2024-2025学年高中物理第2章运动的描述第3节速度和加速度教案鲁科版必修1

PAGE8-第3节速度和加速度[学习目标]1．[物理观念]理解平均速度和瞬时速度的物理意义，能区分平均速度和瞬时速度．2．[物理观念]理解加速度的概念，知道其方向性的意义．3．[科学思维]能说出v、Δv、eq\f(Δv,Δt)的区分．4．[科学思维]能依据速度和加速度的方向关系推断物体的运动状况．5．[科学看法与责任]会用加速度的概念说明生活中的一些现象．一、平均速度和瞬时速度1．平均速度(1)定义：运动物体的位移与所用时间的比，通常用eq\o(v,\s\up12(－))表示，则eq\o(v,\s\up12(－))＝eq\f(s,t)．(2)物理意义：大致描述一段时间内物体运动的快慢和方向．(3)单位：在国际单位制中是米/秒，符号m/s．常用单位还有km/h,1m/s＝3.6km/h．(4)方向：平均速度是矢量，其方向与位移的方向相同．2．瞬时速度(1)定义：运动物体在某时刻或某位置的速度．瞬时速度的大小叫瞬时速率，简称速率．(2)物理意义：精确描述物体在某时刻或某位置的运动快慢和方向．(3)方向：瞬时速度是矢量，其方向与物体运动方向相同．(4)瞬时速度的测量①原理：用很短时间内的平均速度大小代替．②方法a．光电门法：用光电门试验装置可测物体在极短时间内的平均速度，认为它就是测得的瞬时速度．b．速度计法：用速度计可干脆读出物体在某一时刻或某一位置的瞬时速度的大小．(如汽车上的速度仪表)二、加速度1．定义：物体速度变更跟发生这一变更所用时间的比，用符号a表示．2．定义式：a＝eq\f(vt－v0,t)，式中v0表示物体运动的初速度，vt表示物体运动的末速度，vt－v0表示物体的速度变更．速度是矢量，速度变更也是矢量．3．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/s2．4．物理意义：表示速度变更快慢的物理量．5．加速度的矢量性：加速度既有大小又有方向，是矢量．1．思索推断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)匀速直线运动的平均速度等于瞬时速度． (√)(2)瞬时速度和平均速度都可以精确描述变速运动． (×)(3)瞬时速度的大小叫瞬时速率，平均速度的大小叫平均速率． (×)(4)加速度就是指速度的增加．因此，有加速度，物体的速度就肯定增大． (×)(5)加速度越大，速度就越大． (×)(6)速度变更越大，加速度就越大． (×)2．(多选)下列描述的几个速度中，属于瞬时速度的是()A．子弹以790m/s的速度击中目标B．信号沿动物神经传播的速度大约为10m/sC．汽车上速度计的示数为80km/hD．台风以360m/s的速度向东北方向移动AC[790m/s是击中目标时刻的瞬时速度；信号以10m/s的速度沿动物神经传播是在一个过程内的平均速度；汽车速度计上显示的是瞬时速度；台风移动过程中速度的变更是很大的，360m/s是平均速度．]3．(多选)关于加速度，下列说法正确的是()A．加速度是描述速度变更的物理量B．速度对时间的变更率就是加速度C．加速度的方向总与速度的方向相同D．加速度的方向总与速度变更量的方向相同BD[加速度是描述物体速度变更的快慢，快慢是表示一个物理量随另一个物理量的变更率，加速度是速度对时间的变更率，方向与速度变更量的方向一样，知B、D正确．]4．视察下列几幅照片，依据照片所示情景请你推断他们对这四幅图的理解正确的是()A．当火药爆炸炮弹还没发生运动瞬间，炮弹的加速度肯定为零B．轿车紧急刹车时，加速度方向可能与速度方向相同C．高速行驶的磁悬浮列车的加速度可能为零D．依据图中数据可求出苏炳添在100米竞赛中任一时刻的速度C[炮弹放射瞬间，尽管速度为零，但速度的变更率较大，即加速度不是零，选项A错误；汽车刹车做减速运动，a与v反向，选项B错误；当磁悬浮列车匀速行驶时，a＝0，选项C正确；依据苏炳添100米用时9秒99，可以求出苏炳添运动的平均速度，求不出任一时刻的速度，选项D错误．]平均速度和瞬时速度1．平均速度与瞬时速度的区分与联系物理量平均速度瞬时速度区分反映一段时间内物体运动的平均快慢程度反映物体在某个时刻的运动状况与一段时间(或一段位移)相对应与某时刻(或某位置)相对应其方向与一段时间内发生的位移方向相同，与物体运动的方向不肯定相同其方向与该时刻物体运动的方向相同联系(1)当位移足够小或时间足够短时，可以认为瞬时速度等于平均速度(2)匀速直线运动中，平均速度和瞬时速度相等(3)当物体做单向直线运动时，平均速度和瞬时速度的方向相同2．速率与平均速率速率是瞬时速度的大小，而平均速率并不是平均速度的大小，平均速度的大小等于位移除以时间，平均速率是路程除以时间．【例1】有一高度为1.70m的田径运动员正在进行100m短跑竞赛，在终点处，有一站在跑道旁边的摄影记者用照相机给他拍摄冲刺动作．摄影记者运用的照相机的光圈(限制进光量的多少)是16，快门(曝光时间)是eq\f(1,60)s，得到照片后测得照片中人的高度为1.7×10－2m，胸前号码布上模糊部分的宽度是2×10－3m，由以上数据可得运动员冲刺时eq\f(1,60)s内的位移是________，该段时间内的平均速度为________，冲刺时的速度大小是________．思路点拨：①模糊部分是曝光时间内号码布随人前进的距离，由比例关系可确定在曝光时间内人的位移．②eq\f(1,60)s时间已足够短，冲刺的瞬时速度近似等于这段时间内的平均速度．解析：人的身高和照片中人的高度之比为100∶1，又运动员胸前号码布上模糊部分的宽度是2×10－3m，得运动员eq\f(1,60)s内的位移s＝0.2m．则eq\f(1,60)s内运动员的平均速度eq\x\to(v)＝eq\f(s,t)＝eq\f(0.2,\f(1,60))m/s＝12m/s，即运动员冲刺时的速度大小为12m/s．答案：0.2m12m/s12m/s计算平均速度的方法(1)由eq\o(v,\s\up12(－))＝eq\f(Δs,Δt)求出平均速度，平均速度的方向与位移方向相同．(2)若为匀速直线运动，平均速度等于任一时刻的瞬时速度；若Δt特别小，可近似认为eq\o(v,\s\up12(－))等于初始时刻的瞬时速度．[跟进训练]1．2024年第1号台风“帕布”的中心于1月2号上午8点钟到达位于我国南沙华阳礁西南方约560公里的海面上，中心旁边最大风速18米/秒，预料，“帕布”将以每小时15公里左右的速度向偏西方向移动，强度渐渐加强并趋向马来半岛北部沿海．上文中的两个速度数值分别是指()A．平均速度，瞬时速度 B．瞬时速度，平均速度C．平均速度，平均速度 D．瞬时速度，瞬时速度B[平均速度对应的是一段时间或一段位移，而瞬时速度对应的是某一时刻或某一位置，“帕布”将以每小时15公里左右的速度向偏西方向移动，指的是平均速度，中心旁边最大风速18米/秒，是指瞬时速度，故B正确．]2．如图所示，小明骑自行车由静止沿直线运动，他在第1s内、第2s内、第3s内、第4s内通过的位移分别为1m、2m、3m、4m，则()A．他4s末的瞬时速度为4m/sB．他第2s内的平均速度为1.5m/sC．他4s内的平均速度为2.5m/sD．他1s末的速度为1m/sC[自行车速度是渐渐增大的，无法确定它的瞬时速度，只能求出平均速度，第2s内平均速度为eq\f(2,1)m/s＝2m/s；4s内平均速度v＝eq\f(1＋2＋3＋4,4)m/s＝2.5m/s．故C正确．]加速度1．加速度的理解(1)加速度是矢量，它的大小可以由定义式a＝eq\f(Δv,Δt)来计算，但不能由此得出加速度与速度变更量Δv成正比，与运动时间Δt成反比的结论．(2)加速度的方向和速度变更量Δv的方向是一样的，但与速度方向没有必定联系．2．加速度大小和速度大小的关系加速度在数值上等于物体在单位时间内速度的变更量．加速度大，说明在单位时间内速度变更量的数值大．但加速度大，速度变更量不肯定大，因为与时间有关系；速度变更量大，加速度也不肯定大，还要看速度变更所对应的时间．【例2】计算下列各种条件下的加速度：(1)显像管内，电子从阴极射到阳极的过程中，速度由零增加到108m/s，历时2×10－5s，其加速度为________．(2)子弹击中靶子时，在0.1s内速度从200m/s降到零，其加速度为________．(3)火车出站时，可在20s内使速度从10m/s增大到1200m/min，其加速度为________．(4)以2m/s的速度沿直线运动的足球，被运动员“飞起一脚”使其在0.2s内改为以4m/s反向飞出，则足球被踢时的加速度为________．思路点拨：解析：均以初速度方向为正方向(1)a1＝eq\f(vt－v0,t)＝eq\f(108－0,2×10－5)m/s2＝5×1012m/s2，方向沿初速度方向．(2)a2＝eq\f(vt－v0,t)＝eq\f(0－200,0.1)m/s2＝－2000m/s2，方向与初速度方向相反，大小为2000m/s2．(3)a3＝eq\f(vt－v0,t)＝eq\f(20－10,20)m/s2＝0.5m/s2，方向沿初速度方向．(4)a4＝eq\f(vt－v0,t)＝eq\f(－4－2,0.2)m/s2＝－30m/s2，方向与初速度方向相反，大小为30m/s2．答案：(1)5×1012m/s2方向沿初速度方向(2)2000m/s2方向与初速度方向相反(3)0.5m/s2方向沿初速度方向(4)30m/s2方向与初速度方向相反抓住矢量式的灵魂——方向(1)定义式法：加速度的定义式是矢量式，一般默认初速度的方向为正方向，末速度方向与之相同则为正，相反则为负．(2)结果分析法：计算结果加速度为正表示其方向与初速度方向相同，即做加速运动；加速度为负表示其方向与初速度方向相反，即做减速运动．[跟进训练]3．如图所示，汽车向右沿直线运动，原来的速度是v1，经过一小段时间之后，速度变为v2，Δv表示速度的变更量．由图中所示信息可知()A．汽车在做加速直线运动B．汽车的加速度方向与v1的方向相同C．汽车的加速度方向与v1的方向相反D．汽车的加速度方向与Δv的方向相反C[速度是矢量，速度的变更量Δv＝v2－v1，依据图象可知，Δv的方向与初速度方向相反，而加速度的方向与速度变更量的方向相同，所以加速度方向与初速度方向相反，物体做减速运动，故C正确，A、B、D错误．]4．有些国家的交通管理部门为了交通平安，特制定了死亡加速度为500g这一数值(g取10m/s2)以警醒民众，意思是假如行车加速度超过此值，将有生命危急．这么大的加速度，一般状况下是达不到的，但发生交通事故时，可能会达到这一数值．试问：一辆以72km/h的速度行驶的货车与一辆以54km/h的速度行驶的摩托车相向而行发生碰撞，碰撞时间为2.1×10－3s，摩托车驾驶员是否有生命危急？(提示：摩托车与货车相撞瞬间，货车的速度几乎不变，摩托车的速度反向，大小与货车速度相同)解析：规定货车运动方向为正方向，摩托车与货车相撞瞬间，摩托车速度的变更量Δv＝72km/h－(－54km/h)＝126km/h＝35m/s所以摩托车的加速度大小a＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(35,2.1×10－3)m/s2≈16667m/s2＝1666.7g＞500g，因此摩托车驾驶员有生命危急．答案：有生命危急1．[物理观念]平均速度、瞬时速度、加速度．2．[科学思维]精确理解平均速度、瞬时速度、加速度的物理意义．3．[科学看法与责任]学会依据平均速度、瞬时速度、加速度说明生活中的物理现象．1．(多选)对于瞬时速度和平均速度的理解，下列说法正确的是()A．运动过程中某一时刻瞬时速度为0，平均速度肯定为0B．运动过程中某一时刻瞬时速度为0，平均速度可以不为0C．瞬时速度不为0，平均速度肯定不为0D．瞬时速度不为0，平均速度可以为0BD[车辆中途刹车停止后，再启动运行的一段时间内平均速度不为0，但停止时的瞬时速度为0，A错误，B正确；物体沿一圆周运动一圈的过程中，瞬时速度不为0，但位移为0，所以平均速度为0，C错误，D正确．]2．(多选)关于速度、速度的变更量、加速度的关系，下列说法中正确的是()A．物体的速度不等于零，而加速度可能等于零B．物体的速度变更越快，加速度就越大C．物体的速度变更量越大，加速度就越大D．物体的速度变更率越大，加速度就越大ABD[物体的速度不等于零，但假如速度变更量等于零，也就是说速度不变，依据公式a＝eq\f(Δv,Δt)知，加速度等于零，选项A正确；物体的速度变更越快，说明eq\f(Δv,Δt)越大，则加速度就越大，选项B正确；物体的速度变更量Δv大，但速度变更率eq\f(Δv,Δt)不肯定大，加速度不肯定大，选项C错误；加速度表示速度变更的快慢，速度变更率大说明速度变更快，加速度就大，选项D正确．]3．物体沿始终