新教材高中物理第1章運(yùn)動(dòng)的描述第4節(jié)加速度學(xué)案

第4節(jié)加速度課標(biāo)解讀課標(biāo)要求素養(yǎng)要求1.理解加速度的概念,知道速度、速度變化量和加速度三者之間的區(qū)別與聯(lián)系。2理解加速度的矢量性。3.掌握比值定義法在形成加速度公式上的思維模式,學(xué)會(huì)運(yùn)用公式來推導(dǎo)物理量單位的物理思維方式。1.物理觀念:通過對(duì)加速度的學(xué)習(xí),促進(jìn)學(xué)生運(yùn)動(dòng)的物理觀念的形成。2.科學(xué)思維:用類比的方法探究推理,培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用類比的學(xué)習(xí)方法。3.科學(xué)探究:通過對(duì)速度、速度的變化量、速度的變化率三者的比較分析,提高學(xué)生的比較、分析問題以及解決問題的能力。4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任:通過具體問題分析,增強(qiáng)學(xué)生的交通安全意識(shí)。要點(diǎn)加速度、速度的變化量在物理學(xué)中,物體運(yùn)動(dòng)速度的變化跟發(fā)生這一變化所用時(shí)間之比,稱為物體運(yùn)動(dòng)的加速度?,用字母a表示。如果用v0表示物體運(yùn)動(dòng)的初速度,vt表示末速度,則在時(shí)間t內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)速度的變化?為vtv0,加速度a可用定義式a=vt-v0t表示。加速度的單位由速度和時(shí)間的單位確定。加速度的單位是米/?有同學(xué)認(rèn)為,速度變化所用時(shí)間越短,加速度一定越大。這種觀點(diǎn)正確嗎?提示這種觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的。由加速度的定義式可知,加速度由速度的變化量和所用時(shí)間兩個(gè)因素共同定義的。速度變化量越大,若速度變化所用時(shí)間未知,故不能確定加速度一定越大;速度變化所用時(shí)間越短,若速度變化量的大小未確定,故也不能確定加速度一定越大。?A、B、C、D四個(gè)物體均以恒定加速度運(yùn)動(dòng),經(jīng)過一段時(shí)間后的速度情況如下:物體A運(yùn)動(dòng)的初速度為2m/s,末速度為5m/s;物體B運(yùn)動(dòng)的初速度為5m/s,末速度為3m/s;物體C運(yùn)動(dòng)的初速度為3m/s,末速度為5m/s;物體D運(yùn)動(dòng)的初速度為5m/s,末速度為3m/s;則物體A、B、C、D速度的變化量分別為多少?哪一個(gè)的速度變化量大,為什么?提示根據(jù)定義Δv=vtv0,可知ΔvA=3m/s,ΔvB=2m/s,ΔvC=8m/s,ΔvD=2m/s,物體C的速度變化量最大,因?yàn)樗俣茸兓渴鞘噶?其“+”“”表示速度變化的方向與規(guī)定的正方向相同或相反,絕對(duì)值才是速度變化量的大小。1.速度v、速度變化量Δv和加速度a的比較項(xiàng)目速度v速度變化量Δv加速度a定義位移與所用時(shí)間的比值末速度與初速度的差值速度變化量與變化時(shí)間的比值定義式v=ΔΔv=vtv0a=Δ單位m/sm/sm/s2方向與Δs的方向相同,與a的方向不一定相同由初、末速度決定,與a的方向相同,與v的方向不一定相同與Δv的方向相同,與v的方向不一定相同物理意義表示物體運(yùn)動(dòng)的快慢和方向表示物體速度變化的大小和方向表示物體速度變化的快慢和方向大小關(guān)系三個(gè)物理量的大小沒有必然聯(lián)系,其中一個(gè)物理量較大時(shí),其余兩個(gè)物理量不一定較大2.對(duì)加速度的認(rèn)識(shí)(1)加速度是速度變化量與所用時(shí)間的比值,加速度越大,速度變化越快。但不一定是加速,也可能是減速。(2)加速度與速度大小沒有必然聯(lián)系,速度為零時(shí)可能有加速度,速度很大時(shí)也可能沒有加速度。(3)速度變化時(shí)才有加速度,但不是速度變化大加速度就大,且速度變時(shí)加速度不一定變。(4)注意加速度公式的幾種寫法:a=ΔvΔt,a=v2-v1t2-t1,a=vt

探究點(diǎn)一加速度1.我國(guó)的戰(zhàn)斗機(jī)殲20飛得很快;小轎車比公交車起步快。以上兩句話中的“快”的含義各是什么?提示第一個(gè)“快”指飛機(jī)的速度大,運(yùn)動(dòng)得較快;第二個(gè)“快”指起步時(shí)小轎車比公交車的速度增加得快,即小轎車的加速度比公交車的加速度大。2.下表記錄了高速列車和轎車的啟動(dòng)過程,請(qǐng)回答以下問題。項(xiàng)目初速度末速度時(shí)間列車0300km/h500s轎車0100km/h8s(1)在啟動(dòng)過程中,哪個(gè)的速度變化量更大?(2)在啟動(dòng)過程中,哪個(gè)的速度變化更快?提示(1)速度變化量的大小等于末速度減初速度,列車速度的變化量大。(2)速度變化的快慢應(yīng)比較速度變化量與時(shí)間的比值,可知轎車速度變化快。一、加速度1.定義:物理學(xué)中把速度的變化量與發(fā)生這一變化所用時(shí)間之比,叫加速度。通常用a表示。2.定義式:a=ΔvΔt。式中如果Δt為一段時(shí)間,則加速度為平均加速度;如果時(shí)間Δt3.物理意義:表示速度變化快慢的物理量,數(shù)值上等于單位時(shí)間內(nèi)速度的變化量。4.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或m·s2。5.標(biāo)矢性:加速度是矢量,它既有大小,又有方向。二、加速度的方向1.加速度的方向:加速度a的方向與速度變化量Δv的方向相同。2.加速度方向與初速度方向的關(guān)系:在直線運(yùn)動(dòng)中,如果速度增加,即加速運(yùn)動(dòng),加速度的方向與初速度的方向相同;如果速度減小,即減速運(yùn)動(dòng),加速度的方向與初速度的方向相反。例12019年9月29日,中國(guó)女排豪奪第13屆世界杯冠軍,第十次登頂世界三大賽(奧運(yùn)會(huì)、世錦賽、世界杯),這是中國(guó)女排歷史上第五次奪得世界杯冠軍。比賽中,假如從阿根廷隊(duì)飛來的排球具有水平方向的大小為20m/s的速度,排球與中國(guó)隊(duì)員朱婷的手接觸時(shí)間為0.2s,被擊打后排球以原速率水平返回,設(shè)0.2s內(nèi)排球的速度均勻變化,求排球被擊打過程中的加速度。答案200m/s2,方向與初速度方向相反解析規(guī)定初速度方向?yàn)檎较?則排球的初速度v0=20m/s,末速度v=20m/s,時(shí)間t=0.2s排球被擊打過程中的加速度a=v-v0t=-20-200即排球被擊打過程中,加速度大小為200m/s2,方向與初速度方向相反解題感悟1.深刻理解加速度的概念應(yīng)從加速度定義和其物理意義出發(fā),加速度是描述速度變化快慢的物理量,即加速度越大,速度變化越快。當(dāng)速度無變化(勻速運(yùn)動(dòng))時(shí),加速度為零;當(dāng)速度為零時(shí),并不代表速度的變化量為零,故加速度不一定為零,如汽車啟動(dòng)瞬間,速度為零而加速度很大。由以上分析可知,加速度與速度及速度變化量無直接關(guān)系,速度大小的變化和加速度大小的變化也沒有必然聯(lián)系。2.由加速度判斷物體的運(yùn)動(dòng)情況加速度的方向與速度的方向關(guān)系決定物體加速還是減速,加速度的大小決定物體速度變化的快慢。a和v同向

加速直線運(yùn)動(dòng)aa和v反向

減速直線運(yùn)動(dòng)a例2蹦床是運(yùn)動(dòng)員在一張繃緊的彈性網(wǎng)上蹦跳、翻滾并做各種空中動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目。一個(gè)運(yùn)動(dòng)員從高處自由落下,以大小為8m/s的豎直速度著網(wǎng),與網(wǎng)作用后,沿著豎直方向以大小為10m/s的速度彈回,已知運(yùn)動(dòng)員與網(wǎng)接觸的時(shí)間為Δt=1.0s,那么運(yùn)動(dòng)員在與網(wǎng)接觸的這段時(shí)間內(nèi)平均加速度的大小是 ()A.2.0m/s2B.8.0m/s2C.10.0m/s2D.18m/s2答案D解法一:取初速度的方向?yàn)檎较?即取著網(wǎng)時(shí)的速度方向?yàn)檎较?則v1'=8m/s,v2'=10m/s,則a'=v2'-v1'Δt=-10-81.0m/s解法二:取末速度的方向?yàn)檎较?即取運(yùn)動(dòng)員被彈回時(shí)的速度方向?yàn)檎较?則v1=8m/s,v2=10m/s,則a=v2-v1Δt=10-(-8)1.0解題感悟求解加速度的方法(1)規(guī)定正方向,一般規(guī)定初速度v0方向?yàn)檎较颉?2)判斷v的方向與正方向的關(guān)系,v的方向與正方向相同,v取正值;v的方向與正方向相反,v取負(fù)值,最后由矢量式Δv=vv0得到速度的變化量。(3)找出發(fā)生Δv所需時(shí)間Δt。(4)由a=ΔvΔt計(jì)算加速度,1.一質(zhì)點(diǎn)自原點(diǎn)開始在x軸上運(yùn)動(dòng),初速度v0>0,加速度a>0,當(dāng)a值不斷減小直至為零時(shí),質(zhì)點(diǎn)的 ()A.速度不斷減小,位移不斷減小B.速度不斷減小,位移繼續(xù)增大C.速度不斷增大,當(dāng)a=0時(shí),速度達(dá)到最大,位移不斷增大D.速度不斷減小,當(dāng)a=0時(shí),位移達(dá)到最大值答案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變化,速度都是在增加的,當(dāng)加速度減小時(shí),相同時(shí)間內(nèi)速度的增加量變小,即速度增加得慢了。當(dāng)a=0時(shí),速度達(dá)到最大值,此后以最大速度做勻速直線運(yùn)動(dòng),位移繼續(xù)增大,C正確。2.(多選)如圖所示,將彈性小球以10m/s的速度從距地面2m處的A點(diǎn)豎直向下拋出,小球落地后豎直反彈經(jīng)過距地面1.5m高的B點(diǎn)時(shí),向上的速度為7m/s,小球共用時(shí)0.3s,則此過程中 ()A.小球發(fā)生的位移的大小為0.5m,方向豎直向下B.小球速度變化量的大小為3m/s,方向豎直向下C.小球平均速度的大小為8.5m/s,方向豎直向下D.小球平均加速度的大小約為56.7m/s2,方向豎直向上答案AD從題中數(shù)據(jù)可以看出,小球的位移大小為0.5m,方向豎直向下,故A正確;規(guī)定豎直向下為正方向,速度變化量Δv=7m/s10m/s=17m/s,負(fù)號(hào)表示與規(guī)定的正方向相反,即速度變化量的方向豎直向上,故B錯(cuò)誤;小球平均速度大小v=ΔxΔt=0.50.3m/s=53m/s,方向豎直向下,故C錯(cuò)誤;小球平均加速度a=ΔvΔt=-170.3

探究點(diǎn)二加速度方向表中為A、B、C、D四輛小汽車在同一東西向的直線公路上行駛過程中某段時(shí)間內(nèi)速度的變化情況,假設(shè)向東方向?yàn)檎较?思考以下問題。汽車初始速度/(m·s1)末速度/(m·s1)經(jīng)過時(shí)間t/s速度變化量Δv/(m·s1)加速度/(m·s2)加速還是減速初速度和加速度的方向關(guān)系A(chǔ)211393加速同向B60362減速反向C282060.3加速同向D201010101減速反向1.速度及速度變化量均為矢量,如何用有向線段來表示上述四個(gè)小汽車的速度及速度變化量?提示2.如何定義加速運(yùn)動(dòng)和減速運(yùn)動(dòng)?提示當(dāng)加速度方向與速度方向相同時(shí),速度就會(huì)增大,為加速運(yùn)動(dòng);當(dāng)加速度方向與速度方向相反時(shí)速度就會(huì)減小,為減速運(yùn)動(dòng)。加速度是矢量,其方向與速度變化的方向相同。物體做加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),加速度方向與速度方向相同(但不一定為正);物體做減速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),加速度方向與速度變化方向相反(但不一定為負(fù))。與速度類似,加速度也有平均加速度和瞬時(shí)加速度之分,根據(jù)公式得到的加速度實(shí)際是時(shí)間t內(nèi)的平均加速度。如果加速度保持不變,這種運(yùn)動(dòng)稱為勻變速直線運(yùn)動(dòng)。例(多選)(2021江蘇包場(chǎng)高級(jí)中學(xué)高一月考)下列關(guān)于勻變速直線運(yùn)動(dòng)的說法正確的是 ()A.做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體,它的加速度方向和速度方向總是相同的B.做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體,它的加速度方向和速度變化的方向總是相同的C.做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體,它的速度變化越大,加速度越大D.做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體,它的速度變化量在單位時(shí)間內(nèi)越大,加速度越大答案BD做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體,它的加速度方向和速度方向可能相同,也可能相反,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體,它的加速度方向和速度變化的方向總是相同的,選項(xiàng)B正確;做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體,它單位時(shí)間內(nèi)速度變化量越大,加速度越大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確。解題感悟加速度是矢量。求加速度,包含求加速度的大小和方向。在運(yùn)用加速度定義式前,需要選定正方向(一般選定初速度方向?yàn)檎较?,以此確定初速度與末速度的正負(fù)。若與選定的正方向相同,代入正值計(jì)算;反之,則代入負(fù)值計(jì)算。加速度的正負(fù)表示方向。若加速度為正值,表示加速度方向與選定的正方向相同;若加速度為負(fù)值,表示加速度方向與選定的正方向相反。不要機(jī)械地認(rèn)為加速度為正則為加速,加速度為負(fù)則為減速。(多選)(2021廣東樂昌第二中學(xué)高一期中)某質(zhì)點(diǎn)做勻變速直線運(yùn)動(dòng),初速度大小為5m/s,4s后的速度大小變?yōu)榱?1m/s,則質(zhì)點(diǎn)的加速度大小可能是 ()A.1m/s2B.1.5m/s2C.2m/s2D.4m/s2答案BD若質(zhì)點(diǎn)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)a=v-v0t=11-54m/s2=1.5m/s2,若質(zhì)點(diǎn)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)a=v-v0t=-11-54m/s1.(多選)下列關(guān)于速度、速度變化量和加速度的描述中,可能正確的是 ()A.速度變化量很大,加速度很小B.速度變化量的方向?yàn)檎?加速度方向?yàn)樨?fù)C.速度變化越來越快,加速度越來越小D.速度越來越大,加速度越來越小答案AD速度變化量很大,速度變化的可能很慢,加速度很小,選項(xiàng)A正確;加速度方向與速度變化量的方向相同,速度變化量方向?yàn)檎?加速度方向?yàn)檎?選項(xiàng)B錯(cuò)誤;加速度是描述速度變化快慢的物理量,速度變化越來越快,則加速度越來越大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;當(dāng)加速度方向與速度方向相同,加速度越來越小,速度越來越大,選項(xiàng)D正確。2.(多選)沿一條直線運(yùn)動(dòng)的物體,當(dāng)物體的加速度逐漸減小時(shí),下列說法正確的是 ()A.物體運(yùn)動(dòng)的速度一定增大B.物體運(yùn)動(dòng)的速度一定減小C.物體運(yùn)動(dòng)速度的變化率一定減小D.物體運(yùn)動(dòng)的路程一定增大答案CD當(dāng)物體的加速度逐漸減小時(shí),物體的速度變化越來越慢,但速度不一定增大,也不一定減小,當(dāng)加速度與速度方向相同時(shí),速度在增大,反之,速度在減小,故A、B錯(cuò)誤;加速度等于速度的變化率,加速度逐漸減小,則物體速度的變化率一定減小,故C正確;路程等于物體運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)度,只要物體運(yùn)動(dòng),路程一定增大,故D正確。3.(★)如圖所示,在氣墊導(dǎo)軌上安裝有兩個(gè)光電計(jì)時(shí)裝置A、B,A、B間距離為L(zhǎng)=30cm,為了測(cè)量滑塊的加速度,在滑塊上安裝了一個(gè)寬度為d=1cm的遮光條,現(xiàn)讓滑塊以某一恒定加速度通過A、B,記錄遮光條通過A、B的時(shí)間分別為0.010s、0.005s,滑塊從A到B所用時(shí)間為0.200s,則下列說法正確的是 ()A.滑塊通過A的速度大小為1cm/sB.滑塊通過B的速度大小為2cm/sC.滑塊的加速度大小為5m/s2D.滑塊在A、B間的平均速度大小為3m/s答案C滑塊通過A的速度大小為vA=dΔtA=1m/s,通過B的速度大小為vB=dΔtB=2m/s,加速度大小為a=vB-vAΔt=5m/s2,在A、B間的平均速度大小為v=LΔ

比值定義法與變化率(1)比值定義法比值定義法是指用兩個(gè)物理量之比定義一個(gè)新的物理量的方法,是物理學(xué)中常用的方法,新定義的物理量往往能反映物體(物理過程)的最本質(zhì)的屬性,不隨定義所用的物理量的改變而改變。在本章中,速度、加速度均是運(yùn)用比值定義法引入的。速度v=ΔsΔt,該比值反映了物體運(yùn)動(dòng)的快慢,加速度a=ΔvΔt,該比值反映了速度變化的快慢。初中學(xué)過的密度ρ=mV(2)變化率在物理學(xué)中,經(jīng)常會(huì)遇到一個(gè)量隨另一個(gè)量(一般是時(shí)間)變化的情況。若物理量D隨時(shí)間t變化,則描