3年高考2年模拟2025版新教材高考物理第一章运动的描述第4节速度变化快慢的描述-加速度讲义新人教版必修第一册

PAGEPAGE17第4节速度变更快慢的描述——加速度课标解读课标要求素养形成1.经验建构加速度概念的过程,体会物理学中的抽象思维方法2.通过实例理解加速度是描述速度变更快慢的物理量3.分析加速度与速度方向间的关系,判定物体加速还是减速4.能用v-t图像分析物体运动,求解加速度1.物理观念:理解加速度的概念,能区分v、Δv和ΔvΔt;会应用a=Δv2.科学思维:体会运用v-t图像描述物体运动速度变更的快慢1.下面几种状况,速度都发生了什么变更?提示:甲速度大小发生了变更;乙速度方向发生了变更;丙速度的大小和方向都发生了变更。2.如图为蜻蜓、火箭的运动示意图。甲乙图甲:以8m/s的速度飞行的蜻蜓能在0.7s内停下来。图乙:火箭放射时10s内速度由0增加到100m/s。(1)蜻蜓和火箭,谁的速度变更快?(2)分析蜻蜓和火箭的速度变更的方向与速度方向的关系。提示:(1)通过计算可得出蜻蜓的速度变更快;(2)蜻蜓的速度变更方向与速度方向相反;火箭速度变更方向与速度方向相同。一、加速度1.物理意义:描述物体运动①速度变更快慢的物理量。2.定义:加速度是②速度的变更量与发生这一变更所用时间的比值。3.公式:a=③Δv4.单位:在国际单位制中,加速度的单位是米每二次方秒,符号为④m/s2或m·s-2。二、加速度方向与速度方向的关系1.加速度的方向:加速度是⑤矢量,不仅有大小,也有方向,其方向与速度变更量Δv的方向相同。2.加速度方向与速度方向的关系:在直线运动中,速度增加时加速度的方向与速度的方向⑥相同,速度减小时加速度的方向与速度的方向相反。三、从v-t图像看加速度1.定性推断(1)v-t图像能反映物体运动的⑦速度随时间的变更规律。(2)在v-t图像中,从图线的倾斜程度(斜率肯定值)就能推断加速度大小,倾角(图线与横坐标轴的夹角)越大,加速度⑧越大。2.定量计算:在v-t图像上取两点E(t1,v1)、F(t2,v2),加速度的数值a=ΔvΔt1.加速度是表示物体运动快慢的物理量。(✕)2.速度大的物体加速度肯定大。(✕)3.速度变更大的物体加速度肯定大。(✕)4.物体A的加速度为2m/s2,物体B的加速度为-3m/s2,则物体A的加速度大于物体B的加速度。(✕)5.一辆汽车启动后紧急刹车的v-t图像如图所示,试依据图像推断0~t1和t1~t2两段时间内汽车的运动。①汽车启动时的加速度比刹车时的加速度小。(√)②两段运动的速度方向相同,加速度方向也相同。(✕)③两段运动的速度方向和加速度方向均不相同。(✕)④启动阶段速度为正值,加速度也为正值,汽车加速;刹车阶段速度仍为正值,加速度为负值,汽车减速。(√)要点一加速度的理解图中甲、乙、丙、丁各物体都在做直线运动,其运动的速度在发生变更,但速度变更的快慢不同。(1)万吨货轮和火箭在相同时间内谁的速度变更大?谁的速度变更快?(2)高铁列车和汽车从静止起先运动达到相同速度,所用时间不同,谁的速度变更快?(3)甲、乙、丙、丁四种情形中,加速度的大小各为多少?提示:(1)火箭火箭(2)汽车(3)甲:0.02m/s2乙:10m/s2丙:1.4m/s2丁:2.8m/s21.加速度的理解:a=Δv2.速度、速度变更量、加速度的比较速度v速度变更量Δv加速度a定义位移与所用时间的比值末速度与初速度的差值速度变更量与所用时间的比值表达式v=ΔΔv=v2-v1a=Δ单位m/sm/sm/s2方向物体运动的方向,与a的方向不肯定相同由初、末速度确定,与a的方向相同,与v的方向不肯定相同与Δv的方向相同,与v的方向不肯定相同物理意义表示物体运动的快慢和方向表示物体速度变更的大小和方向表示物体速度变更的快慢和方向大小关系三个物理量的大小没有必定联系,其中一个物理量较大时,其余两个物理量不肯定较大典例12024年10月1日晚,庆祝中华人民共和国成立70周年群众大联欢上,天空中燃放起绚烂的烟花,全场观众欢呼雀跃。烟花柱从长安街两侧向天安门广场汇合,夜空中出现了巨幅国旗图案、拼出巨型“70”“人民万岁”字样。如图所示,有关烟花腾空的过程,以下说法正确的是()A.烟花的速度越大,加速度也肯定越大B.烟花的速度变更越快,加速度肯定越大C.烟花的速度变更量越大,加速度肯定越大D.烟花在某时刻速度为零,其加速度肯定为零答案B速度大的物体加速度不肯定大,例如速度大的匀速直线运动,加速度为零,故A错误;加速度是表示速度变更快慢的物理量,所以烟花速度变更越快,加速度肯定越大,故B正确;依据a=ΔvΔt可知,加速度a由速度的变更量Δv和速度发生变更所须要的时间Δt共同名师点拨1.加速度与速度的方向确定物体加速还是减速2.加速度理解的十个“不肯定”(1)物体具有加速度,但不肯定做加速运动。(2)物体的速度方向变更,但加速度的方向不肯定变更。(3)物体的速度方向不变,但加速度方向不肯定不变。名师点拨(4)物体的速度大,但加速度不肯定大。(5)物体速度等于零,但加速度不肯定等于零。(6)物体加速度为零,但速度不肯定为零。(7)物体的加速度变大(小),但速度不肯定变大(小)。(8)物体的速度大小不变,但加速度不肯定为零。(9)加速度大小不变的运动,加速度方向不肯定也不变。(10)在加速直线运动中,加速度不肯定总取正值。针对训练1(多选)关于物体的运动,下列状况可能存在的是()A.物体具有加速度,而其速度为零B.物体具有恒定的速率,但仍有变更的速度C.物体的速度变更越来越快,加速度越来越小D.物体具有沿x轴正方向的加速度和沿x轴负方向的速度答案ABD速度与加速度无干脆的关系,故物体具有加速度,其速度也可以为零,选项A正确;物体具有恒定的速率,但是物体速度的方向不断变更,故仍有变更的速度,选项B正确;物体的速度变更越来越快,加速度肯定越来越大,选项C错误;物体具有沿x轴正方向的加速度和沿x轴负方向的速度,此时物体沿x轴负方向做减速运动,选项D正确。针对训练2(多选)依据给出的速度和加速度的状况,对下列物体的运动性质的推断正确的是()A.v0<0、a>0,物体先做加速运动,后做减速运动B.v0<0、a<0,物体做加速运动C.v0>0、a<0,物体先做减速运动,后做加速运动D.v0>0、a=0,物体做匀速直线运动答案BCD物体运动的速度、加速度方向的规定是随意的,但是当速度方向与加速度方向同向时,物体做加速运动,B正确;反向时物体做减速运动,当时间足够长,且加速度始终存在时,物体先减速至零后反向加速,A错误,C正确;当v0≠0、a=0时,物体做匀速直线运动,当v0=0、a=0时,物体静止,D正确。要点二加速度的计算如表列出了三种车辆起步后速度变更状况。初速度时间末速度自行车05s14m/s小型轿车020s30m/s旅客列车0100s40m/s(1)哪种车辆速度变更大?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a与速度v、速度的变更量Δv有无必定联系。提示:(1)旅客列车速度变更大自行车速度增加得快(2)三种车辆的加速度大小分别是自行车a1=Δv1Δt1=小型轿车a2=Δv2Δt2=旅客列车a3=Δv3Δt3=(3)加速度a与速度v、速度的变更量Δv无必定联系1.公式a=v2-v1t2.公式a=v2-v1t是矢量式,速度、速度的变更3.最终要留意依据计算所得的加速度a的正负来确定加速度的方向。典例22024年9月29日,中国女排豪夺第13届世界杯冠军,第十次登顶世界三大赛(奥运会、世锦赛、世界杯),这是中国女排历史上第五次夺得世界杯冠军。竞赛中,假如从阿根廷队飞来的排球具有水平方向的大小为20m/s的速度,排球与中国队员朱婷的手接触时间为0.2s,被击打后排球以原速率水平返回,设0.2s内排球的速度匀称变更,求排球被击打过程中的加速度。答案200m/s2,方向与初速度方向相反解析规定初速度方向为正方向,则排球的初速度v0=20m/s,末速度v=-20m/s,时间t=0.2s。排球被击打过程中的加速度a=v-v0t=-即排球被击打过程中,加速度大小为200m/s2,方向与初速度方向相反。针对训练3纯电动汽车不排放污染空气的有害气体,具有良好的发展前景,现对如图所示的纯电动汽车的加速性能进行测试。某次测试中,经过10s,汽车由静止加速到72km/h。将该过程视为匀加速直线运动,这段时间内汽车的加速度为()A.2.0m/s2 B.7.2m/s2 C.3.6m/s2 D.1.0m/s2答案A72km/h=20m/s,则汽车的加速度a=ΔvΔt=2010m/s2针对训练4(多选)物体运动的初速度为6m/s,经过10s速度的大小变为20m/s,则加速度大小可能是()A.0.8m/s2 B.1.4m/s2 C.2.0m/s2 D.2.6m/s2答案BD设初速度方向为正方向,依据a=v2-v1t,后来20m/s的速度方向可能与初速度的方向相同,也可能相反,相同时a1=20-610m/s2=1.4m/s2,相反时a2要点三v-t图像的理解和应用视察图,思索下列问题。(1)坡的“陡”与“缓”和图线的“陡”与“缓”有什么联系?(2)图线斜率肯定值越大,说明速度变更越,那么加速度越,如图中aOAaBC;斜率为0,说明速度保持,即加速度为(如图中AB段)。

(3)斜率为正,表示加速度的方向与正方向(如图中OA段)。

斜率为负,表示加速度的方向与正方向(如图中BC段)。

提示:(1)坡“陡”与图线“陡”均表示速度变更得快坡“缓”与图线“缓”均表示速度变更得慢(2)快大>不变0(3)相同相反1.v-t图像的意义:v-t图像描述的是物体速度随时间的变更规律。2.图像上的“点、截距、斜率”的意义点某时刻的速度截距横截距速度为零的时刻纵截距初速度斜率肯定值加速度大小正负加速度的方向3.确定物体的运动性质:若图线平行于时间轴,说明物体做匀速直线运动;若图线远离时间轴,说明物体做加速运动;若图线靠近时间轴,说明物体做减速运动。如图所示,a做匀速直线运动,b、c做加速直线运动,d、e做减速直线运动。典例3如图所示,实线为两个在同始终线上运动的物体a和b的v-t图像,由图可以知道()A.两物体的速度方向相反,加速度方向相反,a的加速度小于b的加速度B.两物体的速度方向相反,加速度方向相反,a的加速度大于b的加速度C.两物体的速度方向相同,加速度方向相反,a的加速度大于b的加速度D.两物体的速度方向相同,加速度方向相同,a的加速度大于b的加速度答案C由于a、b的v-t图像都在第一象限,物体的速度方向均为正,即两物体的运动速度方向相同;由于图线的斜率ΔvΔt表示加速度,两图线的斜率ΔvΔt名师点拨由v-t图像可以干脆获得的信息速度变更远离t轴为加速,靠近t轴为减速加速度正负图线斜向上为正,斜向下为负加速度大小①图线为直线的,加速度恒定不变。②图线为曲线的,切线斜率肯定值变大的加速度变大,切线斜率肯定值变小的加速度变小针对训练5A、B两物体在同始终线上做变速直线运动,它们的v-t图像如图所示,则()A.A、B两物体的运动方向肯定相反B.0~6s内A比B运动得快C.t=4s时,A、B两物体的速度相同D.A物体的加速度比B物体的加速度大答案C两物体的速度都为正值,所以运动方向相同,A错误;0~4s内,B的速度大,B运动得快,4~6s内,A的速度大,A运动得快,B错误;t=4s时,A、B两物体的速度都为5m/s,所以两物体的速度相同,C正确;从题图可以看出,B物体图线的斜率肯定值比A物体图线的斜率肯定值大,所以B的加速度大于A的加速度,D错误。1.(多选)小芳同学从网上找到几幅照片(如图所示),依据照片所示情景,请你推断下列说法正确的是()A.当大炮放射炮弹时,炮弹还没发生运动瞬间,其加速度肯定为0B.高速行驶的磁悬浮列车的加速度可能为0C.轿车紧急刹车时速度变更很快,所以加速度很大D.依据图中数据可求出刘翔在110m栏竞赛中的平均加速度1.答案BC当大炮放射炮弹时,炮弹还没发生运动瞬间,已经产生加速度,炮弹的加速度肯定不为零,故A错误;当高速行驶的磁悬浮列车做匀速直线运动时,加速度为零,故B正确;加速度是描述速度变更快慢的物理量,轿车紧急刹车时速度变更很快,所以加速度很大,故C正确;依据加速度的定义式a=ΔvΔ2.一质点自原点起先在x轴上运动,初速度v0>0,加速度a>0,a值不断减小直至为零的过程中,质点的()A.速度不断减小,位移不断减小B.速度不断减小,位移接着增大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2.答案C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更,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变小,即增加得慢了;当a=0时,速度达到最大值,此后以该最大速度做匀速直线运动,位移不断增大,C正确。3.乒乓球被称为中国的国球,2024年2月20号德国乒乓球公开赛许昕苦战七局战胜黑马安宰贤,竞赛中许昕接住了对手打来的速度大小为30m/s的乒乓球,并将球以45m/s的速度反向扣杀,从接住到扣杀历时0.15s,则乒乓球在被扣杀时平均加速度大小为()A.50m/s2 B.100m/s2C.250m/s2 D.500m/s23.答案D以45m/s的速度方向为正方向Δv=v2-v1=45m/s-(-30m/s)=75m/sa=ΔvΔ方向与45m/s的速度方向相同,故选项D正确。4.(多选)甲、乙两个物体在同始终线上运动,它们的v-t图像如图所示,则在t1时刻()A.甲、乙两个物体运动的速度大小相等,方向相反B.甲、乙两个物体运动的速度大小相等,方向相同C.甲、乙两个物体运动的加速度大小不等,方向相同D.甲、乙两个物体运动的加速度大小不等,方向相反4.答案BD速度方向依据v的正负号来推断,v-t图线的斜率表示加速度,选项B、D正确。加速度是描述物体速度变更快慢的物理量,生活中常说的“启动快”“机动性能好”“爆发力好”“很敏捷”等都是指物体的加速度比较大。如猎豹的爆发力很强(加速度很大),其速度能在几秒钟内增大到100km/h;赛车启动快,在10s或者更短时间内,速度可达100km/h。对汽车来说百公里加速指的是0到100km/h加速时间,是对汽车动力最直观的体现。一般1.6L紧凑型轿车百公里加速成果在11~13s,2.0T的中型轿车在7~8s之间,而超级跑车的加速时间大都小于3.8s;时间越短,说明加速度越大。在体育竞技场上,有很多项目要靠敏捷性取胜,像足球竞赛,敏捷性好的运动员能快速变更自己的运动路途,简单绕过对方的防守队员去进球得分。我们经常见到梅西能连过数人,这靠的不是肯定速度而是极短时间内的速度变更,也就是特别大的加速度。有些国家的交管部门为了交通平安,特制定了死亡加速度为500g(g=10m/s2),这一数值,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,一般车辆是达不到的,但是假如发生交通事故时,将会达到这一数值。试推断:两辆摩托车以36km/h的速度相向而撞,碰撞时间为2×10-3s,驾驶员是否有生命危急?答案有生命危急解析摩托车的初速度v0=36km/h=10m/s末速度v=0这一碰撞过程的时间Δt=2×10-3s由加速度的定义式a=Δv加速度的大小为a=ΔvΔt=102×10-3所以驾驶员有生命危急。——————————————课时达标训练—————————————1.(多选)由加速度的定义式a=ΔvA.a与Δv成正比,与Δt成反比B.a的方向与Δv的方向相同C.a的大小等于速度的变更率D.Δv越大则a越大1.答案BC依据加速度的定义式a=ΔvΔt得,当时间Δt肯定时,加速度a与速度的变更量Δv成正比,当速度的变更量Δv肯定时,加速度a与时间Δt成反比。这是加速度的定义式,确定因素与速度变更量刚好间无关,故A错误。加速度a的方向与速度变更量Δv的方向相同,故B正确。加速度大小与速度变更量的大小无特定关系,它的大小等于速度变更率大小,ΔvΔt2.一个质点做方向不变的直线运动,加速度的方向始终与速度方向相同,但加速度大小渐渐减小为零,则在此过程中()A.速度渐渐减小,当加速度减小到零时,速度达到最小值B.速度渐渐增大,当加速度减小到零时,速度达到最大值C.位移渐渐增大,当加速度减小到零时,位移将不再增大D.位移渐渐减小,当加速度减小到零时,位移达到最小值2.答案B一个质点做方向不变的直线运动,加速度的方向始终与速度方向相同,但加速度大小渐渐减小直至为零,在此过程中,由于加速度的方向始终与速度方向相同,所以速度渐渐增大,当加速度减小到零时,质点将做匀速直线运动,速度不变,而此时速度达到最大值,A错误,B正确;由于质点做方向不变的直线运动,所以位移渐渐增大,当加速度减小到零时,速度不为零,所以位移接着增大,C、D错误。3.一个做匀加速直线运动的物体的加速度是4m/s2,这意味着()A.该物体在任1s末的速度是该秒初的速度的4倍B.该物体在任1s末的速度比该秒初的速度大4m/sC.该物体在第1s末的速度为4m/sD.该物体在任1s初的速度比前1s末的速度大4m/s3.答案B做匀加速直线运动的物体,加速度为4m/s2,说明速度每秒增加4m/s,也就是说任1s内,末速度比初速度大4m/s,所以A项错误,B项正确;假设物体初速度为零,那么第1s末的速度为4m/s,但是题目并没说明初速度是多少,故C项错误;该物体在任1s初的速度和前1s末的速度是指同一时刻速度,故D项错误。4.某物体运动的v-t图像是一条直线,如图所示,下列说法正确的是()A.物体始终向同一方向运动B.物体在第2s内和第3s内的加速度大小相等,方向相反C.物体在0~2s内速度方向与加速度方向相同D.物体在前4s内的加速度不变,均为1m/s24.答案D物体在前2s内速度为负,向反方向运动,物体在2~4s内速度为正,向正方向运动,故2s末速度方向发生了变更,A、C错误;v-t图像的斜率表示加速度,物体在整个过程中加速度恒定,均为1m/s2,方向为正,B错误,D正确。5.在赛车竞赛中,赛车从静止起先加速到15m/s的速度所用时间为1s,则此过程中赛车的加速度为()A.15m/s2,方向与赛车动身的方向相同B.150m/s2,方向与赛车动身的方向相同C.150m/s2,方向与赛车动身的方向相反D.15m/s2,方向与赛车动身的方向相反5.答案A设赛车动身方向为正方向,则速度v=15m/s,时间t=1s,依据加速度定义式得a=ΔvΔt=v-v06.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(加速度始终不变)()A.-20m/s2 B.20m/s2C.100m/s2 D.-100m/s26.答案D足球飞来的方向为正方向,则初速度v1=8m/s,末速度v2=-12m/s。故加速度a=v2-v1t=-127.一物体以6m/s的速度沿一光滑倾斜木板从底端向上滑行,经过2s,物体仍向上滑行,速度大小为1m/s,若增大木板倾角,仍使物体以6m/s的速度从底端向上滑行,经过2s,物体向下滑行,其速度大小变为1m/s。以沿木板向上为正方向,用a1、a2分别表示物体在前后两种状况下的加速度,则正确的是()A.a1=-2.5m/s2,a2=-2.5m/s2B.a1=-3.5m/s2,a2=-3.5m/s2C.a1=-2.5m/s2,a2=-3.5m/s2D.a1=3.5m/s2,a2=-3.5m/s27.答案C以沿木板向上为正方向,第一种状况下的加速度a1=v-v0t=1-62m/s2=-2.5m/s2,其次种状况下的加速度a2=v-8.如图所示,为了测定气垫导轨上滑块的加速度,滑块上安装了宽度为3.0cm的遮光板。滑块向右做加速直线运动依次通过两个光电门A和B,光电门上的黑点处有极细的激光束,当遮光板拦住光束时起先计时,不遮挡光束时停止计时。现记录了遮光板通过第一个光电门所用的时间为Δt1=0.30s,通过其次个光电门所用的时间为Δt2=0.10s,光电门从第一次计时结束到其次次计时起先经验的时间为Δt=0.30s。则滑块的加速度大小应为()A.0.67m/s2 B.0.14m/s2C.0.40m/s2 D.0.22m/s28.答案C遮光板通过第一个光电门的平均速度v1=sΔt1=3.0×10-20.30m/s=0.10m/s,这个速度就是通过第一个光电门中间时刻的速度,即计时0.15s时的瞬时速度;遮光板通过其次个光电门的平均速度v2=sΔt2=39.(多选)汽车的加速性能是反映汽车性能的重要指标。速度变更得越快,表明它的加速性能越好。如图为探讨甲、乙、丙三辆汽车加速性能得到的v-t图像,依据图像可以判定()A.甲车的加速性能最好B.乙车比甲车的加速性能好C.丙车比乙车的加速性能好D.乙、丙两车的加速性能相同9.答案BD从图像可推断:乙、丙两车的加速度大小相等,且比甲车的加速度大,所以乙、丙两车的加速性能相同,且比甲车的加速性能好,所以B、D正确,A、C错误。10.如图为《中国好声音》消遣节目所设计的“导师战车”,战车可以在倾斜直轨道上运动。当坐在战车中的导师按下按钮,战车就由静止起先沿长10m的倾斜轨道冲到学员面前,最终刚好停止在轨道末端,此过程历时4s。在战车运动过程中,下列说法正确的是()A.“导师战车”在整个运动过程中处于加速状态B.依据题中信息可以估算“导师战车”运动的加速度大小为1.25m/s2C.战车在倾斜轨道上做匀变速直线运动D.依据题中信息可以估算“导师战车”运动的平均速度大小为2.5m/s10.答案D由题可知,“导师战车”沿倾斜轨道先加速后减速,加速度大小不行估算,故A、B、C错误;战车的位移是10m,时间是4s,所以可以求出平均速度大小v=xt=10411.中国“利剑”无人机发展快速,最近更是“取得重大成果”,并“实现历史性跨越”。军事专家分析认为,“利剑”是以航母舰载机为发展目标的新一代无人机,将来将登上航母,成为无人攻击机。在某次“利剑”进行滑行试验中,某检测装置观测到其着陆后的滑行过程中加速度渐渐增大,下列各图中能反映其速度v随时间t变更关系的是()11.答案D由题意可知“利剑”的加速度越来越大,则无