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文档简介
第一章运动的描述
1.4速度变化快慢的描述——加速度
素养导航•
课标要求素养要求
课1.物理观念:理解加速度的概念。能
1.知道加速度的比值定义法,理解加速度的物
标区分v,Av和包;会应用计算有关问
理意义。At
解
题,由加速度与速度的方向关系,会
2.理解加速度的矢量性,知道其方向与速度变
读
判断物体的运动情况
化方向一致。
2.科学思维:经历建构加速度概念的
3.知道速度、加速度、速度变化量的关系。
过程,体会物理学中的抽象思维方
4.知道V-/图像中斜率的含义,会用图像求
法;体会运用v-t图像描述物体运动
加速度。
速度变化的快慢。。
须自主学习•必备知识
'教材原句01加速度
要比较速度变化的快慢,可以用速度的变化量除以时间。物理学中把速度的变化量与发生
这一变化所用时间之比,叫作加速度。
自主思考(1)对运动的物体而言,可以问“它运动了多远”,这是路程或位移的概念;也可以问“它
运动得多快”,这是速度的概念.然而,在生活用语中,却没有与加速度对应的词语.
日常生活中一般只有笼统的“快”和“慢”,这里有时指的是速度,有时模模糊糊地指的是加
速度.你能分别举出这样的例子吗?
【答案】(1)日常生活中所说的“快”与“慢”,多指速度的大小,有时也指加速度的大小,例如“高
铁比轿车运动得快”“飞机比货车运动得快”都是指速度的大小.有时候我们也说“赛车启动很
快”,指的是赛车启动时加速度很大.
教材原句02加速度的方向
加速度是矢量,加速度a的方向与速度的变化量Av的方向相同。
自主思考
图中做直线运动的列车,在40s内速度由lOm/s增加到20m/s,那么
列车在40s内速度的变化量是多少?列车的加速度是多少?加速度的方向
与速度变化量的方向有什么关系?
Av
【答案】速度的变化量加=也一vi=10m/s,列车的加速度a=M=O.25m/s2,加速度a的方
向与速度变化量Av方向相同。
教材原句03从V—/图像看加速度
v-t图像中图线的倾斜程度可以判断加速度的大小。
自主思考
观察图,思考下列问题。
坡的“陡,,与“缓,,与图线的“陡,,与“缓,,有什么联系?
【答案】坡“陡”与图线“陡”均表示速度变化得快;坡“缓”与图线“缓”均表示速度变化得慢。
互动探究•关键能力
探究点01速度变化量
情境探究
根据图1回答问题.(向右为运动的正方向)
.=3m/s力=5m/s
后5m/s1*2=3m/s
甲物体乙物体
图1
⑴速度变化量定义式:Av=.
⑵请分别把甲物体和乙物体的速度变化量在图中表示出来,并写出数据.
⑶两图中物体的速度变化量相同吗?你能得到什么结论?
【答案】
(1)V2-VI
⑵
i/]=3m/sAv=2m/s力=5m/s
3=5m/s%=3m/sAv=-2m/s
(3)不相同,两物体速度变化量大小相等、方向不同,速度变化量有方向,为矢量,可以用速度
变化量的正负表示它的方向.
探究归纳
在直线运动中,末速度v与初速度V0之差就是物体速度的变化量,即Av=v-vo,规定正方向,
把v、w代入可得Av,Av为正表示与规定的正方向相同;Av为负表示与规定的正方向相反.
【探究应用11如图所示,在世界女排大奖赛中,中国球员朱婷跳起将速度为20m/s、水平飞来
的排球迎面击此排球以30m/s的速率水平返回。假设朱婷对排球的击打时间为0.25s。求:
排球被击打过程中的速度变化Av;
【答案】50m/s,方向与排球飞来的方向相反
【解析】规定排球飞来的方向为正方向,已知初速度vo=2Om/s,末速度vi=-30m/s
根据速度变化量的定义得:Av=vi-w=(-30-20)m/s=-50m/s,负号表示方向与排球飞来的方向
相反。
【迁移应用11判断下列说法的正误.
⑴一小球以10m/s的速度与墙相撞,弹回时速度大小也为10m/s,小球的速度变化量为0.
()
⑵甲物体的速度变化量为3m/s,乙物体的速度变化量为一5m/s,甲物体的速度变化量大.
)
【答案】(l)x(2)x
【解析】⑴错.以初速度方向为正,速度变化量为一20m/s;(2)错.乙的大,负号表示速度变
化量的方向与正方向相反,不表示大小.
探究点02加速度
情境探究
下表列出了三种车辆起步后速度变化情况
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a与速度丫、速度的变化量Av有无必然联系.
【答案】
(1)旅客列车速度变化大,自行车速度增加的快.
(2)三车的加速度分别是
自行车m/s2=2.8m/s2
轿车m/s2=1.5m/s2
列车。3=襄=^^m/s2=0.4m/s2
(3)加速度。与速度v、速度的变化量Av无必然联系.
探究归纳
1.公式。=写出中VI表示物体的初速度,V2表示物体的末速度,应用时不能将两者颠倒.
2.公式。=写出是矢量式,速度、速度的变化量、加速度皆为矢量.应用该公式解题时
要先规定好正方向,VI、V2的方向与规定的正方向相同时取正值,相反时取负值.
3.最后要注意根据计算所得的加速度。的正、负来确定加速度的方向.
【探究应用2】乒乓球被称为中国的国球,在历次国际性的比赛中,中国队都取得了非常好的
成绩.假设在某次比赛中,中国选手马琳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/s2B.100m/s2
C.250m/s2D.500m/s2
【答案】D
【解析】
以45m/s方向为正方向
Av=V2—vi=45m/s—(—30m/s)=75m/s
Av
〃=M=500m/so2
方向与45m/s方向相同,故D正确.
【迁移应用2】一物体做变速直线运动,某时刻速度的大小为4m/s,1s后速度的大小变为10
m/s,在这1s内该物体的()
A.速度变化的大小可能为4m/s
B.速度变化的大小可能为10m/s
C.加速度可能小于4m/s2
D.加速度可能大于10m/s?
【答案】D
【解析】
速度大小已知,而方向未知,故可能的情况有以下四种:vi=4m/s,V2=10m/s;vi=4
m/s,V2=—lOm/s;vi=-4m/s,V2=10m/s;vi=-4m/s,丫2=-10m/s.由此可知速度变化对
应四种情况:Av=6m/s,Av=-14m/s,An=14m/s,Av=-6m/s.加速度也有四种:iz:=6in/s2,
a=-14m/s2,tz=14m/s2,a——6m/s2,故A、B、C错误,D正确.
探究点03从v-f图像看加速度
情境探究
(1)图线斜率绝对值越大,说明速度变化越________,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A3段).
(2)斜率为正,表示加速度的方向与正方向(如图中段).
斜率为负,表示加速度的方向与正方向(如图中段).
【答案】
⑴快大〉不变0
(2)相同相反
探究归纳
1.V—/图像的意义:v—/图像描述的是物体速度随时间的变化规律.
2.图像上的“点、截距、斜率”的意义
点某时刻的速度
横截距速度为零的时刻
截距
纵截距初速度
大小加速度的大小
斜率
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.
定性比较同一坐标系中,利用不同物体的v-t图像斜率的绝对值可以比较它
们的加速度大小,如图所示,a的加速度大于b的加速度
(1)根据V-t图像的物理意义,图线的斜率在数值上等于质点运动
的加速度大小
⑵在>一£图像上任取两点(人,VI)和《2、V2),根据口=景器即图像
定量计算
的斜率)可确定加速度
⑶学的正、负表示加速度的方向,*的绝对值表示加速度的大小
【探究应用3]如图是某物体做直线运动的速度-时间图像,有关物体运动情况判断正确的是
A.前2s的加速度大小为5m/s2
B.2s末运动方向改变
C.4s末物体回到出发点
D.6〜8s做匀速运动
【答案】A
【解析】前2s的加速度大小斫粤江=5m/s]选项A正确;前4s内的速度均为正值,表示速度
2s
方向与正方向相同,选项B错误;4s末运动方向变化,并不表示物体回到出发点,选项C错误;6〜
8s物体做变速运动,选项D错误。
【迁移应用31某火箭由地面竖直向上发射时,其v-t图像如图所示,则下列表述正确的是
()
A.火箭在t2〜/3时间内向下运动
B.火箭在h〜t2时间内加速度最大
C.0〜t3时间内,火箭一直向上运动
D.火箭在运动过程中的最大加速度大小为?
【答案】C
【解析】由题图看出,火箭的速度一直为正值,说明火箭一直在上升,故A错误,C正确。由v-t
图像的斜率表示加速度,可知在"〜t3时间内火箭的加速度最大,最大加速度大小为。=丹,故B、
七3-匕2
D错误。
/4评价检测•素养提升
■III
学业合格练
1.(多选)由公式。=告可知()
A.a与Av成正比
B.物体加速度大小由Av决定
C.。的方向与Av的方向相同
D.告叫速度的变化率,就是加速度
【答案】CD
【解析】
物体加速度大小不是由Av决定,与Av无关,A、B项错误;。的方向与Av的方向相同,C
项正确;。=老是加速度的定义式,反映的是速度变化快慢,即速度的变化率,D项正确.
2.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.如图所示是速度计,在汽车内的观察者观察速度计指针的变化,开始时
指针指在如图甲所示的位置,经过8s后指针指示到如图乙所示的位置,那么它的加速度约为
甲乙
A.11m/s2B.—5.0m/s2
C.1.4m/s2D.-1.4m/s2
【答案】D
【解析】由题图可知汽车的初速度w=60km/hkl6.7m/s,末速度u=20km/k5.6m/s.由加速度
的定义式得〃=上")二”616.71nzs2注一1.4m/s2,故D正确.
IO
3.如图甲所示,火箭发射时,速度能在10s内由0增加到100m/s;如图乙所示,汽车以108
km/h的速度行驶,急刹车时能在2.5s内停下来,初速度的方向为正方向,下列说法中正确的
是()
甲乙
A.10s内火箭的速度改变量为10m/s
B.2.5s内汽车的速度改变量为一30m/s
C.火箭的速度变化比汽车的快
D.火箭的加速度比汽车的加速度大
【答案】B
【解析】
规定初速度的方向为正方向.火箭的速度改变量△v=V2—vi=100m/s—0=100m/s,故A错
误;汽车的初速度v/=108km/h=30m/s,汽车的速度改变量AM=V2'一vi'=O—30m/s=—30
m/s,故B正确;根据。=等得火箭的加速度m/s2=10m/s2,汽车的加速度为他
=等AM=1—3丁0m/s2=-12m/s2,所以火箭的加速度比汽车的加速度小,火箭的速度变化比汽车
的慢,故C、D错误.
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/s2B.1.4m/s2
C.2.0m/s2D.2.6m/s2
【答案】BD
【解析】设初速度方向为正方向,根据。二安2,后来20m/s的速度方向可能与初速度的方
20—6—20—6
向相同,也可能相反,相同时ai=m/s2=1.4m/s2,相反时ai=再一m/s2=-2.6m/s2.
故B、D正确.
5.如图所示,实线为两个在同一直线上运动的物体a和b的v—f图像,由图可以知道(
A.两物体的速度方向相反,加速度方向也相反,a的加速度小于b的加速度
B.两物体的速度方向相反,加速度方向也相反,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
【解析】
由于a、b的v—f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;由于图线的斜率罟等于加速度,两图线的斜率学一正一负,即表示两物体的加速度的
方向相反,即a为正方向,b为负方向;两直线的斜率舞的绝对值a大于b,即a的加速度大
于b的加速度,故C正确,A、B、D错误.
6.(多选)在下列四个图像中m时间内加速度发生变化的是()
【答案】BD
【解析】v—/图像的斜率表示加速度,A、C斜率不变,加速度不变,B、D斜率变化,加速度
变化.
7.如图所示为一物体做直线运动的v—f图像,用电、ai表示物体在0〜A时间内的速度和加
速度,V2、02表示物体在力〜/2时间内的速度和加速度,则由图可知()
v/(m,s-1)
A.VI与V2方向相同,与。2方向相同,<71><72
B.vi与V2方向相同,ai与。2方向相反,a\<ai
C.VI与V2方向相反,(71与<22方向相同,<71>02
D.vi与丫2方向相反,m与。2方向相反,ai<ai
【答案】B
【解析】0〜九时间内速度方向沿正方向,加速度(图像斜率)为正,4〜/2时间内速度方向沿正
方向,加速度为负,即沿负方向,从图像的斜率大小可判断B正确.
8.(v~t图像的应用)(多选)如图所示是A、B两个物体做直线运动的v-t图像,则下列说法中
正确的是()
A.物体A做加速直线运动
B.物体B做减速直线运动
C.物体A的加速度大于B的加速度
D.体B的速度变化比A的速度变化快
【答案】AD
【解析】由两物体的速度图像可知,两物体速度的绝对值都在增大,都在做加速运动,A正确,
B错误,由两物体运动图线的斜率可知,物体A的加速度为1m/s2,物体B的加速度为一2
m/s2,所以B的加速度大于A的加速度,从而B的速度变化比A的速度变化快,C错误,D
正确.
学业等级练
9.雨滴从高空由静止下落,由于空气阻力作用,其加速度逐渐减小,直到变为零,在此过程中
雨滴的运动情况是()
A.速度不断减小
B.速度越来越大
C.位移越来越小
D.速度的变化率越来越大
【答案】B
【解析】雨滴做加速直线运动,加速度减小,雨滴下落的速度增加得越来越慢,加速度为零时,
雨滴的速度最大,A错,B对;雨滴一直下落,位移逐渐增大,C错;加速度即为速度变化率,
加速度减小,故速度变化率减小,D错.
10.一质点沿某条直线运动时速度一时间图像如图所示,则以下说法中正确的是()
A.第1s末质点的速度改变方向
B.第2s末质点的加速度改变方向
C.第2s内和第3s内质点的加速度大小方向均相同
D.第3s内和第4s内质点的加速度大小方向均相同
【答案】C
【解析】分析速度一时间图像可知,图像在时间轴上方表示速度为正,在时间轴下方表示速度
为负,第1s末质点的速度没有改变方向,A错误;速度一时间图像的斜率表示加速度,第2s
末质点的加速度没有改变方向,B错误;第2s内和第3s内质点的加速度大小方向均相同,C
正确;第3s内和第4s内质点的加速度大小相同,方向相反,D错误.
11.中国“利剑”无人机发展迅速,最近更“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,未来将登上航母,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降落后的滑行过程中制动力逐渐增大,
下列各图中能反映其速度v随时间。变化关系的是()
【答案】D
【解析】由题意可知“利剑”的制动力逐渐增大,故其加速度越来越大,则飞机做加速度增大的
减速运动,故只有D正确.
12.世界女排大奖赛在中国香港站的比赛中,某运动员跳起将速度为20m/s水平飞来的排球水
平击出,排球以30m/s的速率水平返回(如图),假设排球被击打过程中的平均加速度大小为
200m/s2,则运动员对排球的击打时间为()
A.0.05sB.0.25s
C.0.1sD.0.15s
【答案】B
【解析】规定初速度方向为正方向,则vi=20m/s,V2=-30m/s
根据加速度的定义式。=*=气声
得:△/与11--3寓0s=0.25s,故选B.
a—200
13.如图所示,将弹性小球以10m/s的速度从距地面2m处的A点竖直向下抛出,小球落地后
竖直反弹经过距地面1.5m高的3点时,向上的速度为7m/s,从A到3,小球共用时0.3s,
则此过程中()
10m/s|QA
1Qf7m/s
A.小球发生的位移的大小为0.5m,方向竖直向上
B.小球速度变化量的大小为3m/s,方向竖直向下
C.小球平均速度的大小为8.5m/s,方向竖直向下
D.小球平均加速度的大小约为56.7m/s2,方向竖直向上
【答案】D
【解析】位移是初位置指向末位置的有向线段,从题中可以看出,小球的位移为0.5m,方向
由A点指向3点,即竖直向下,故A错误;速度的变化量等于末速度减初速度,规定向下为
正,则Av=-7m/s—10m/s=—17m/s,负号表示与规定方向相反,即速度变化量的方向向上,
故B错误;平均速度等于位移与时间的比值,小球的位移为x=0.5m,方向竖直向下,所以小
球的平均速度7=]=怒m/s=jm/s,方向竖直向下,故
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