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  • 2021-05-26 发布

高中物理人教版必修一导学案:第一章第五节+速度变化快慢的描述——加速度

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5 速度变化快慢的描述——加速度 课堂合作探究 问题导学[来源:学科网 ZXXK] 一、加速度 活动与探究 1 1.看下表,回答下列问题: 运动物体 初 速 度 v0(m/s) 经过时间 Δt(s) 末 速 度 v(m/s) 速 度 变 化 量Δv(m/s) 每秒速度变 化量(m/s2 ) A.自行 车下坡 2 3 11 B.公共汽 车出站 0 3 6 [来源:Z#xx#k.Com] C.某舰艇 出航 0 20 6 [来源:学_科_网] D.火车 出站 0 100 20 E.飞机在 天空飞行 400 10 400 (1)利用上述数据,计算出速度变化量Δv 和每秒速度变化量的大小,填写在上边表格 中的空格处。 (2)哪个物体的速度最大?哪个物体的速度变化量最大?哪个物体的速度改变最快? (3)速度改变的快慢与速度的大小和速度变化量的大小有关吗? (4)为了定量研究速度改变的快慢,我们引入了哪一个物理量?它是如何定义的? 2.计算下列过程的加速度: (1)一辆汽车从车站出发做直线运动,经 10 s 速度达到 108 km/h; (2)在高速公路上汽车做直线运动,经 3 min 速度从 54 km/h 提高到 144 km/h; (3)足球以 8 m/s 的速度飞来,运动员把它以 12 m/s 的速度反向踢出,踢球时间为 0.2 s,设球飞来的方向为正方向。 迁移与应用 1 关于速度和加速度的关系,下列说法正确的是( ) A.速度变化得越多,加速度就越大 B.速度变化得越快,加速度就越大 C.加速度方向保持不变,速度方向也保持不变 D.加速度大小不断变小,速度大小也不断变小 (1)加速度的定义:物体速度的变化量跟发生这一变化所用时间的比值,叫做加速度, 一般用 a 表示。也就是速度对时间的变化率,它在数值上等于单位时间内速度的变化。 (2)定义式:a=Δv Δt ,即 a=v-v0 Δt 。 (3)加速度、速度和速度的变化量无必然的联系。速度大的物体加速度不一定大,速 度变化量大的物体加速度也不一定大。速度为零的物体,加速度不一定为零。 (4)在直线运动中,加速度可以用一个带有正负号的数值表示,绝对值表示其大小, 正负号表示其方向。加速度为正表示其方向与规定的正方向相同,加速度为负表示其方 向 与规定的正方向相反。 (5)加速度不是“加”出来的速度,而是“加速”的快慢程度,更确切地说是变速的 快慢程度,它是速度对时间的变化率,是表示速度变化快慢的物理量。物体的速度增量很大, 但如果经历的时间很长,加速度的值仍可能很小。加速度只是在数值上等于单位时间内增加 的速度。 二、加速度的方向与速度方向的关系 活动与探究 2 1.(1)做匀加速运动的火车,在 40 s 内速度从 10 m/s 增加到 20 m/s,那么火车 40 s 内速度的改变量是多少?火车的加速度是多少?加速度方向与速度改变量方向有什么关 系? (2)汽车紧急刹车时做匀减速运动,在 2 s 内速度从 10 m/s 减小到零,那么汽车 2 s 内速度的改变量是多少?汽车的加速度是多少?加速度方向与速度改变量方向有什么关 系? 2.物体运动的加速度方向与速度变化的方向有什么关系?物体何时做加速运动,何时 做减速运动? 迁移与应用 2 下列运动可能出现的是( ) A.物体的加速度增大,速度反而减小 B.物体的加速度减小,速度反而增大 C.物体的速度为零时,加速度却不为零 D.物体的加速度始终不变,速度也始终不变 (1)加速度的方向与速度的方向没有直接关系,根据加速度的定义 a=Δv Δt 知,加速度 a 的方向总是和速度变化量Δv 的方向相同,而速度的方向就是物体运动的方向。 (2)加速度与速度的方向关系决定了物体是加速还是减速:方向一致做加速运动,方 向相反做减速运动。[来源:学科网 ZXXK] (3)加速度的大小决定了速度变化的快慢,而不能说明速度是变大还是变小。 三、从 v-t 图象看加速度 活动与探究 3 1.如图所示是甲、乙两个质点的速度—时间图象,试分析甲、乙两质点加速度的大小 关系。 2.试通过分析,说明 v-t 图象中图线的“陡”与“缓”与加速度有什么关系? 迁移与应用 3 如图所示,是某质点运动的 v-t 图象,请回答: (1)质点在图中各段的过程中做什么性质的运动? (2)在 0~4 s 内、8~10 s 内、10~12 s 内质点加速度各是多少? (1)v-t 图象的斜率大小表示加速度大小 如图甲所示的 v-t 图象中,图线的倾斜程度(斜率) vk at   表示物体的加速度。 斜率越大,加速度越大;斜率越小,加速度越小;斜率为零,加速度为零,即速度保持不变。 (2)斜率的正负表示加速度的方向 斜率为正,表示加速度的方向与速度方向相同;斜率为负,表示加速度的方向与速度方 向相反。 (3)由 v-t 图象判断速度的变化 通过 v-t 图象可直观判断速度与加速度的正、负无关。如图乙所示,在整个运动时间 内物体的加速度 a>0。 (1)在 0~t0 时间内,v<0,a>0,物体做减速运动。 (2)在 t>t0 时间内,v>0,a>0,物体做加速运动。 当堂检测 1.关于加速度的方向,下列说法正确的是( ) A.总与初速度的方向一致 B.总与平均速度的方向一致 C.总与速度变化量的方向一致 D.与物体运动的方向无直接关系 2.关于速度和加速度的关系,下列说法中正确的是( ) A.加速度大的物体,速度一定大 B.加速度为零时,速度一定为零 C.速度不为零时,加速度一定不为零 D.速度不变时,加速度一定为零 3.小球以 v1=3 m/s 的速度水平向右运动,碰一墙壁经Δt=0.01 s 后以 v2=2 m/s 的速 度沿同一直线反向弹回(如图所示)。小球在这 0.01 s 内的平均加速度是( ) A.100 m/s2,方向向右 B.100 m/s2,方向向左 C.500 m/s2 ,方向向左 D.500 m/s2,方向向右 4.根据给出的速度、加速度的正负情况,下列对运动性质的判断正确的是( ) A.v0>0,a<0,物体做加速运动 B.v0<0,a<0,物体做加速运动 C.v0<0,a>0,物体做减速运动 D.v0>0,a>0,物体做加速运动 5.一物体做直线运动的 v-t 图象如图所示,在 0~1 s 内加速度大小为______m/s2,方 向__________;在 1~3 s 内,加速度大小为____m/s2,方向__________。 答案: 课堂合作探究 【问题导学】 活动与探究 1:答案:(1)物体速度变化量Δv 和每秒速度变化量的大小如下: 运动物体 速度变化量Δv (m/s) 每秒速度变化 量(m/s2) A.自行车下坡 9 3 B.公共汽车出站 6 2 C.某舰艇出航 6 0.3 D.火车出站 20 0.2 E.飞机在天空飞行 0 0 (2)飞机的速度最大,火车速度变化量最大,自行车速度改变最快。 (3)由上表可以看出,物体速度改变的快慢与速度的大小和速度变化量的大小无关。 (4)为了定量研究速度改变的快慢,我们引入了加速度这个物理量,其定义为:速度 的变化量与发生这一变化所用时间的比值,定义式 a=Δv Δt ,单位为 m/s2(或 m·s-2),方向与 Δv 方向相同。 2.答案:(1)3 m/s2,方向与初速度方向相同 (2)0.14 m/s2,方向与初速度方向相同 (3)-100 m/s2,方向与 足球原来运动方向相反 解析:(1)汽车初速度 v1=0 汽车末速度 v2=108 km/h=30 m/s, 所需时间 t=10 s。 由加速度定义得: a=v2-v1 t =30-0 10 m/s2=3 m/s2。 方向与初速度方向相同。 (2)汽车初速度为 v1′=54 km/h=15 m/s, 汽车末速度为 v2′=144 km/h=40 m/s, 所需时间 t1=3 min=180 s。 由加速度定义得 a′=v2′-v1′ t1 =40-15 180 m/s2≈0.14 m/s2 方向与初速度方向相同。 (3)根据题意,则 v1″=8 m/s, v2″=-12 m/s, 所需时间 t2=0.2 s。 所以Δv=v2″-v1″=-12 m/s-8 m/s=-20 m/s, 则 a″=Δv t2 =-20 0.2 m/s2=-100 m/s2, 方向与足球原来运动方向相反。 迁移与应用 1:B 解析:“速度变化得越快”是指速度的变化率Δv Δt 越大,即加速度 a 越大,B 正确。 加速度方向保持不变,速度方向可能变,也可能不变,当物体做减速直线运动时,v=0 以后就反向运动,故 C 错。 物体在运动过程中,若加速度的方向与速度方向相同,尽管加速度 在变小,但物体仍 在加速,直到加速度 a=0 时,速度就达到最大了,故 D 错。 活动与探究 2:1.答案:(1)40 s 内火车速度的改变量为Δv=20 m/s-10 m/s=10 m/s, 为正值,说明Δv 方向与速度 v 方向相同。a=Δv Δt =10 m/s 40 s =0.25 m/s2,也为正值,说明 a 方 向与 v 方向相同。加速度方向与速度改变量方向相同。 (2)做匀变速直线运动,2 s 内速度的改变量为Δv′=0-10 m/s=-10 m/s,为负值, 说明Δv 方向与速度 v 方向相反。a=Δv′ Δt′ =-10 m/s 2 s =-5 m/s2,为负值,说明 a 方向与 v 方向相反。加速度方向与速度改变量方向相同。 2.答案:加速度方向与速度变化的方向相同。当加速度方向与速度方向相同时,物体 做加速运动;当加速度方向与速度方向相反时,物体做减速运动。 迁移与应用 2:ABC 解析:当加速度方向与速度方向相反时,物体做减速运动,速度 在不断减小,若加速度增大,速度减小得更快。当加速度方向与速度方向相同时,物体做加 速运动,速度在不断增大,若加速度减小,速度仍然增大,只是速度增大得慢了。当速度为 零时,加速度可能为零,也可能不为零。加速度是描述速度变化快慢的物理量,有了加速度, 物体的速度一定要发生变化。 活动与探究 3:1.答案:比较甲、乙加速度的大小有两种方法。可以比较相同的时间 内,甲、乙两质点速度变化量的大小,速度变化量大的加速度大;也可以比较在相同的速度 变化量的情况下,甲、乙两质点所用时间的多少,使用时间少的,加速度大。结合图象,可 得甲质点的加速度大。 2.答案:题图中,甲的加速度大于乙的加速度,由图象我们还可以直观地看出,甲的 图线比乙的图线“陡”。所以通过比较图线的“陡”“缓”就可以比较加速度的大小,图线 “陡”的加速度大。 迁移与应用 3:答案:(1)见解析 (2)2.5 m/s2 -5 m/s2 -5 m/s2 解析:(1)质点在 0~4 s 内做匀加速直线运动,4~8 s 内做匀速直线运动,8~10 s 内 做匀减速直线运动,10~12 s 内做反向匀加速直线运动。 (2)由 a=Δv Δt 得: 0~4 s 内的加速度 a1=10 m/s-0 4 s-0 =2.5 m/s2 8~10 s 内的加速度 a2=0-10 m/s 10 s-8 s =-5 m/s2 10~12 s 内的加速度 a3=-10 m/s-0 12 s-10 s =-5 m/s2。 【当堂检测】 1.CD 2.D 3.C 4.BCD 5.答案:4 与速度同向 2 与速度反向