2024-2025學(xué)年高中物理第2章運(yùn)動(dòng)的描述第3節(jié)速度和加速度教案魯科版必修1

PAGE8-第3節(jié)速度和加速度[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．[物理觀念]理解平均速度和瞬時(shí)速度的物理意義，能區(qū)分平均速度和瞬時(shí)速度．2．[物理觀念]理解加速度的概念，知道其方向性的意義．3．[科學(xué)思維]能說(shuō)出v、Δv、eq\f(Δv,Δt)的區(qū)分．4．[科學(xué)思維]能依據(jù)速度和加速度的方向關(guān)系推斷物體的運(yùn)動(dòng)狀況．5．[科學(xué)看法與責(zé)任]會(huì)用加速度的概念說(shuō)明生活中的一些現(xiàn)象．一、平均速度和瞬時(shí)速度1．平均速度(1)定義：運(yùn)動(dòng)物體的位移與所用時(shí)間的比，通常用eq\o(v,\s\up12(－))表示，則eq\o(v,\s\up12(－))＝eq\f(s,t)．(2)物理意義：大致描述一段時(shí)間內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)的快慢和方向．(3)單位：在國(guó)際單位制中是米/秒，符號(hào)m/s．常用單位還有km/h,1m/s＝3.6km/h．(4)方向：平均速度是矢量，其方向與位移的方向相同．2．瞬時(shí)速度(1)定義：運(yùn)動(dòng)物體在某時(shí)刻或某位置的速度．瞬時(shí)速度的大小叫瞬時(shí)速率，簡(jiǎn)稱速率．(2)物理意義：精確描述物體在某時(shí)刻或某位置的運(yùn)動(dòng)快慢和方向．(3)方向：瞬時(shí)速度是矢量，其方向與物體運(yùn)動(dòng)方向相同．(4)瞬時(shí)速度的測(cè)量①原理：用很短時(shí)間內(nèi)的平均速度大小代替．②方法a．光電門法：用光電門試驗(yàn)裝置可測(cè)物體在極短時(shí)間內(nèi)的平均速度，認(rèn)為它就是測(cè)得的瞬時(shí)速度．b．速度計(jì)法：用速度計(jì)可干脆讀出物體在某一時(shí)刻或某一位置的瞬時(shí)速度的大?。?如汽車上的速度儀表)二、加速度1．定義：物體速度變更跟發(fā)生這一變更所用時(shí)間的比，用符號(hào)a表示．2．定義式：a＝eq\f(vt－v0,t)，式中v0表示物體運(yùn)動(dòng)的初速度，vt表示物體運(yùn)動(dòng)的末速度，vt－v0表示物體的速度變更．速度是矢量，速度變更也是矢量．3．單位：在國(guó)際單位制中，加速度的單位是“米每二次方秒”，符號(hào)是m/s2．4．物理意義：表示速度變更快慢的物理量．5．加速度的矢量性：加速度既有大小又有方向，是矢量．1．思索推斷(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)勻速直線運(yùn)動(dòng)的平均速度等于瞬時(shí)速度． (√)(2)瞬時(shí)速度和平均速度都可以精確描述變速運(yùn)動(dòng)． (×)(3)瞬時(shí)速度的大小叫瞬時(shí)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，物體的速度就肯定增大． (×)(5)加速度越大，速度就越大． (×)(6)速度變更越大，加速度就越大． (×)2．(多選)下列描述的幾個(gè)速度中，屬于瞬時(shí)速度的是()A．子彈以790m/s的速度擊中目標(biāo)B．信號(hào)沿動(dòng)物神經(jīng)傳播的速度大約為10m/sC．汽車上速度計(jì)的示數(shù)為80km/hD．臺(tái)風(fēng)以360m/s的速度向東北方向移動(dòng)AC[790m/s是擊中目標(biāo)時(shí)刻的瞬時(shí)速度；信號(hào)以10m/s的速度沿動(dòng)物神經(jīng)傳播是在一個(gè)過(guò)程內(nèi)的平均速度；汽車速度計(jì)上顯示的是瞬時(shí)速度；臺(tái)風(fēng)移動(dòng)過(guò)程中速度的變更是很大的，360m/s是平均速度．]3．(多選)關(guān)于加速度，下列說(shuō)法正確的是()A．加速度是描述速度變更的物理量B．速度對(duì)時(shí)間的變更率就是加速度C．加速度的方向總與速度的方向相同D．加速度的方向總與速度變更量的方向相同BD[加速度是描述物體速度變更的快慢，快慢是表示一個(gè)物理量隨另一個(gè)物理量的變更率，加速度是速度對(duì)時(shí)間的變更率，方向與速度變更量的方向一樣，知B、D正確．]4．視察下列幾幅照片，依據(jù)照片所示情景請(qǐng)你推斷他們對(duì)這四幅圖的理解正確的是()A．當(dāng)火藥爆炸炮彈還沒發(fā)生運(yùn)動(dòng)瞬間，炮彈的加速度肯定為零B．轎車緊急剎車時(shí)，加速度方向可能與速度方向相同C．高速行駛的磁懸浮列車的加速度可能為零D．依據(jù)圖中數(shù)據(jù)可求出蘇炳添在100米競(jìng)賽中任一時(shí)刻的速度C[炮彈放射瞬間，盡管速度為零，但速度的變更率較大，即加速度不是零，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；汽車剎車做減速運(yùn)動(dòng)，a與v反向，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)磁懸浮列車勻速行駛時(shí)，a＝0，選項(xiàng)C正確；依據(jù)蘇炳添100米用時(shí)9秒99，可以求出蘇炳添運(yùn)動(dòng)的平均速度，求不出任一時(shí)刻的速度，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．]平均速度和瞬時(shí)速度1．平均速度與瞬時(shí)速度的區(qū)分與聯(lián)系物理量平均速度瞬時(shí)速度區(qū)分反映一段時(shí)間內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)的平均快慢程度反映物體在某個(gè)時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)狀況與一段時(shí)間(或一段位移)相對(duì)應(yīng)與某時(shí)刻(或某位置)相對(duì)應(yīng)其方向與一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移方向相同，與物體運(yùn)動(dòng)的方向不肯定相同其方向與該時(shí)刻物體運(yùn)動(dòng)的方向相同聯(lián)系(1)當(dāng)位移足夠小或時(shí)間足夠短時(shí)，可以認(rèn)為瞬時(shí)速度等于平均速度(2)勻速直線運(yùn)動(dòng)中，平均速度和瞬時(shí)速度相等(3)當(dāng)物體做單向直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，平均速度和瞬時(shí)速度的方向相同2．速率與平均速率速率是瞬時(shí)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時(shí)間，平均速率是路程除以時(shí)間．【例1】有一高度為1.70m的田徑運(yùn)動(dòng)員正在進(jìn)行100m短跑競(jìng)賽，在終點(diǎn)處，有一站在跑道旁邊的攝影記者用照相機(jī)給他拍攝沖刺動(dòng)作．?dāng)z影記者運(yùn)用的照相機(jī)的光圈(限制進(jìn)光量的多少)是16，快門(曝光時(shí)間)是eq\f(1,60)s，得到照片后測(cè)得照片中人的高度為1.7×10－2m，胸前號(hào)碼布上模糊部分的寬度是2×10－3m，由以上數(shù)據(jù)可得運(yùn)動(dòng)員沖刺時(shí)eq\f(1,60)s內(nèi)的位移是________，該段時(shí)間內(nèi)的平均速度為________，沖刺時(shí)的速度大小是________．思路點(diǎn)撥：①模糊部分是曝光時(shí)間內(nèi)號(hào)碼布隨人前進(jìn)的距離，由比例關(guān)系可確定在曝光時(shí)間內(nèi)人的位移．②eq\f(1,60)s時(shí)間已足夠短，沖刺的瞬時(shí)速度近似等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度．解析：人的身高和照片中人的高度之比為100∶1，又運(yùn)動(dòng)員胸前號(hào)碼布上模糊部分的寬度是2×10－3m，得運(yùn)動(dòng)員eq\f(1,60)s內(nèi)的位移s＝0.2m．則eq\f(1,60)s內(nèi)運(yùn)動(dòng)員的平均速度eq\x\to(v)＝eq\f(s,t)＝eq\f(0.2,\f(1,60))m/s＝12m/s，即運(yùn)動(dòng)員沖刺時(shí)的速度大小為12m/s．答案：0.2m12m/s12m/s計(jì)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，平均速度的方向與位移方向相同．(2)若為勻速直線運(yùn)動(dòng)，平均速度等于任一時(shí)刻的瞬時(shí)速度；若Δt特別小，可近似認(rèn)為eq\o(v,\s\up12(－))等于初始時(shí)刻的瞬時(shí)速度．[跟進(jìn)訓(xùn)練]1．2024年第1號(hào)臺(tái)風(fēng)“帕布”的中心于1月2號(hào)上午8點(diǎn)鐘到達(dá)位于我國(guó)南沙華陽(yáng)礁西南方約560公里的海面上，中心旁邊最大風(fēng)速18米/秒，預(yù)料，“帕布”將以每小時(shí)15公里左右的速度向偏西方向移動(dòng)，強(qiáng)度漸漸加強(qiáng)并趨向馬來(lái)半島北部沿海．上文中的兩個(gè)速度數(shù)值分別是指()A．平均速度，瞬時(shí)速度 B．瞬時(shí)速度，平均速度C．平均速度，平均速度 D．瞬時(shí)速度，瞬時(shí)速度B[平均速度對(duì)應(yīng)的是一段時(shí)間或一段位移，而瞬時(shí)速度對(duì)應(yīng)的是某一時(shí)刻或某一位置，“帕布”將以每小時(shí)15公里左右的速度向偏西方向移動(dòng)，指的是平均速度，中心旁邊最大風(fēng)速18米/秒，是指瞬時(shí)速度，故B正確．]2．如圖所示，小明騎自行車由靜止沿直線運(yùn)動(dòng)，他在第1s內(nèi)、第2s內(nèi)、第3s內(nèi)、第4s內(nèi)通過(guò)的位移分別為1m、2m、3m、4m，則()A．他4s末的瞬時(shí)速度為4m/sB．他第2s內(nèi)的平均速度為1.5m/sC．他4s內(nèi)的平均速度為2.5m/sD．他1s末的速度為1m/sC[自行車速度是漸漸增大的，無(wú)法確定它的瞬時(shí)速度，只能求出平均速度，第2s內(nèi)平均速度為eq\f(2,1)m/s＝2m/s；4s內(nèi)平均速度v＝eq\f(1＋2＋3＋4,4)m/s＝2.5m/s．故C正確．]加速度1．加速度的理解(1)加速度是矢量，它的大小可以由定義式a＝eq\f(Δv,Δt)來(lái)計(jì)算，但不能由此得出加速度與速度變更量Δv成正比，與運(yùn)動(dòng)時(shí)間Δt成反比的結(jié)論．(2)加速度的方向和速度變更量Δv的方向是一樣的，但與速度方向沒有必定聯(lián)系．2．加速度大小和速度大小的關(guān)系加速度在數(shù)值上等于物體在單位時(shí)間內(nèi)速度的變更量．加速度大，說(shuō)明在單位時(shí)間內(nèi)速度變更量的數(shù)值大．但加速度大，速度變更量不肯定大，因?yàn)榕c時(shí)間有關(guān)系；速度變更量大，加速度也不肯定大，還要看速度變更所對(duì)應(yīng)的時(shí)間．【例2】計(jì)算下列各種條件下的加速度：(1)顯像管內(nèi)，電子從陰極射到陽(yáng)極的過(guò)程中，速度由零增加到108m/s，歷時(shí)2×10－5s，其加速度為________．(2)子彈擊中靶子時(shí)，在0.1s內(nèi)速度從200m/s降到零，其加速度為________．(3)火車出站時(shí)，可在20s內(nèi)使速度從10m/s增大到1200m/min，其加速度為________．(4)以2m/s的速度沿直線運(yùn)動(dòng)的足球，被運(yùn)動(dòng)員“飛起一腳”使其在0.2s內(nèi)改為以4m/s反向飛出，則足球被踢時(shí)的加速度為________．思路點(diǎn)撥：解析：均以初速度方向?yàn)檎较?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，方向與初速度方向相反，大小為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，方向與初速度方向相反，大小為30m/s2．答案：(1)5×1012m/s2方向沿初速度方向(2)2000m/s2方向與初速度方向相反(3)0.5m/s2方向沿初速度方向(4)30m/s2方向與初速度方向相反抓住矢量式的靈魂——方向(1)定義式法：加速度的定義式是矢量式，一般默認(rèn)初速度的方向?yàn)檎较颍┧俣确较蚺c之相同則為正，相反則為負(fù)．(2)結(jié)果分析法：計(jì)算結(jié)果加速度為正表示其方向與初速度方向相同，即做加速運(yùn)動(dòng)；加速度為負(fù)表示其方向與初速度方向相反，即做減速運(yùn)動(dòng)．[跟進(jìn)訓(xùn)練]3．如圖所示，汽車向右沿直線運(yùn)動(dòng)，原來(lái)的速度是v1，經(jīng)過(guò)一小段時(shí)間之后，速度變?yōu)関2，Δv表示速度的變更量．由圖中所示信息可知()A．汽車在做加速直線運(yùn)動(dòng)B．汽車的加速度方向與v1的方向相同C．汽車的加速度方向與v1的方向相反D．汽車的加速度方向與Δv的方向相反C[速度是矢量，速度的變更量Δv＝v2－v1，依據(jù)圖象可知，Δv的方向與初速度方向相反，而加速度的方向與速度變更量的方向相同，所以加速度方向與初速度方向相反，物體做減速運(yùn)動(dòng)，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤．]4．有些國(guó)家的交通管理部門為了交通平安，特制定了死亡加速度為500g這一數(shù)值(g取10m/s2)以警醒民眾，意思是假如行車加速度超過(guò)此值，將有生命危急．這么大的加速度，一般狀況下是達(dá)不到的，但發(fā)生交通事故時(shí)，可能會(huì)達(dá)到這一數(shù)值．試問(wèn)：一輛以72km/h的速度行駛的貨車與一輛以54km/h的速度行駛的摩托車相向而行發(fā)生碰撞，碰撞時(shí)間為2.1×10－3s，摩托車駕駛員是否有生命危急？(提示：摩托車與貨車相撞瞬間，貨車的速度幾乎不變，摩托車的速度反向，大小與貨車速度相同)解析：規(guī)定貨車運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较颍ν熊嚺c貨車相撞瞬間，摩托車速度的變更量Δv＝72km/h－(－54km/h)＝126km/h＝35m/s所以摩托車的加速度大小a＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(35,2.1×10－3)m/s2≈16667m/s2＝1666.7g＞500g，因此摩托車駕駛員有生命危急．答案：有生命危急1．[物理觀念]平均速度、瞬時(shí)速度、加速度．2．[科學(xué)思維]精確理解平均速度、瞬時(shí)速度、加速度的物理意義．3．[科學(xué)看法與責(zé)任]學(xué)會(huì)依據(jù)平均速度、瞬時(shí)速度、加速度說(shuō)明生活中的物理現(xiàn)象．1．(多選)對(duì)于瞬時(shí)速度和平均速度的理解，下列說(shuō)法正確的是()A．運(yùn)動(dòng)過(guò)程中某一時(shí)刻瞬時(shí)速度為0，平均速度肯定為0B．運(yùn)動(dòng)過(guò)程中某一時(shí)刻瞬時(shí)速度為0，平均速度可以不為0C．瞬時(shí)速度不為0，平均速度肯定不為0D．瞬時(shí)速度不為0，平均速度可以為0BD[車輛中途剎車停止后，再啟動(dòng)運(yùn)行的一段時(shí)間內(nèi)平均速度不為0，但停止時(shí)的瞬時(shí)速度為0，A錯(cuò)誤，B正確；物體沿一圓周運(yùn)動(dòng)一圈的過(guò)程中，瞬時(shí)速度不為0，但位移為0，所以平均速度為0，C錯(cuò)誤，D正確．]2．(多選)關(guān)于速度、速度的變更量、加速度的關(guān)系，下列說(shuō)法中正確的是()A．物體的速度不等于零，而加速度可能等于零B．物體的速度變更越快，加速度就越大C．物體的速度變更量越大，加速度就越大D．物體的速度變更率越大，加速度就越大ABD[物體的速度不等于零，但假如速度變更量等于零，也就是說(shuō)速度不變，依據(jù)公式a＝eq\f(Δv,Δt)知，加速度等于零，選項(xiàng)A正確；物體的速度變更越快，說(shuō)明eq\f(Δv,Δt)越大，則加速度就越大，選項(xiàng)B正確；物體的速度變更量Δv大，但速度變更率eq\f(Δv,Δt)不肯定大，加速度不肯定大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；加速度表示速度變更的快慢，速度變更率大說(shuō)明速度變更快，加速度就大，選項(xiàng)D正確．]3．物體沿始終