1.4 速度变化快慢的描述-加速度—人教版(2019)高中物理必修第一册学案.doc
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1、4速度变化快慢的描述速度变化快慢的描述加速度加速度 目标体系构建 明确目标 梳理脉络 【学习目标】 1知道加速度的定义、定义式和单位。 2了解加速度的矢量性,会根据速度与加速度的方向关系判断物体的运动性质。 3体会比值定义法在科学研究中的应用。 4会应用 vt 图像计算加速度的大小。 【思维脉络】 课前预习反馈 教材梳理 落实新知 知识点 1 加速度 1物理意义:描述物体的速度随时间变化_快慢_的物理量。 2定义:速度的_变化量_与发生这一变化所用_时间_的比值,通常用 a 表示。 3表达式:a_v t_ vv0 t (v0为初速度,v 为末速度)。 4单位:在国际单位制中,加速度的单位是_米
2、每二次方秒_;符号是_m/s2_或 m s 2。 5矢量性:加速度是_矢_量,既有大小,也有方向。 知识点 2 加速度的方向 1加速度的方向:加速度方向与_速度变化_的方向相同。 2. 在直 线运 动中 加速时,加速度与速度方向_相同_ 减速时,加速度与速度方向_相反_ 知识点 3 从 vt 图像看加速度 1vt 图像反映了物体的速度随_时间_变化的规律。 2匀变速直线运动的 vt 图像是一条倾斜的直线,直线的_斜率_表示加速度。比值 v t就是加速度的大小(如图所示)。 3在 vt 图像中,从图线的倾斜程度(斜率大小)就能判断_加速度_大小,倾斜程度 大的,加速度_大_。 预习自测 判一判
3、(1)加速度是表示物体运动快慢的物理量。( ) (2)加速度是表示物体速度变化大小的物理量。( ) (3)加速度是表示物体速度变化快慢的物理量。( ) (4)物体的加速度为正值时,物体一定做加速运动。( ) (5)物体 A 的加速度为 2 m/s2,B 的加速度为3 m/s2,则 A 的加速度大于 B 的加速度。 ( ) (6)物体 A 的加速度为 2 m/s2,则物体一定做加速运动。( ) (7)在同一 vt 图像中,图线倾角越大,对应图像的物体的加速度就越大。( ) 选一选 有时,我们靠近正在地面取食的小鸟时,它会毫不慌张,当我们感觉能把它抓住时,它 却总能立刻飞走,这是因为小鸟在起飞时具
4、有较大的( B ) A速度 B加速度 C速度的改变量 D位移 解析:小鸟起飞时的速度变化很快即加速度较大,B 正确。 想一想 在如图所示的三种情况中,小车是否都有加速度?请说明理由。 答案:都有加速度。(a)中速度大小发生变化;(b)中速度方向发生变化;(c)中速度的大 小和方向都发生变化,所以三种情况中都有加速度。 课内互动探究 细研深究 破疑解难 探究 对加速度的理解 情境导入_ 下图为猎豹、列车、战斗机的运动图片 图甲中猎豹捕食时能在 4 s 内速度由零增加到 30 m/s;图乙中以 50 m/s 高速行驶的列 车急刹车能在 30 s 内停下来;图丙中战斗机在试飞时以 600 m/s 的
5、速度在空中匀速飞行。试 结合以上情景分析: (1)哪一个物体的速度最大?哪一个物体的速度变化量最大?哪一个物体的加速度最 大? (2)能否说明速度大加速度就大?能否说明速度变化量大,加速度就大? 提示:(1)战斗机速度最大 列车速度变化量最大,猎豹加速度最大 (2)不能 不能 要点提炼_ 1加速度的理解 加速度是速度的变化量 v 与发生这一变化所用时间 t 的比值,在数值上等于单位时 间内速度的变化量,即速度的变化率。 2表达式:av t 3速度 v、速度变化量 v 与加速度的比较 项目 比较 速度 v 速度变化量 v 速度变化率 a 物理 表示物体运动 表示物体速度 表示物体速度 意义 的快
6、慢和方向 变化的大小和 方向 变化的快慢和方向 定义 位移与所用时间的比值 末速度与初速度的差值 速度变化量与时间的比 值 表达式 vx t vv2v1 av t 单位 m/s m/s m/s2 方向 物体位移方向 由初、末速度决定 与 v 方向相同 联系 三者无必然联系。v 很大,速度的变化量可能很小,甚至为 0,a 也可大可小 特别提醒 (1)公式 vv2v1中各量都是矢量,只有物体做直线运动时,才可应用代数运算计算 v。 (2)公式 vx t、a v t是定义式,确定了相关物理量的大小关系,同时也都是矢量式, 确定了它们之间的方向关系。 典例剖析_ 典题 1 (多选)一个物体做直线运动,
7、下列关于这个物体的加速度、速度及速度 变化量的说法,正确的是( CD ) A物体的速度越大,加速度越大 B物体的速度变化量越大,加速度越大 C物体单位时间内的速度变化量越大,加速度越大 Dv t叫做速度的变化率,也叫加速度 思路引导: 加速度的决定因素 av t 解析:加速度与速度变化量和时间两个因素相关,速度变化很大,加速度可能很小;速 度变化很小,加速度可能很大,A、B 错误;由公式 av t可知,单位时间内,v 大,则 a 大,C 正确;v ta, v t叫速度的变化率,也叫加速度,D 正确。 思维升华: 加速度 a 与速度 v 无直接关系,与速度变化量 v 也无直接关系。v 大,a 不
8、一定大;v 大,a 也不一定大。 对点训练_ 1(2019 山东济南一中高一上学期期中)如图甲所示,火箭发射时,速度能在 10 s 内由 0 增加到 100 m/s。 如图乙所示, 汽车以 108 km/h 的速度行驶, 急刹车时能在 2.5 s 内停下来, 下列说法中正确的是( B ) A10 s 内火箭的速度改变量为 10 m/s B2.5 s 内汽车的速度改变量为30 m/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 解析:规定初速度的方向为正方向。火箭的速度改变量为:vv2v1100 m/s0 100 m/s,故 A 错误;汽车的速度改变量为:vv2v1030 m/s
9、30 m/s,故 B 正确;根据 av t得火箭的加速度为:a1 v t 100 m/s 10 s 10 m/s2,汽车的加速度为:a2 v t 30 m/s 2.5 s 12 m/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 车慢,故 C、D 错误。 探究 加速度的方向 情境导入_ 大街上,车辆如梭,有加速的,有减速的,有来有往。 (1)汽车做加速运动时,加速度的方向有什么特点?减速时呢? (2)汽车的加速度越大(或越小),对汽车的速度变化有什么影响? 提示:(1)汽车做加速运动时,加速度方向与速度方向相同;汽车做减速运动时,加速 度方向与速度方向相反。 (2)汽车的加速度越大
10、,汽车速度变化得越快;汽车的加速度越小,汽车速度变化得越 慢。 要点提炼_ 1加速度是矢量,方向与初速度 v1,末速度 v2方向无关,与速度变化量 vv2v1 方向相同。 2加速度的大小决定了速度变化的快慢 加速度大,其速度变化一定快;加速度小,其速度变化一定慢。加速度增大,则速度变 化得越来越快,加速度减小,则速度变化得越来越慢,如图所示: 3加速度的方向决定了物体的运动性质 (1)加速度方向与速度方向相同时,物体做加速直线运动。两种情况如图: (2)加速度方向与速度方向相反时,物体做减速直线运动。两种情况如图: 典例剖析_ 典题 2 一质点自原点开始在 x 轴上运动,初速度 v00,加速度
11、 a0,且 a 值 不断减小直至为零,则质点的 ( C ) 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 a0 时,速度达到最大,位移不断增大 D速度不断减小,当 a0 时,位移达到最大值 思路引导: a、v同向则加速 a减小,则加速得慢 速度方向与位移方向的关系 解析:由于初速度 v00,加速度 a0,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 a0 时,速 度达到最大值,位移不断增大。 思维升华:1.物体存在加速度,表明物体在做变速运动, 但不一定做加速运动。 2.物体做加速运动还是在减速
12、运动,不能根据加速度的正、负来判 断,要根据加速度的方向与速度的方向的关系来判断。 对点训练_ 2(2019 海南省三亚华侨学校高一上学期期中)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,v 表示速度的变化量。由图中所示信息 可知( C ) 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 v 的方向相同 D汽车的加速度方向与 v 的方向相反 解析:由题图可知,v1v2,表示汽车做减速直线运动,选项 A 错误;v 的方向与 v1 的方向相反,又加速度 a 与 v 的方向相同,所以汽车的加速度 a 的方向与 v1的方向
13、相反, 选项 B、D 错误,C 正确。 探究 从“vt”图像看加速度 情境导入_ 如图所示是两个物体运动的 vt 图像。 (1)物体 a、b 分别做什么运动?物体 a 和 b 谁的加速度更大? (2)图像上 E、F 两点的纵坐标的变化量与横坐标的变化量的比值有什么含义? 提示:(1)物体 a 做初速度为零的加速运动,物体 b 做初速度不为零的加速运动;物体 a 的加速度更大。 (2)比值v t表示物体 b 的加速度大小。 要点提炼_ 1vt 图像的意义:vt 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 截距 横截距 速度为零的时刻 纵截距 初速
14、度 斜率 大小 加速度大小 正负 加速度的方向 典例剖析_ 典题 3 如图是做直线运动的某质点 vt 图像,请分析: (1)质点在图中各段时间内分别做什么运动? (2)在 04 s、810 s、1012 s 内质点的加速度各是多少? 思路引导: vt图像斜率的含义 初速度 末速度 av t 解析:(1)在 04 s 内质点的速度不断增大,且方向始终沿正方向,则质点做正向加速 直线运动; 在 48 s 内, 质点的速度始终为 10 m/s,则质点做正向匀速直线运动; 在 810 s 内,质点的速度不断减小,且方向始终为正,则质点做正向减速直线运动; 在 1012 s 内,质点的速度不断增大,且方
15、向始终为负,则质点做反向加速直线运动。 (2)由 av t得 04 s 内的加速度 a1100 40 m/s22.5 m/s2 810 s 内的加速度 a2010 108 m/s 25 m/s2 1012 s 内的加速度 a3100 1210 m/s25 m/s2 思维升华: (1)只要图像的斜率相同,则加速度的大小和方向都相同。 (2)图像向下倾斜表示加速度沿负方向,速度可能沿负方向在增大,也可能沿正方向在 减小。 (3)图像不是物体运动的轨迹,分析问题时要根据图像的变化,判断物体速度、位移、 加速度的变化情况,进而建立物体运动的情景。 总之图像是数学语言,将其转换成物理情 景,是解决图像问
16、题的前提。 对点训练_ 32019 年 12 月 27 日,长征五号运载火箭在中国文昌航天发射场中心,将“实践二十 号”卫星准确送入预定轨道,任务取得圆满成功。如图,假设发射的火箭某段时间内由地面 竖直向上运动, 该段时间内其竖直方向上的vt图像可简化为如图所示, 由图像可知( A ) A0t1时间内火箭的加速度小于 t1t2时间内火箭的加速度 B在 0t2时间内火箭上升,t2t3时间内火箭下落 Ct2时刻火箭离地面最远 Dt3时刻火箭回到地面 解析:由所给图像的斜率知,火箭的加速度在 0t1时间段内小于 t1t2时间段内,A 正确;火箭在 0t3时间段内一直上升,B 错误;t3时刻火箭上升到
17、最高点,距地面最远,C、 D 错误。 核心素养提升 以题说法 启智培优 易错点:对速度与加速度的矢量性认识不足 案例 如图所示,小球以 5 m/s 的初速度自由冲上光滑的斜面(设斜面足够长),2 s 末速度大小变为 1 m/s,则这段时间内小球的( ACD ) A速度变化的大小可能大于 5 m/s B速度变化的大小一定等于 4 m/s C加速度的大小可能大于 2 m/s2 D加速度的大小可能等于 2 m/s2 错解:BD 错因分析:忽略了速度的方向问题,没想到小球滑到最高点后会向下滑动。认为初速度 为 v05 m/s,末速度为 v11 m/s,则 v1v1v04 m/s,a1v1 t 2 m/
18、s2,从而漏选 了 AC 选项。 解析:以初速度 v0的方向为正,末速度 v 可能与 v0方向相同,也可能与 v0方向相反。 当 v 与 v0同向时,v05 m/s,v1 m/s,a1vv0 t 15 2 m/s22 m/s2 当 v 与 v0反向时,v05 m/s,v1 m/s,a2vv0 t 15 2 m/s23 m/s2 所以加速度可能为2 m/s2也可能为3 m/s2 负号表示加速度方向与初速度方向相反,即沿斜面向下,故选 ACD。 素养警示 速度是矢量,求解矢量问题必须先规定正方向。题目中涉及矢量的大小,则一定要考虑 其方向可能的情况。往往存在多解的可能。 素养脉络构建 知识构建 整
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