速 纵轴速度 v,横轴时间 t | 曲线向上=加速,向下=减速,水平=匀速
每秒测一次速度,描出一个点。
点连成线——一条往上的折线。
它告诉你的不是"走的路",而是"每一刻多快"。

(纸带拉完的第二天,老师又布置了一个新任务——把数据画成图。)

(11:05。台灯调到了最暗一档。楼道里的声控灯又灭了。)

2026年10月13日,星期二,上午第四节。物理实验室。

老师说:"上次拉纸带,算出的是几个平均速度。今天,把这些数画成图。"

小理拿到一张坐标纸。纵轴是速度 v,单位 m/s;横轴是时间 t,单位 s。

他把上次那条纸带上的数据抄过来:

t = 0.00s, v = 0.40 m/s;t = 0.02s, v = 0.75 m/s;t = 0.04s, v = 1.10 m/s;t = 0.06s, v = 1.45 m/s。

五个数据点。他用铅笔一个个描上去。

描完以后发现——这五个点,在纸上差不多在一条直线上。

然后老师走过来看了一眼。

"这五个点,你用一条曲线连起来。"

"直线还是曲线?"

"如果它们差不太多,就画直线。差得多,就画曲线。"

小理试着用尺子比了一下——差一点点,不够直。他决定画曲线。

画完,他看着这张图。

"老师,"他问,"这张图,是表示走的轨迹吗?"

"不是。"老师拿起粉笔在黑板上画了一个大叉,"这是 v-t 图像,不是运动轨迹。它只告诉你——每一刻,物体有多快。"

"那如果曲线往下走呢?"

"那是减速。"

"水平呢?"

"匀速。"

"那 t 轴下方呢?"

"那是速度方向反了。"老师说,"在 v-t 图像里,速度只有正、负两个方向。图线在 t 轴上方,速度方向是正;在下方,是负。"

"v-t 图像,不是路,是速度。"

下课的时候,小理把这张坐标纸夹进笔记本。跟前面两条纸带一起。

三条纸、两条纸带、一张坐标纸——他的物理笔记本越来越厚了。

……原来物理不是背公式,是把一堆具体的东西画成图。

曲线形状 物理意义
t 轴上方,向上倾斜 正方向,加速
t 轴上方,水平 正方向,匀速
t 轴上方,向下倾斜 正方向,减速
t 轴下方,向上倾斜 负方向,速度变小(往负方向减速)
t 轴下方,水平 负方向,匀速
t 轴下方,向下倾斜 负方向,速度变大(往负方向加速)
易错点:v-t 图像不是运动轨迹。它只能描述直线运动——因为图上的速度只有正、负两个方向。
口 诀 · 四 横时间,纵速度。
斜向上,是加速。
水平走,是匀速。
图是速度不是路。
◆ 互动游戏 · v-t 图像挑战
📈 v-t 图像挑战 ⏱ 18s 📊 进度 0/5 ⭐ 0
第 1 / 5 题
 
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📈 v-t 图像挑战

5 道 v-t 图像题,每题限时 18 秒。
答对得分,答错不扣分但会中断连击。
全部答完,看看你能拿几颗星!

 
📚 参考资料
  1. 人教版《物理》必修第一册 第一章第3节「位置变化快慢的描述——速度」. 人民教育出版社, 2019: 24-26.
  2. 人教版《物理》教师教学用书·必修第一册. 人民教育出版社, 2019: 34-38.
作者:小理(小理物理工作室)|发布时间:2026-10-08|修改时间:2026-10-08
联系方式:xiaoli@kuailexue.cn|www.kuailexue.cn

综合闯关

(11:32。走廊尽头有人在背书,声音一阵一阵的。)
6 道综合题,覆盖速度、平均速度、瞬时速度、平均速率、纸带测量、v-t 图像。
◆ 互动游戏 · 终极挑战
🏆 终极挑战 ⏱ 20s 📊 进度 0/6 ⭐ 0
第 1 / 6 题
 
准备好了吗?
 
 

🏆 终极挑战

6 道综合题,每题限时 20 秒。
答对得分,答错不扣分但会中断连击。
全部答完,看看你能拿几颗星!

 

知识点总结

(11:48。写完了。外面的路灯还亮着。)

概念 定义 关键点
速度 位移与发生这个位移所用时间的比值 v = Δx/Δt;矢量;方向由位移方向决定
平均速度 位移 ÷ 时间 粗略描述,过程量,方向与位移相同
瞬时速度 某时刻(某位置)的速度 精确描述,状态量,方向为该时刻运动方向
速率 瞬时速度的大小 标量,只有大小
平均速率 路程 ÷ 时间 标量;平均速度大小 ≤ 平均速率;单向直线运动时相等
纸带测量 用打点计时器记录位移和时间 相邻两点 Δt = 0.02s(50Hz);间隔越小越接近瞬时速度
v-t 图像 横轴时间,纵轴速度 反映速度随时间变化;不是运动轨迹;只能描述直线运动
核心思想:速度是"位置变化快慢"的精确描述——有大小、有方向、有过程、有瞬时。纸带把它量出来,图像把它画出来。
平均看整段,瞬时看瞬间。
位移对时间,路程对速率。
纸带量位移,图线画速度。
方向不能忘,快慢要分清。

参考资料

  1. 人民教育出版社课程教材研究所.《普通高中教科书·物理·必修第一册》第一章第3节「位置变化快慢的描述——速度」. 人民教育出版社, 2019: 17-26.
  2. 中华人民共和国教育部.《普通高中物理课程标准(2017年版2020年修订)》. 人民教育出版社, 2020: 12-15.
  3. 人教版《物理》教师教学用书·必修第一册. 人民教育出版社, 2019: 25-38.
  4. Feynman R. P., Leighton R. B., Sands M.《费曼物理学讲义》第一卷, 第8章「运动」. 上海科学技术出版社: 60-72.
作者与联系方式
作者:小理
工作室:小理物理工作室
邮箱:xiaoli@kuailexue.cn
网址:https://www.kuailexue.cn
人教版高中物理必修第一册 1.3 位置变化快慢的描述——速度 · 故事化教学 · 分页版
小理物理工作室 · 2026-10-08
四个故事 · 五个互动游戏 · 一句核心:快慢是速度,正负是方向。