教科版高中物理必修第一册第1章描述运动的基本概念第5节速度变化的快慢与方向-加速度课件

第5节速度变化的快慢与方向——加速度第一章内容索引010203自主预习·新知导学合作探究·释疑解惑课堂小结04随堂练习课标定位1.理解加速度的概念,掌握速度、速度变化量、速度变化率的区别。2.掌握利用打点计时器和光电门测量加速度的方法。3.能够根据v-t图像分析和计算加速度。素养阐释1.通过加速度概念的建立过程和加速度定义式的得出过程,了解和体会比值定义法在科学研究中的应用。2.通过利用v-t图像计算加速度的大小来体会利用数学方法解决物理问题的科学思维方法。自主预习·新知导学一、加速度1.定义:速度的改变量Δv与发生这一改变所用时间Δt的比值。2.物理意义:定量地描述物体速度变化的快慢和方向。3.定义式:4.单位:在国际单位制中,加速度的单位是米每二次方秒,符号是

m/s2。二、加速度的测量

3.要想加速度测量得比较准确,对时间有何要求?提示:要求时间足够短,就可以认为小车在这段时间内以这个加速度运动。三、速度—时间图像与加速度

(a)(b)1.图(a)所示的物体的速度每隔相同时间增加的数值相等,我们称为匀变速运动;图(b)所示的物体的速度每隔相同时间增加的数值不相等,我们称为非匀变速运动。“匀变速”中的“匀”是指速度变化的快慢和方向都不变,即加速度不变。2.图(a)所示的v-t图像中,加速度的数值等于该图像与横轴的夹角θ的正切,也就是该图像的斜率。3.对于图(b)所示的曲线,它每一点的切线的斜率均不相同,即不同时刻其加速度的数值不同。4.下图是甲、乙两个质点的速度—时间图像,你能求出甲、乙两质点的加速度吗?若能,试求出它们的加速度。【思考讨论】

1.判断下列说法的正误。(1)加速度是表示物体运动快慢的物理量。(

)(2)加速度是描述物体速度变化快慢的物理量。(

)(3)物体甲的加速度为3m/s2,乙的加速度为-4m/s2,则甲的加速度大于乙的加速度。(

)(4)物体的加速度为3m/s2,则物体一定做加速运动。(

)(5)在同一v-t图像中,图线倾角越大,对应图像的物体的加速度就越大。(

)×√××√2.(多选)“我国的新型战斗机歼-20飞得很快”“小轿车比公交车起步快”。关于以上两句话中“快”的含义,下列说法正确的是(

)A.第一个“快”指战斗机在相同时间内运动位移大B.第二个“快”指在相同时间内小轿车运动位移增加得多C.第二个“快”指在相同时间内小轿车速度增加得多D.两个“快”都是指在相同时间内运动距离大答案:AC解析:第一个“快”指战斗机的速度大,在相同时间内运动位移大,选项A正确;第二个“快”指小轿车的加速度大,在相同时间内小轿车速度增加得多,选项C正确。3.一辆汽车开始刹车时的速度为10m/s,刹车后经5s刚好停止运动,则汽车的加速度为

m/s2。

提示:-24.(原创)下图为小车拉动纸带时打点计时器打出的一条纸带,纸带上的A、B、C、D、E是连续的计时点,打点计时器接在频率为50Hz的低压交流电源上,测得lAB=0.50cm,lBC=0.70cm,lCD=0.90cm,lDE=1.10cm,则:

(1)相邻的两计时点间的时间间隔为

s。

(2)在打点计时器打下B点时小车的速度vB=

m/s;在打点计时器打下D点时小车的速度vD=

m/s。

(3)小车的加速度为

m/s2。

提示:(1)0.02

s

(2)0.3

m/s

0.5

m/s

(3)5

m/s2合作探究·释疑解惑知识点一对加速度的理解【问题引领】

下表列出了三种车辆起步后的速度变化情况。

(1)哪种车辆速度变化大?哪种车辆速度增加得快?(2)三种车辆的加速度分别为多大?(3)由计算结果分析加速度与速度v、速度的变化量Δv有无必然联系。提示:(1)旅客列车速度变化大。自行车速度增加得快。(2)三种车辆的加速度分别是【归纳提升】

【典型例题】

【例题1】

足球以8m/s的速度飞来,运动员把它以12m/s的速度反向踢出,踢球时间为0.2s,设球飞来的方向为正方向,则足球在这段时间内的加速度是(

)A.-100m/s2

B.100m/s2C.20m/s2

D.-20m/s2答案:A解析:由题意知v1=8

m/s,v2=-12

m/s,根据加速度的定义式得

=-100

m/s2,负号表示足球加速度方向与正方向相反,选项B、C、D错误,A正确。在利用公式

计算加速度时,要注意速度变化量是矢量,式中的v2与v1均包含方向。【变式训练1】

爆炸性的加速度往往是跑车的卖点。如图所示,某品牌跑车由静止加速至100km/h,只需4.2s。(结果保留三位有效数字)

(1)求该品牌跑车的平均加速度大小。(2)假设普通私家车的平均加速度为3m/s2,求它由静止加速至100km/h需要的时间。答案:(1)6.61m/s2

(2)9.26s知识点二加速度方向与速度方向的关系【问题引领】

下图为蜻蜓、火箭的运动示意图。

(a)(b)图(a):以8m/s的速度飞行的蜻蜓能在0.7s内停下来。图(b):火箭发射时10s内速度由0增加到100m/s。(1)计算蜻蜓和火箭加速度的大小并说明谁的速度变化快。(2)分析蜻蜓和火箭的加速度方向与速度方向的关系。(3)试根据上述情景和问题讨论在直线运动中物体做加速运动或减速运动的条件。提示:(1)蜻蜓的加速度大小为11.4

m/s2,火箭的加速度大小为10

m/s2;蜻蜓的速度变化快。(2)蜻蜓的加速度方向与速度方向相反,火箭的加速度方向与速度方向相同。(3)在直线运动中,当加速度方向与速度方向相同时,物体做加速运动;当加速度方向与速度方向相反时,物体做减速运动。【归纳提升】

1.加速度a的方向与速度的变化量Δv的方向相同,与速度v的方向无关。2.加速度的方向和速度的方向的关系决定物体的运动性质。(1)加速度方向与速度方向相同时,v随时间的增加而增大,物体做加速直线运动。两种情况如图(a)所示。(a)(b)(2)加速度方向与速度方向相反时,v随时间的增加而减小,物体做减速直线运动。两种情况如图(b)所示。(3)当a=0时,v不随时间的增加而发生变化,物体做匀速直线运动。判断物体加速还是减速的依据是看加速度方向与速度方向的关系,两者同向则加速,两者反向则减速。【典型例题】

【例题2】

一质点自原点开始在x轴上运动,初速度v0>0,加速度a>0,当a值不断减小直至为零时,质点的(

)A.速度不断减小,位移不断减小B.速度不断减小,位移继续增大C.速度不断增大,当a=0时,速度达到最大,位移不断增大D.速度不断减小,当a=0时,位移达到最大值答案:C解析:由于初速度v0>0,加速度a>0,即速度和加速度同向,不管加速度大小如何变化,速度都是在增加的;当加速度减小时,相同时间内速度的增加量减小;当a=0时,速度达到最大值,位移不断增大。加速度是描述速度变化快慢的物理量,加速度在减小,只能说明速度变化得慢了,速度不一定减小。【变式训练2】

(多选)甲、乙两个物体沿同一直线向同一方向运动时,取物体的初速度方向为正,甲的加速度恒为5m/s2,乙的加速度恒为-8m/s2,则下列说法正确的是(

)A.甲、乙的加速度方向相反

B.甲的加速度比乙的加速度大C.甲、乙都做加速直线运动

D.甲做加速直线运动,乙做减速直线运动答案:AD解析:甲的加速度方向与正方向相同,乙的加速度方向与正方向相反,所以甲、乙的加速度方向相反,故A正确。比较加速度的大小看绝对值,乙的加速度大小比甲的加速度大小大,故B错误。甲的加速度方向与速度方向相同,做加速直线运动,乙的加速度方向与速度方向相反,做减速直线运动,故C错误,D正确。知识点三速度—时间图像与加速度【问题引领】

直线运动的v-t图像描述了物体的速度随时间变化的规律,而加速度是描述物体速度变化快慢的物理量,你能根据如图所示图像确定物体的加速度吗?若能,试求出物体的加速度。【归纳提升】

1.由图像计算或比较加速度

(2)v-t图线为倾斜直线时,表示物体的加速度不变,图线为曲线时表示物体的加速度变化。斜率越大,加速度越大。如图中物体的加速度在减小。2.由v-t图像判断速度的变化(如图所示)

(1)在0~t0时间内,v<0,a>0,物体做减速运动。(2)在t>t0时间内,v>0,a>0,物体做加速运动。【典型例题】

【例题3】

某物体沿直线运动,其v-t图像如图所示。(1)求出物体在0~1s内,1~3s内,3~5s内的加速度大小。(2)下列说法正确的是(

)A.第1s内和第2s内物体的速度方向相反B.第1s内和第2s内物体的加速度方向相反C.第4s内物体的速度方向和加速度方向相反D.第3s末物体的加速度为零答案:(1)2m/s2

-1m/s2

-1m/s2

(2)B(2)第1

s内、第2

s内纵坐标为正,速度方向相同且均为正向,A错误;根据斜率的正负,第1

s内加速度为正向,第2

s内加速度为负向,B正确;第4

s内速度为负向,加速度为负向,C错误;第3

s末物体的加速度为-1

m/s2,D错误。在速度—时间图像中,需要掌握两点:(1)速度的正、负表示运动方向,看运动方向是否发生变化,只要考虑速度的正、负是否发生变化就可以。(2)图像的斜率表示物体运动的加速度。同一直线上斜率不变,加速度不变。【变式训练3】

下图是某质点做直线运动的v-t图像。

质点在0~4s内、4~8s内、8~10s内、10~12s内分别做什么性质的运动?加速度各是多少?答案:见解析。课堂小结随堂练习1.(对加速度的理解)物体做直线运动时,有关物体加速度和速度的说法不正确的是(

)A.在匀速直线运动中,物体的加速度必定为零B.在加速直线运动中,物体的加速度必定为正C.物体的速度等于零,其加速度不一定等于零D.物体的加速度方向不变,速度的方向可能改变答案:B解析:匀速直线运动,物体的速度不变,所以无加速度,故A正确;在加速直线运动中,加速度方向与速度方向相同即可,若规定初速度的反方向为正方向,则速度与加速度都为负值,物体仍然做加速运动,故B不正确;速度和加速度无必然联系,物体的速度等于零,加速度不一定等于零,故C正确;速度和加速度无必然联系,物体的加速度方向不变,速度的方向可能改变,故D正确。2.(加速度的测量)为了测定气垫导轨上滑块的加速度,滑块上安装了宽度为3.0mm的遮光板。滑块先后通过两个光电门,计时器记录了遮光板通过第一个光电门的时间为3×10-3s,通过第二个光电门的时间为1×10-3s,滑块从第一个光电门到第二个光电门所用时间为0.4s,则滑块的加速度大小是(

)A.