高中物理加速度教案
發(fā)表時間:2020-07-10高一物理《速度變化快慢的描述-加速度》典型案例解析。
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高一物理《速度變化快慢的描述-加速度》典型案例解析
[例1]下列說法中正確的是[]
A.物體運動的速度越大,加速度也一定越大
B.物體的加速度越大,它的速度一定越大
C.加速度就是“加出來的速度”
D.加速度反映速度變化的快慢,與速度無關(guān)
[分析]物體運動的速度很大,若速度的變化很小或保持不變(勻速運動),其加速度不一定大(勻速運動中的加速度等于零).
物體的加速度大,表示速度變化得快,即單位時間內(nèi)速度變化量大,但速度的數(shù)值未必大.比如嬰兒,單位時間(比如3個月)身長的變化量大,但絕對身高并不高。
“加出來的速度”是指vt-v0(或△v),其單位還是m/s.加速度是“加出來的速度”與發(fā)生這段變化時間的比值,可以理解為“數(shù)值上等于每秒內(nèi)加出來的速度”.
加速度的表達式中有速度v0、v1,但加速度卻與速度完全無關(guān)——速度很大時,加速度可以很小甚至為零;速度很小時,加速度也可以很大;速度方向向東,加速度的方向可以向西.
[答]D.
[說明]要注意分清速度、速度變化的大小、速度變化的快慢三者不同的含義,可以跟小孩的身高、身高的變化量、身高變化的快慢作一類比.
[例2]物體作勻加速直線運動,已知加速度為2m/s2,那么在任意1s內(nèi)[]
A.物體的末速度一定等于初速度的2倍
B.物體的未速度一定比初速度大2m/s
C.物體的初速度一定比前1s內(nèi)的末速度大2m/s
D.物體的末速度一定比前1s內(nèi)的初速度大2m/s
[分析]在勻加速直線運動中,加速度為2m/s2,表示每秒內(nèi)速度變化(增加)2m/s,即末速度比初速度大2m/s,并不表示末速度一定是初速度的2倍.
在任意1s內(nèi),物體的初速度就是前1s的末速度,而其末速度相對于前1s的初速度已經(jīng)過2s,當a=2m/s2時,應為4m/s.
[答]B.
[說明]研究物體的運動時,必須分清時間、時刻、幾秒內(nèi)、第幾秒內(nèi)、某秒初、某秒末等概念.如圖所示(以物體開始運動時記為t=0)。
[例3]計算下列物體的加速度:
(1)一輛汽車從車站出發(fā)作勻加速運動,經(jīng)10s速度達到108km/h.
(2)高速列車過橋后沿平直鐵路勻加速行駛,經(jīng)3min速度從54km/h提高到180km/h.
(3)沿光滑水平地面以10m/s運動的小球,撞墻后以原速大小反彈,與墻壁接觸時間為0.2s.
[分析]由題中已知條件,統(tǒng)一單位、規(guī)定正方向后,根據(jù)加速度公式,即可算出加速度.
[解]規(guī)定以初速方向為正方向,則
對汽車v0=0,vt=108km/h=30m/s,t=10s,
對列車v0=54km/h=15m/s,vt=180km/h=50m/s,t=3min=180s.
對小球v0=10m/s,vt=-10m/s,t=0.2s,
[說明]由題中可以看出,運動速度大、速度變化量大,其加速度都不一定大,尤需注意,
不能認為,必須考慮速度的方向性.計算結(jié)果a3=-100m/s2,表示小球在撞墻過程中的加速度方向與初速方向相反,是沿著墻面向外的,所以使小球先減速至零,然后再加速反彈出去.速度和加速度都是矢量,在一維運動中(即沿直線運動),當規(guī)定正方向后,可以轉(zhuǎn)化為用正、負表示的代數(shù)量.
應該注意:
物體的運動是客觀的,正方向的規(guī)定是人為的.只有相對于規(guī)定的正方向,速度與加速度的正、負才有意義.。速度與加速度的量值才真正反映了運動的快慢與速度變化的快慢.所以,vA=-5m/s,vB=-2m/s,應該是物體A運動得快;同理,aA=-5m/s2,aB=-2m/s2,也應該是物體A的速度變化得快(即每經(jīng)過1s速度減少得多),不能按數(shù)學意義認為vA比vB小,aA比aB小.
[例4]一個做勻變速直線運動的物體連續(xù)通過兩段長s的位移所用時間分別為t1、t2,則該物體的加速度為多少?
[分析]根據(jù)勻變速運動的物體在某段時間內(nèi)的平均速度等于中點時刻瞬時速度的關(guān)系,結(jié)合加速度的定義.即可算出加速度.
[解]物體在這兩段位移的平均速度分別為
它們分別等于通過這兩段位移所用的時間中點的瞬時速度.由于兩個時間
中點的間隔為,根據(jù)加速度的定義
可知:
[說明]由計算結(jié)果的表達式可知:當t1>t2時,a>0,表示物體作勻加速運動,通過相等位移所用時間越來越短;當t1<t2時,a<0,表示物體作勻減速運動,通過相等位移所用時間越來越長.
[例5]圖1表示一個質(zhì)點運動的v-t圖,試求出該質(zhì)點在3s末、5s末和8s末的速度.
[分析]利用v-t圖求速度有兩種方法:(1)直接從圖上找出所求時刻對應的縱坐標,即得對應的速度值,再根據(jù)速度的正負可知此刻的方向;(2)根據(jù)圖線求出加速度,利用速度公式算出所求時刻的速度.下面用計算法求解。
[解]質(zhì)點的運動分為三個階段:
AB段(0~4s)質(zhì)點作初速v0=6m/s的勻加速運動,由4s內(nèi)的速度變化得加速度:
所以3s末的速度為:
v3=v0+at=6m/s+(1.5×3)m/s=10.5m/s
方向與初速相同.
BC段(4~6s)質(zhì)點以4s末的速度(v4=12m/s)作勻速直線運動,所以5s末的速度:
v5=12m/s
方向與初速相同.
CD段(6~12s)質(zhì)點以6s末的速度(即勻速運動的速度)為初速作勻減速運動.由6s內(nèi)的速度變化得加速度:
因所求的8s末是減速運動開始后經(jīng)時間t=2s的時刻,所以8s末的速度為:
其方向也與初速相同.
[說明]勻變速運動速度公式的普遍表達式是:
vt=v0+at
使用中應注意不同運動階段的初速和對應的時間.在勻減速運動中,寫成vt=v0-at后,加速度a只需取絕對值代入.
速度圖象的斜率反映了勻變速直線運動的加速度.如圖所示,其斜率
式中夾角α從t軸起以逆時針轉(zhuǎn)向為正,順時針轉(zhuǎn)向為負.如圖3中與圖線1,2對應的質(zhì)點作勻加速運動,與圖線3對應的質(zhì)點作勻減速運動.圖線越陡,表示加速度越大,故a1>a2.
[例6]一個質(zhì)點作初速為零的勻加速運動,試求它在1s,2s,3s,…內(nèi)的位移s1,s2,s3,…之比和在第1s,第2s,第3s,…內(nèi)的位移sⅠ,sⅡ,sⅢ,…之比各為多少?
[分析]初速為零的勻加速運動的位移公式為:
其位移與時間的平方成正比,因此,經(jīng)相同時間通過的位移越來越大.
[解]由初速為零的勻加速運動的位移公式得:
…
∴sⅠ∶sⅡ∶sⅢ=1∶3∶5…
[說明]這兩個比例關(guān)系,是初速為零的勻加速運動位移的重要特征,更一般的情況可表示為:在初速為零的勻加速運動中,從t=0開始,在1段、2段、3段……時間內(nèi)的位移之比等于12∶22∶32…;在第1段、第2段、第3段……時間內(nèi)的位移之比等于從1開始的連續(xù)奇數(shù)比,即等于1∶3∶5…(圖1)).
2.利用速度圖線很容易找出例6中的位移之比.如圖2所示,從t=0開始,在t軸上取相等的時間間隔,并從等分點作平行于速度圖線的斜線,把圖線下方的面積分成許多相同的小三角形.于是,立即可得:從t=0起,在t、2t、3t、…內(nèi)位移之比為
s1∶s2∶s3…=1∶4∶9…
在第1個t、第2個t、第3個t、…內(nèi)位移之比為
sⅠ∶sⅡ∶sⅢ∶…=1∶3∶5∶…
[例7]一輛沿平直路面行駛的汽車,速度為36km/h.剎車后獲得加速度的大小是4m/s2,求:
(1)剎車后3s末的速度;
(2)從開始剎車至停止,滑行一半距離時的速度.
[分析]汽車剎車后作勻減速滑行,其初速度v0=36km/h=10m/s,vt=0,加速度a=-4m/s2.設剎車后滑行ts停止,滑行距離為S,其運動示意圖如圖所示.
[解](1)由速度公式vt=v0+at得滑行時間:
即剎車后經(jīng)2.5s即停止,所以3s末的速度為零.
(2)由位移公式得滑行距離.即
m
設滑行一半距離至B點時的速度為vB,由推論
[說明](1)不能直接把t=3s代入速度公式計算速度,因為實際滑行時間只有2.5s.凡剎車滑行一類問題,必須先確定實際的滑行時間(或位移);(2)滑行一半距離時的速度不等于滑行過程中的平均速度.
相關(guān)知識
《速度變化快慢的描述——加速度》教學設計
《速度變化快慢的描述——加速度》教學設計
一教學目標
知識與技能
1.理解速度的變化和速度變化快慢的區(qū)別.
2.理解加速度的概念;理解加速度是表示速度矢量變化快慢的物理量;明確加速度的定義、公式、符號和單位;明確加速度跟速度、速度改變量的區(qū)別.
3.理解用圖象斜率求得加速度的方法.
過程與方法
1.通過分析定義加速度的過程,認識類比的方法和用比值定義物理量的方法.
2.通過對速度、速度的變化量、速度的變化率三者分析比較,感受分析、比較、推理等科學方法.
情感態(tài)度與價值觀
1.通過生活中熟悉的實例感悟觀察、形成概念和發(fā)現(xiàn)規(guī)律
2.通過介紹“神舟七號”的發(fā)射,激發(fā)民族自豪感和自信心.
二教材分析
本節(jié)課是一節(jié)物理概念課,重點講解加速度的概念和物理意義,而加速的測量和方向是本節(jié)的難點,本節(jié)課試圖從已有的物理知識和生活中的物理現(xiàn)象出發(fā),通過類比、比值定義、比較、分析推理和歸納與綜合等科學方法的滲透,構(gòu)建學生主動參與,積極探究的課堂氛圍,讓學生在彰顯科學方法中獲取物理知識,從而提升課堂教學的有效性。
三教學方法:
本節(jié)課中加速度概念的引人定義體現(xiàn)了類比、比值定義的科學方法,讓學生在已有知識的基礎上,在實際情境中,借助這些科學方法,通過主動探究、討論、推理獲取知識,深刻領(lǐng)會并掌握知識。
通過比較、分析和綜合等方式理解不同物理量的區(qū)別和聯(lián)系,加深對知識的理解。
四教學過程
【情景】汽車從車站開車,并在25s內(nèi)速度由0增加到20m/s;而摩托車從車站開出,并在8s內(nèi)速度由0增加到20m/s.
【問題】1.哪一個速度變化大?速度變化量各為多少?
2.速度變化量是矢量嗎?
3.哪一個速度變化快呢?用什么來反映速度變化快慢呢?
【學生活動】討論完成下表1:
速度/(m/s)
速度變化量
/(m/s)v2-v1
速度變化率/(m/s)=
初速度v1
末速度v2
汽車
0
20
20
摩托車
0
20
20
旅客列車
0
飛機
0
以上活動由學生自主完成,出現(xiàn)問題學生互相討論、補充,教師給予指導。
1、由速度類比建立加速度的概念
【學生活動】回顧:在建立速度概念時,怎樣描述物體位置的變化,又怎樣描述物體位置的變化快慢的?通過類比,建立加速度的概念。
【問題】v==,叫位移的變化率,那么=應叫做什么的變化率?它表示的是什么?
通過速度概念的類比,使學生認識:加速度是表示速度變化快慢的物理量;加速時就是速度變化率。==式中v2、v1分別表示質(zhì)點的末速度和初速度,t2、t1是初末時刻,表示質(zhì)點的加速度。
2、由比值定義并理解加速度的概念
【問題】(1)由==,能否認為與成正比嗎?這是用什么方法來定義物理量的?還有那些物理量使用這種方法定義的?
(2)的單位是什么?在國際單位制中,加速的的單位是米每二次方秒,符號是m/s2.
通過辨析、聯(lián)想,使學生認識:加速度等于速度的改變量跟發(fā)生這一改變所用的時間的比值;這是用比值定義的方法定義物理量;其公式==是加速的的定義式,而不是決定式。類似用比值定義法定義的物理量還有速度、電阻、密度等。
◆加速度概念的引入用到了類似的科學方法。
◆也用到了比值定義的科學方法。
3.通過例題分析掌握計算加速度的方法
例1步槍發(fā)射一顆子彈的時間約是0.01s,子彈達到槍口時的速度可達900m/s,求子彈加速的的大小。
解析===9×104m/s2.
【問題】(1)=9×104m/s2的含義是。
答:子彈的速度在1s時間內(nèi)改變(增加)了9×104m/s。
(2)前面的例子中汽車和摩托車的加速度分別是多少?
答:=0.8m/s2;=2.5m/s2.
(3)勻速直線運動中的=。
4、通過自主活動比較速度、速度變化量、加速度三個物理量的區(qū)別與聯(lián)系。
【問題】(1)比較卡車、摩托車、旅客列車、飛機和炮彈的加速度大小。
(2)物體速度很大,加速度一定大嗎?舉例說明。
(3)速度變化量很小,加速度一定小嗎?舉例說明。
讓學生思考每一個問題,教師點評、點撥、適當拓展。
【學生活動】(1)用什么方法比較人和兔子的加速度呢?
假象:人抓兔子,人和兔子的反應時間相同,你能抓住兔子嗎?
這里事實上用到了控制變量的科學方法——在一定的情況下,通過比較的大小來比較加速度的大小。
(2)比較速度、速度變量和加速度,討論完成下列表格2:
表2
定義式
s/t
1-0
意義
表示運動的快慢程度
表示速度改變了多少
表示速度的變化快慢程度
大小
位移與時間的比值(位移對時間的變化率)
=1-0
速度變化與時間的比值(速度對事件的變化率)
單位
m/s
m/s
m/s2
與時間的關(guān)系
與時刻對應
與時間間隔對應
不隨時間改變
加速度的大小和速度大小無關(guān),和速度變化大小也無關(guān),只有用速度的變化和時間的比值,即單位時間內(nèi)該物理量變化的數(shù)值(變化率)才能表示變化的快慢——速度變化率。
5、了解一些物體加速度的數(shù)量級,使加速度的概念更具體化
指導學生閱讀課本第35頁的“點擊”部分,了解一些常見物體加速度的數(shù)量級。
【自主活動】展示有關(guān)“嫦娥二號”發(fā)射的圖片,提醒學生利用國慶長假,關(guān)心2010年10月1日—3日,我國“嫦娥二號”的發(fā)射,激發(fā)學生的民族自豪感和自信心,通過網(wǎng)絡搜索,了解不同型號的火箭發(fā)射加速度。
【設計意圖】加速度是一個比較抽象的物理概念,對剛進入高中學習的學生來說,較難理解,教學中通過類比、比值定義等科學方法的參與,順應學生思維發(fā)展的規(guī)律,逐步理解難點,使抽象的概念變得具體,學生理解物理知識也就順理成章。
了解火箭發(fā)射的加速度,這是在教學中生成的問題,恰逢“嫦娥二號”的發(fā)射時期,一個小小的教學智慧,既能提高學生學習興趣,又滲透了德育教育。
第三環(huán)節(jié):通過圖像的斜率求速度,類比加速度,加深對加速度概念的認識
【學生活動】回顧:利用圖像,怎樣求出速度的?
通過分析、類比由圖像的斜率求速度,得出可以通過求圖像的斜率求得物體運動的加速度。
【問題】(1)在圖像中直線的斜率表示什么?
(2)在圖像中直線的斜率又表示什么?怎樣求得加速度?
用圖像,通過圖像求其加速度,具體方法是在圖像上取相距較遠的兩點E()與F(),求出它們所在直線的斜率,即可求得(平均)加速度=。
【設計意圖】從已有的知識技能——利用可求速度入手,,類比理解由圖像直線的斜率可求出加速度的大小,把學生思維活動的積極性調(diào)動起來,將圖像由“加速”運動的圖像可以拓展到“減速”運動的圖像,提高學生探索的興趣。
第四環(huán)節(jié):通過討論辯論,認識加速度的方向
【學生活動1】認識由實驗得出的圖像的加速度有正、負,正、負的含義是什么?
0,表示速度在均勻增大,
0,表示速度在均勻減小。
【學生活動2】討論加速度是否有方向,如何確定加速度的方向?
例2一質(zhì)點向右作勻速直線運動,初速度的大小為,經(jīng)s,速度變?yōu)?,試求質(zhì)點加速度的大小和方向。
解析=-4m/s,
=-2m/s2,即方向向左。
加速度是一個矢量,它的方向就是速度變化量的方向。物體作直線運動時(通常取初速度的方向為正方向),加速度為正值時,表示加速度方向跟初速度方向相同,物體速度隨時間在增加;加速度為負值時,表示加速度方向跟初速度方向相反,物體速度隨時間在減小。
【問題】加速度的方向一定跟速度的方向一致嗎?
【設計意圖】由于前面已經(jīng)理解了速度變化是矢量,并學會了簡單的(同一直線上)矢量運算辦法,討論加速度是否有方向的問題,對學生來說就簡單了。
《速度變化快慢的描述—加速度》導學案
《速度變化快慢的描述—加速度》導學案
一、教學目標
1.理解加速度的概念,知道加速度是表示速度變化快慢的物理量,知道它的定義、公式、符號和單位。
2.知道加速度是矢量,知道加速度的方向始終跟速度的改變量的方向一致,知道加速度跟速度改變量的區(qū)別。
3.知道什么是勻變速直線運動,能從勻變速直線運動的v—t圖像中理解加速度的意義。
4.通過對速度、速度的變化量、速度的變化率三者的分析比較,提高學生的比較、分析問題的能力。
二、教學重點與難點
重點:1.加速度的概念及物理意義
2.加速度和勻變速直線運動的關(guān)系
3.區(qū)別速度、速度的變化量及速度的變化率
4.利用圖象來分析加速度的相關(guān)問題
難點:加速度的方向的理解
三、教學方法
比較、分析法
四、教學設計
(一)新課導入
起動的車輛
初始時刻的速度(m/s)
可以達到的速度(m/s)
起動所用的時間(s)
小轎車
0
30
20
火車
0
50
600
摩托車
0
20
10
教師引導學生三種車輛速度隨時間的變化規(guī)律,分析比較發(fā)現(xiàn):三種車輛的速度均是增大的,但它們速度增加得快慢不同。那么,如何比較不同物體速度變化的快慢呢?從而引入加速度。
(二)新課內(nèi)容
1.速度的變化量
提問:速度的變化量指的是什么?
教師引導學生討論得出:要比較速度改變的快慢,必須找到統(tǒng)一的標準。也就是要找單位時間內(nèi)的速度的改變量。
2.加速度
學生閱讀課本,教師引導學生得出:
(1)定義:速度變化量與發(fā)生這一變化所用的時間的比值
(2)物理意義:指進速度變化的快慢和方向
(3)單位:米/秒2(m/s2)
(4)加速度是矢量,方向與速度變化的方向相同
(5)a不變的運動叫做勻變速運動。勻變速運動又分勻變速直線運動和勻變速曲線運動。
[例題1]做勻加速運動的火車,在40s內(nèi)速度從10m/s增加到20m/s,求火車加速度的大小。汽車緊急剎車時做勻減速運動,在2s內(nèi)速度從10m/s減小到零,求汽車的加速度。
分析:由于速度、加速度都是矢量,所以我們計算的時候必須先選一個正方向。一般選初速度的方向為正方向。
分析討論:
(1)火車40s秒內(nèi)速度的改變量是多少,方向與初速度方向什么關(guān)系?
(2)汽車2s內(nèi)速度的改變量是多少?方向與其初速度方向有何關(guān)系?
(3)兩物體的運動加速度分別為多少?方向如何呢?
練習:課本P31,第1題
思考課本P31,第2題
A.物體運動的加速度等于0,而速度卻不等于0。
總結(jié):加速度與速度沒有直接關(guān)系:加速度很大,速度可以很小、可以很大、也可以為零(某瞬時);加速度很小,速度可以很小、可以很大、也可以為零(某瞬時);
B.兩物體相比,一個物體的速度變化量比較大,而加速度卻比較小。
總結(jié):加速度與速度的變化量沒有直接關(guān)系:加速度很大,速度變化量可以很小、也可以很大;加速度很小,速度變化量可以很大、也可以很小。加速度是“變化率”——表示變化的快慢,不表示變化的大小。
C.物體具有向東的加速度,而速度的方向卻向西。
總結(jié):物體是否作加速運動,決定于加速度和速度的方向關(guān)系,而與加速度的大小無關(guān)。加速度的增大或減小只表示速度變化快慢程度增大或減小,不表示速度增大或減小。
當加速度方向與速度方向相同時,物體作加速運動,速度增大;若加速度增大,速度增大得越來越快;若加速度減小,速度增大得越來越慢(仍然增大)。
當加速度方向與速度方向相反時,物體作減速運動,速度減小;若加速度增大,速度減小得越來越快;若加速度減小,速度減小得越來越慢(仍然減小)。
總結(jié):速度、速度的變化和加速度的大小沒有關(guān)系。
3.從v~t圖象看加速度
學生閱讀課本,教師引導學生回答下列問題:
(1)速度—時間圖象描述了什么問題?怎樣建立速度時間圖象?
(2)圖1.5—3中兩條直線分別是兩個物體運動的速度時間圖象,通過圖象比較兩物體運動的異同點?
(3)在圖象中如何表示出物體運動加速度的大???
三、小結(jié)
1、加速度的物理概念及意義。
2、加速度與速度、速度變化量的區(qū)別。
3、能在勻變速直線運動的v—t圖像中分析出v、a的大小、方向等。
四、布置作業(yè)
1、P31練習五3、4
《速度變化快慢的描述—加速度》教案分析
古人云,工欲善其事,必先利其器。高中教師要準備好教案,這是高中教師的任務之一。教案可以讓上課時的教學氛圍非常活躍,幫助高中教師緩解教學的壓力,提高教學質(zhì)量。所以你在寫高中教案時要注意些什么呢?為此,小編從網(wǎng)絡上為大家精心整理了《《速度變化快慢的描述—加速度》教案分析》,相信您能找到對自己有用的內(nèi)容。
《速度變化快慢的描述—加速度》教案分析
理解領(lǐng)悟
加速度是力學中的重要概念,也是高一物理課較難懂的概念,要結(jié)合具體實例加深理解。要注意區(qū)別“速度快”、“速度變化大”與“速度變化快”的含義,理解平均加速度和瞬時加速度。
基礎級
1.為什么要引入加速度的概念?
教材中列舉了小型轎車和旅客列車不同的加速情況:小型轎車起步時可在20s內(nèi)速度達到100km/h,它的速度平均1s增加了5km/h;而旅客列車由靜止開始達到100km/h的速度,大約要用500s,它的速度平均1s只增加0.2km/h。小型轎車的速度增加得比較快,這說明做變速運動的物體,速度變化有快有慢。
讓我們再來看一個例子:圖1-27描述了汽車的加速過程和制動過程中速度變化的情況。汽車的加速性能是反映汽車質(zhì)量優(yōu)劣的一項重要標志,汽車的制動距離也是反映汽車性能的一項指標。
可見,研究速度變化快慢是有意義的,需要引入一個物理量——加速度來描述速度變化的快慢。
2.如何定義加速度?
要比較物體運動速度變化的快慢可以有兩種方法:一種是相同時間內(nèi),比較物體運動速度變化量的大小,速度變化量大,速度變化得快;另一種是速度變化量相同,比較所用時間的長短,時間短的,速度變化得快。
物理學中用速度的變化量與發(fā)生這一變化所用時間的比值表示物體速度變化的快慢,這就是加速度。如果在時間△t內(nèi)物體的速度變化量是△v,它的加速度就可以表示為
用速度的變化量與時間的比值比較物體運動速度變化的快慢,事實上是采用了前一種比較方法,即比較相同時間1s內(nèi)速度變化量的大小。
3.對加速度的進一步理解
在加速度的定義式中,△v是速度的變化量,它是運動物體的末速度與初速度的差,即△v=vt-v0。因為速度本身是矢量,所以其差是矢量差。對于直線運動而言,速度可用帶有正負號的代數(shù)量表示,因此其差等于末速度與初速度的代數(shù)差。
△t是速度改變△v所經(jīng)歷的時間,必須注意兩者的同一性。
因為速度是矢量,所以加速度也是矢量。加速度的方向就是速度變化的方向。在直線運動中,速度變化的方向可以與速度的方向相同,也可以與速度的方向相反。因此,加速度的方向可以與速度的方向相同,也可以與速度的方向相反。加速度的方向與速度的方向相同,物體做加速運動;加速度的方向與速度的方向相反,物體做減速運動。
在直線運動中,加速度可以用一個帶有正負號的數(shù)值表示,絕對值表示其大小,正負號表示其方向。加速度為正表示其方向與規(guī)定的正方向相同,加速度為負表示其方向與規(guī)定的正方向相反。
加速度的單位可由其定義式確定。在國際單位制中,加速度的單位是“米每二次方秒”,符號是“m/s2”或“m·s-2”。要將加速度的單位與速度的單位區(qū)別開來。
加速度不是“加”出來的速度,而是“加速”的快慢程“度”,更確切地說是變速的快慢程度,它是速度對時間的變化率,是表示速度變化快慢的物理量。物體的速度增量很大,但如果經(jīng)歷的時間很長,加速度的值仍可能很小。加速度只是在數(shù)值上等于單位時間內(nèi)增加的速度。
4.速度和加速度的區(qū)別
速度和加速度是兩個不同的物理量,我們可以從以下三方面來區(qū)別它們。
(1)從定義上看:速度是描述物體運動方向和快慢的物理量,是位置的變化(位移)和時間的比值;加速度是描述物體速度變化方向和快慢的物理量,是速度的變化(速度增量)和時間的比值。
(2)從方向上看:速度加速度都是矢量,速度的方向就是物體運動的方向,而加速度的方向不是速度的方向,而是速度變化的方向,故加速度方向與速度方向沒有必然的聯(lián)系。只有在直線運動中,加速運動時加速度與速度方向一致,減速運動時加速度與速度方向相反。
(3)從量值上看:加速度“大”,只意味著速度變化“快”,不表示速度變化量大,也不表示速度大。速度大,加速度不一定大;速度小,加速度不一定?。患铀俣葴p小而速度可能增大,加速度不為零而速度大小可能不變。例如,空中勻速飛行的飛機,蘇打很大,加速度為零。今后我們還會學到,彈簧振子在最大位移處速度為零,但加速度卻是最大;汽車以恒定功率啟動時,加速度在減小而速度卻在增大;做勻速圓周運動的物體加速度不為零,而速度的大小卻保持不變。結(jié)合這些實例進行分析,可進一步認識速度和加速度這兩個基本概念的區(qū)別。
5.平均加速度和瞬時加速度的區(qū)別
嚴格地講,由公式定義的加速度實際上指的是平均加速度,同平均速度與瞬時速度的關(guān)系相似,只有當所取的時間間隔△t趨近于零時,平均加速度才趨近于瞬時加速度。
平均加速度和一段時間(或一段位移)相對應,瞬時加速度和某一時刻(或某一位置)相對應。講平均加速度必須指明是哪一段時間(或哪一段位移)內(nèi)的平均加速度,講瞬時加速度必須指明是哪一個時刻(或哪一個位置)的瞬時加速度。
平均加速度只能粗略地描述一段時間內(nèi)物體速度變化的快慢程度,瞬時速度能夠精確地描述某一時刻物體速度變化的快慢程度。
另外還需指出,平均加速度與加速度的平均值也是有嚴格區(qū)別的,兩者的數(shù)值一般并不相等,不可混淆。
在勻變速運動(加速度保持不變的運動)中,平均加速度與瞬時加速度相等。
O
v
t
圖1-28
△v
△t
P
6.從速度圖象求加速度
7.對“說一說”問題的討論
本節(jié)教材“說一說”欄目指出,日常生活中講的“快”和“慢”,有時指速度,有時指加速度,要求分別舉出幾個這樣的例子。
速度描述了物體位置變化的快慢。日常生活中講的“快”和“慢”,指速度的如:你走得真“快”;將要進站時,汽車行駛“慢”下來了;下課后,同學們“快”步奔向操場……
加速度描述了物體速度變化的快慢。日常生活中講的“快”和“慢”,指加速度的如:賽車性能不佳,起步太“慢”;幸虧汽車急剎車剎得“快”,才沒有釀成事故……
發(fā)展級
8.對速度的變化量的再認識
9.關(guān)于“變化率”
前面我們學到,速度是物體位置的變化率,它表示物體位置變化的快慢;加速度是物體速度的變化率,它表示物體速度變化的快慢。一般來說,描述變化快慢的量就是變化率。
教材對“變化率”下了如下定義:自然界中某量D的變化可以記為△D,發(fā)生這個變化所用的時間間隔可以記為△t;變化量△D與△t的比值就是這個量的變化率。可見,變化率表示變化的快慢,不表示變化的大小。
需要進一步指出的是,教材中所定義的“變化率”明確地講是指“對時間的變化率”,還有另一種變化率——“對位移的變化率”。例如,速度對位移的變化率就定義為“物體速度的變化與發(fā)生這一變化物體位移的比值”,即定義為,它在數(shù)值上等于物體發(fā)生1m位移時速度的變化量。當然,若不加特別說明,講“變化率”就是指“對時間的變化率”。
應用鏈接
本節(jié)課的應用主要是對加速度概念的理解,對速度、速度的變化量和速度的變化率(加速度)的辨析,以及運用加速度的定義式或速度圖象求解加速度。
基礎級
例1關(guān)于加速度,下列說法中正確的是()
A.速度變化越大,加速度一定越大
B.速度變化所用的時間越短,加速度一定越大
C.速度變化越快,加速度一定越大
D.單位時間內(nèi)速度變化越大,加速度一定越大
提示根據(jù)加速度的定義式及物理意義進行判斷。
解析由加速度的定義式可知,加速度的大小是由速度的變化量和發(fā)生
這一變化所用的時間共同決定的。速度變化越大,所用的時間不確定,加速度不一定越大。速度變化所用時間越短,但速度的變化量大小不確定,也不能確定加速度一定越大。單位時間內(nèi)速度變化越大,加速度一定越大。加速度是描述速度變化快慢的物理量,速度變化越快,加速度一定越大。選項C、D正確。
點悟加速度是反映速度變化快慢的物理量。加速度越大,只能說明速度變化越快,不能說明速度變化越大,也不能說明物體運動越快。要正確區(qū)分運動的快慢(v)、速度的變化量(△v)和速度變化的快慢的不同。
例2下列運動可能出現(xiàn)的是()
A.物體的加速度增大,速度反而減小
B.物體的加速度減小,速度反而增大
C.物體的速度為零時,加速度卻不為零
D.物體的加速度始終不變,速度也始終不變
提示物體做加速直線運動還是做減速直線運動,要看加速度的方向與速度的方向是否一致。只要加速度的方向與速度的方向相同,速度就增大;加速度的大小則決定速度變化的快慢,而不決定速度變化的趨勢(即速度增大還是減?。?。
解析當加速度方向與速度方向相反時,物體做減速運動,速度在不斷減小,若加速度增大,速度減小得更快。當加速度方向與速度方向相同時,物體做加速運動,速度在不斷增大,若加速度減小,只是速度增大得慢了。當速度為零時,加速度可能為零,也可能不為零。加速度是描述速度變化快慢的物理量,有了加速度,物體的速度一定要發(fā)生變化。選項A、B、C正確。
點悟有的同學可能錯誤地認為“加速度增大時,速度一定增大;加速度減小時速度一定減小”,產(chǎn)生這種錯誤的原因在于沒有弄清楚加速度對速度變化的影響。加速度是矢量,既有大小又有方向。加速度的方向決定速度是增大還是減?。患铀俣鹊拇笮t決定速度增大或減小的快慢,即單位時間內(nèi)變化了多少。
例3籃球以10m/s的速度水平撞擊籃板后以6m/s的速度反向彈回,籃球與籃板的接觸時間為0.1s,則籃球在這段時間內(nèi)的加速度為多大?加速度的方向如何?
提示因為速度和加速度均為矢量,所以在求解之前必須首先確定正方向。若速度、加速度方向與規(guī)定的正方向相同,則為正;反之,則為負。已知量代入公式時必須冠以符號,未知量一般先假設為正,解后再作出判斷。
解析選取籃球的初速度方向為正方向,則初速度v0=10m/s。因為末速度方向與規(guī)定的正方向相反,故末速度為vt=-6m/s。由加速度的定義式可得
可見,加速度的大小為160m/s2,負號表示加速度的方向與初速度的方向相反。
v/(m·s-1)
t/s
O
10
20
30
20
10
30
40
50
60
圖1-30
點悟加速度的定義式為矢量式,對于直線運動只要規(guī)定正方向,速度與加速度均可用帶有正負號的代數(shù)量表示,在解題時要特別注意各個量正負的確定。本題也可以選取末速度的方向為正方向,解出的加速度將為正值,同學們不妨試一試。
例4圖1-30是一個物體向東運動的速度圖象。由圖可知在0~10s內(nèi)物體的加速度大小是,方向是;在10~40s內(nèi)物體的加速度為;在40~60s內(nèi)物體的加速度大小是,方向是。
提示,由速度圖象讀出與△t相應的△v,代入公式即可算得加速度
a;由a的正負號即可確定加速度的方向。
解析由題圖可知,在0~10s內(nèi)物體的加速度為
點悟要理解速度圖象的物理意義,能根據(jù)速度圖象和加速度的定義式計算加速度的大小,判斷加速度的方向。
發(fā)展級
例5有些國家的交通管理部門為了交通安全,特制定了死亡加速度為500g這一數(shù)值(g取9.8m/s2)以醒世人,意思是如果行車加速度超過此值,將有生命危險。這么大的加速度,一般車輛是達不到的,但發(fā)生交通事故時,將會達到這一數(shù)值。假如兩輛摩托車以36km/h的速度相向而行發(fā)生碰撞,碰撞時間為2×10-3s,你判斷一下駕駛員是否有生命危險?
提示只要計算出摩托車碰撞時加速度的大小,即可作出判斷。
解析碰撞后摩托車靜止,則碰撞中摩托車的加速度為
可見,摩托車加速度的大小為5×103m/s2,已超過死亡加速度500g,駕駛員會有生命危險。
點悟本題是一道聯(lián)系實際的物理問題,在運用加速度的定義式求解加速度時,需要根據(jù)實際情況,挖掘出摩托車碰撞后末速度等于零這一隱含條件。值得注意的是,求得加速度a=-5×103m/s2,負號僅表示加速度的方向與初速度方向相反,不表示加速度的大小,千萬不能因為a是負值,而誤認為a<500g。
例6圖1-31中每一個圖都有兩條圖線,分別表示一種直線運動的加速度和速度隨時間變化的圖象,其中可能正確的是()
提示根據(jù)速度圖象和加速度圖象的物理意義進行分析判斷。
解析在A圖中,表示物體做勻變速直線運動,速度減至零再反向加速,是可能的。在圖B與C中,速度恒定,還有變化的加速度,這是不可能的。在圖D中,加速度恒定,物體做勻加速直線運動,速度隨時間均勻增加,這是可能的。選項A、D正確。
點悟在速度圖象中,圖線的斜率表示物體的加速度。圖線斜率的絕對值表示加速度的大小,斜率的絕對值越大,表示速度變化得越快。圖線斜率的正負表示加速度的方向,斜率為正,表示加速度的方向與規(guī)定的正方向相同;斜率為負,表示加速度的方向與規(guī)定的正方向相反。根據(jù)加速度的方向與速度的方向相同還是相反,即可判斷物體是在做加速運動還是減速運動。
課本習題解讀
[p.31問題與練習]
1.100km/h=27.8m/s。
2.有符合下列說法的實例:
A.物體運動的加速度等于0,而速度不等于0。例如,汽車做勻速直線運動。
B.兩物體相比,一個物體的速度變化量比較大,而加速度卻比較小。例如,列車起動慢慢達到最大速度50m/s,速度變化量較大,但加速時間較長,如經(jīng)過2min,則加速度為0.42m/s2,比汽車起動時的加速度小。
C.物體具有向東的加速度,而速度的方向卻向西。例如,汽車向西行駛,汽車減速時加速度向東。
D.物體做直線運動,后一階段的加速度比前一階段的加速度小。例如,汽車起動達到最大速度的過程中,后一階段的加速度比前一階段的加速度小,但速度卻比前一階段大。
本題告訴我們,加速度的大小與速度的大小、速度變化量的大小均無直接的聯(lián)系。
練習鞏固(1—5)
基礎級
1.關(guān)于加速度,以下說法正確的是()
A.加速度為0的物體一定處于靜止狀態(tài)
B.物體的加速度減小,其速度必隨之減小
C.物體的加速度增大,其速度不一定增大
D.物體的加速度越大,其速度變化越快
2.已知甲的加速度比乙的加速度大,則下列說法正確的是()
A.甲的速度一定比乙的速度大
B.甲的速度變化量一定比乙的速度變化量大
C.甲的速度變化一定比乙的速度變化快
D.如果甲、乙兩物體的速度變化量相同,則甲用的時間一定比乙少
3.一個運動物體經(jīng)時間△t后又回到原處,回到原處時的速度和初速度大小相等,都是v,但方向相反,則物體在時間△t內(nèi)加速度的大小為()
4.物體某時刻的速度為5m/s,加速度為-3m/s2,這表示()
A.物體的加速度方向與速度方向相同,而速度在減小
B.物體的加速度方向與速度方向相同,而速度在增大
C.物體的加速度方向與速度方向相反,而速度在減小
D.物體的加速度方向與速度方向相反,而速度在增大
5.一子彈以0.02s的時間穿過一木板,穿入木板時的速度是800m/s,穿出木板時的速度是300m/s,則子彈在穿過木板時的加速度有多大?
6.一足球以8m/s的速度飛來,運動員在0.2s的時間內(nèi)將足球以12m/s的速度反向踢出。足球在這段時間內(nèi)的加速度多大?方向如何?
7.圖1-32中的直線①和②分別表示兩個物體運動的速度圖象。它們的初速度各是多大?哪一個的加速度大?經(jīng)過多長時間它們的速度大小相等?
發(fā)展級
8.一個物體初速度的大小為2m/s,末速度的大小為4m/s,則()
A.速度變化量的大小可能是6m/s
B.速度變化量的大小可能是4m/s
C.速度變化量的方向可能與初速度方向相同
D.速度變化量的方向可能與初速度方向相反
9.某物體沿直線運動的速度圖象如圖1-33所示,下列說法正確的是()
A.物體在第1s末運動方向發(fā)生變化
B.物體在第2~3s內(nèi)和第6~7s內(nèi)的加速度相同
C.物體在第2s末返回出發(fā)點,然后向反方向運動
D.物體的加速度大小始終不變
10.質(zhì)點從靜止開始做勻加速直線運動,經(jīng)5s后速度達到10m/s,然后勻速運動了20s,接著經(jīng)2s勻減速運動后靜止。那么,質(zhì)點在加速運動階段的加速度有多大?在第26s末的速度有多大?
1.5速度變化快慢的描述—加速度學案
一位優(yōu)秀的教師不打無準備之仗,會提前做好準備,教師要準備好教案,這是每個教師都不可缺少的。教案可以讓上課時的教學氛圍非常活躍,幫助教師掌握上課時的教學節(jié)奏。那么如何寫好我們的教案呢?小編為此仔細地整理了以下內(nèi)容《1.5速度變化快慢的描述—加速度學案》,歡迎您參考,希望對您有所助益!
1.5速度變化快慢的描述——加速度(2)學案
【學習目標】
1.通過習題對加速度概念的進一步理解
2.通過v-t圖像理解加速度
【重點難點】從v-t圖像看加速度
【知識梳理】
從v-t圖像看加速度,右圖中a、b兩個物體
哪個物體運動的加速度比較大?為什么?
【典型例題】
1.升降機提升重物時重物運動的,v-t圖象如圖
所示,利用該圖象分析并求解以下問題:
(1)物體在0s一8s,的時間內(nèi)是怎樣運動的?
(2)0-2s與5s一8s。內(nèi)的加速度大小之比是多少?
2.如圖所示為某物體做直線運動的v-t圖象。試分析物體在各段時間內(nèi)的運動情況并計算各階段加速度的大小和方向。
3.如圖所示,實線為兩個在同一直線上運動的物體a和b的速度一時間圖象,由圖可以知道()
A.兩物體的速度方向相反,加速度方向也相反,
a的加速度小于b的加速度
B.兩物體的速度方向相反,加速度方向也相反,
a的加速度大于b的加速度
C.兩物體的速度方向相同,加速度方向相反,
a的加速度大于b的加速度
D.兩物體的速度方向相同,加速度方向相同,
a的加速度大于b的加速度
【當堂訓練】
1.如圖所示的是質(zhì)點A、B的速度-時間圖像,
根據(jù)圖像判斷下列說法正確()
A.在t1–t2這段時間內(nèi),
質(zhì)點A比質(zhì)點B速度增加的大,則aAaB
B.質(zhì)點的速度由v1增加到v2,
質(zhì)點A比質(zhì)點B所用的時間少,則aA〈aB
C.在任一時刻,質(zhì)點A的速度都比
質(zhì)點B的速度大
D.質(zhì)點A和B同時從靜止開始沿
同一方向做加速直線運動
2.某物體沿直線運動,其v-t圖像如圖所示,
則下列說法中正確的是()
A.第3秒內(nèi)和第5秒內(nèi)速度方向相反
B.第3秒內(nèi)和第5秒內(nèi)加速度方向相反
C.第5秒內(nèi)速度和加速度方向相反
D.第7秒內(nèi)速度和加速度方向相反
3.如右圖所示,是某質(zhì)點運動的v-t圖像,請回答:
(1)質(zhì)點在圖中各段的過程中做什么性質(zhì)的運動?
(2)在0-4s內(nèi)、8–12s內(nèi)質(zhì)點的加速度各是多少?
(3)質(zhì)點在5s末的速度是多大?