2019-2020学年新教材高中物理 第一章 运动的描述 4 速度变化快慢的描述——加速度课件 新人

4.速度变化快慢的描述——加速度1．理解加速度的概念，知道加速度是表示速度变化快慢的物理量，知道它的定义、公式、符号和单位。2．知道加速度是矢量，知道加速度的方向始终跟速度变化的方向一致。3．知道加速度与速度的区别和联系；知道加速度大小决定速度改变的快慢；知道加速度与速度的方向决定速度随时间是增加还是减少。4．能从变速直线运动的v­t图像理解加速度的意义。01课前自主学习一、加速度1．定义：速度的___________与发生这一变化___________的比值。2．公式：a＝__________。3．物理意义：表示速度___________的物理量。4．单位：在国际单位制中，加速度的单位是__________________，符号是___________。5．矢量性：加速度是___________，它既有大小，也有___________。□01变化量□02所用时间□03ΔvΔt□04变化快慢□05米每二次方秒□06m/s2或m·s－2□07矢量□08方向二、加速度的方向1．加速度的方向：加速度a的方向与__________________的方向相同。2．加速度方向与初速度方向的关系：在直线运动中，如果速度增加，即加速运动，加速度的方向与初速度的方向___________；如果速度减小，即减速运动，加速度的方向与初速度的方向___________。三、从v­t图像看加速度1．v­t图像反映了物体的___________随时间的变化规律。□01速度的变化量Δv□02相同□03相反□01速度2．速度均匀变化的直线运动的v­t图像是一条___________的直线，直线的___________表示加速度，即a＝__________(如图所示)。□02倾斜□03斜率k□04ΔvΔt判一判(1)加速度的大小反映了速度变化的快慢。()(2)速度变化越大，加速度越大。()(3)加速度是矢量，加速度的方向与速度方向相同。()(4)当加速度与速度方向相同但加速度在减小时，物体做加速运动。()(5)物体A的加速度为aA＝2m/s2，则物体做加速运动。()(6)物体A的加速度为aA＝2m/s2，B的加速度为aB＝－3m/s2，则A的加速度小于B的加速度。()(7)在同一v­t图像中，图像倾角越大，对应物体的加速度越大。()×√×√×√√想一想(1)我国的新型战斗机歼－20飞得很快；小轿车比公交车起步快。以上两句话中的“快”的含义各是什么？提示：第一个“快”指飞机的速度大，运动得较快；第二个“快”指起步时小轿车比公交车的速度增加得快，即小轿车的加速度比公交车的加速度大。提示(2)在v­t图像上有一条在t轴下方平行于t轴的直线，表示物体做怎样的运动？加速度多大？提示：在t轴下方平行于t轴的直线表示物体做匀速直线运动，方向与规定的正方向相反，其加速度为零。提示02课堂探究评价课堂任务加速度仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。通过测量可得到汽车、火车的运动情况如下表：活动1：如图，汽车和火车的运动情况显然不同，用“速度大”或“速度变化大”能描述这种不同吗？如果不能，应该怎样描述呢？提示：汽车和火车的初、末速度相同，速度变化相同，故不能用“速度大”或“速度变化大”描述这种不同。所用时间不同，所以可以用“速度变化的快慢不同”来描述。提示活动2：怎样比较两车速度变化的快慢？提示：速度变化相同，通过比较启动所用时间来比较速度变化的快慢，所用时间短的速度变化得快。提示活动3：如果汽车和火车的速度变化和所用时间都不相同，如何比较速度变化的快慢？提示：要比较位置变化的快慢，可以用位移除以时间，同理，要比较速度变化的快慢，可以用速度的变化量除以时间。提示活动4：讨论、交流、展示，得出结论。1．v、Δv、ΔvΔt意义的比较v描述物体运动的快慢；Δv描述物体速度的变化量；ΔvΔt描述物体速度变化的快慢(也叫速度对时间的变化率)。2．对加速度的认识(1)加速度是速度变化量与所用时间的比值，加速度越大，速度变化越快。但不一定是加速，也可能是减速。(2)加速度与速度大小没有必然联系，速度为零时可能有加速度，速度很大时也可能没有加速度。(3)速度变化时才有加速度，但不是速度变化大加速度就大，且速度变时加速度不一定变。(4)注意加速度公式的几种写法：a＝ΔvΔt，a＝v2－v1t2－t1，a＝v－v0t，其本质都是速度的变化量与对应时间的比值。v表示物体在t时刻的速度(有时又叫末速度)，v0表示物体的初速度。3．利用a＝ΔvΔt求解加速度的三种情形例1蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目。一个运动员从高处自由落下，以大小为8m/s的竖直速度着网，与网作用后，沿着竖直方向以大小为10m/s的速度弹回，已知运动员与网接触的时间Δt＝1.0s，那么运动员在与网接触的这段时间内平均加速度的大小是()A．2.0m/s2B．8.0m/s2C．10.0m/s2D．18m/s2(1)公式a＝ΔvΔt＝v2－v1Δt中，v2、v1的含义是什么？二者方向相同吗？提示：v2指末速度，v1指初速度，二者方向可能相同，也可能相反。提示(2)求加速度时需要设定正方向吗？一般设什么方向为正方向？提示：需要设定正方向。一般设初速度方向为正方向。提示[规范解答]解法一：取初速度的方向为正方向，即取着网时的速度方向为正方向，则v1＝8m/s，v2＝－10m/s，则a＝v2－v1Δt＝－10－81.0m/s2＝－18m/s2，负号说明平均加速度的方向与正方向相反，即向上，D正确。解法二：取末速度的方向为正方向，即取运动员被弹回时的速度方向为正方向，则v1＝－8m/s，v2＝10m/s，则a＝v2－v1Δt＝10－－81.0m/s2＝18m/s2，说明平均加速度的方向与正方向相同，即向上，D正确。[完美答案]D答案求解加速度的方法(1)规定速度的正方向，一般规定初速度v0方向为正方向。(2)判断v的方向与正方向的关系，v的方向与正方向相同，v取正值；v的方向与正方向相反，v取负值，最后由矢量式Δv＝v－v0得到速度的变化量。(3)找出发生Δv所需时间Δt。(4)由a＝ΔvΔt计算加速度，并对a的方向加以说明。a为正值，说明a的方向与规定的正方向相同；a为负值，说明a的方向与规定的正方向相反。[变式训练1](多选)如图所示，物体以5m/s的初速度沿光滑的斜面向上做减速运动，经过2s速度大小变为3m/s，则物体的平均加速度可能是()A．大小为1m/s2，方向沿斜面向上B．大小为1m/s2，方向沿斜面向下C．大小为4m/s2，方向沿斜面向下D．大小为4m/s2，方向沿斜面向上答案BC答案解析取初速度方向为正方向，则v0＝5m/s。若2s后物体的速度方向沿斜面向上，则v＝3m/s，a＝ΔvΔt＝v－v0Δt＝3－52m/s2＝－1m/s2，即平均加速度大小为1m/s2，方向沿斜面向下；若2s后的速度方向沿斜面向下，则v＝－3m/s，a＝ΔvΔt＝v－v0Δt＝－3－52m/s2＝－4m/s2，即平均加速度大小为4m/s2，方向沿斜面向下，A、D错误，B、C正确。解析课堂任务加速度的方向仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。活动1：如图甲、乙所示，v1为初速度，v2为末速度，速度的变化量Δv是如何表示的？提示：由于速度是矢量，所以速度的变化量也是矢量，以初速度v1的箭头端为起点，以末速度v2的箭头端为终点，作出的新的有向线段就表示速度的变化量Δv。提示活动2：如何确定加速度的方向？提示：由于加速度a＝ΔvΔt，所以加速度a的方向与速度的变化量Δv的方向相同，确定了Δv的方向，也就确定了加速度a的方向。提示活动3：加速度的方向与初速度的方向关系怎样？提示：由图甲、乙可知，速度增加，加速度的方向与初速度的方向相同；速度减小，加速度的方向与初速度的方向相反。提示活动4：讨论、交流、展示，得出结论。1．速度v、速度变化量Δv和加速度a的比较2．对加速度大小和方向的进一步理解(1)物体做加速运动还是减速运动，看物体的加速度与速度的方向关系，跟加速度的大小无关。速度变化的快慢跟加速度的方向无关，看加速度的大小。具体如下图：(2)加速和减速情况的另一种表述a和v同向加速直线运动a不变，v随时间均匀增加a增大，v增大得越来越快a减小，v增大得越来越慢a和v反向减速直线运动a不变，v随时间均匀减小a增大，v减小得越来越快a减小，v减小得越来越慢例2一质点自原点开始在x轴上运动，初速度v00，加速度a0，当a值不断减小直至为零时，质点的()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a＝0时，速度达到最大，位移不断增大D．速度不断减小，当a＝0时，位移达到最大值(1)v和a的方向相同，v如何变化？提示：增大。提示(2)当a减小至0时，v的大小如何？提示：v增大至最大。提示[规范解答]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变小，即逐渐增加得慢了。当a＝0时，速度达到最大值，此后以最大速度做匀速直线运动，位移继续增大，C正确。[完美答案]C答案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做减速运动，不能根据加速度的正、负来判断，要根据加速度与速度方向的关系来判断。[变式训练2](多选)有关加速度方向的理解，下列说法中正确的是()A．由a＝ΔvΔt知，a的方向与Δv的方向相同B．a的方向与初速度v0的方向相同C．只要a＞0，物体就做加速运动D．a的方向与初速度的方向相同，则物体做加速运动答案AD答案解析a的方向与Δv的方向相同，与初速度v0的方向不一定相同，A正确，B错误；由于正方向是人为规定的，可以规定初速度方向为正方向，也可以规定与初速度方向相反的方向为正方向，故当a＞0时，物体不一定做加速运动，C错误；要判断物体做加速运动还是减速运动，应分析加速度方向与速度方向的关系，a的方向与初速度的方向相同，则物体做加速运动，D正确。解析课堂任务从v­t图像看加速度仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。活动1：如图，直线a、b分别是两个物体A和B运动的v­t图像，E、F两点所表示的时刻和速度分别为t1、v1和t2、v2。A和B都是从静止开始运动的吗？提示：A从静止开始运动，B有初速度。提示活动2：图中由什么表示加速度？提示：由图可知，图线b上从t1到t2的时间间隔Δt内，速度由v1变为v2，即速度变化了Δv，故物体运动的加速度为a＝ΔvΔt，该比值为直线b的斜率。提示活动3：物体A和B谁的加速度更大？提示：直线a的倾斜程度更大，所以物体A的加速度更大。提示活动4：讨论、交流、展示，得出结论。1．v­t图像斜率的物理意义根据v­t图像的物理意义，图线的斜率在数值上等于物体运动的加速度。在v­t图像上取两点E(t1，v1)、F(t2，v2)，根据a＝ΔvΔtΔvΔt即图像的斜率可确定加速度。斜率的正负表示加速度的方向，斜率为正时，a0，表示加速度方向与正方向相同；斜率为负时，a0，表示加速度方向与正方向相反。切线的斜率应该由坐标系的标度求出，不能由切线倾角的正切求出。2．通过v­t图像认识加速度(1)如果速度均匀增大或减小，说明加速度不变，v­t图像是一条倾斜的直线。如图中甲表示的加速度a1＝2m/s2，方向与初速度方向相同，物体速度均匀增大；乙表示的加速度a2＝－2m/s2，负号表示其方向与初速度方向相反，物体速度均匀减小。(2)如果速度不是均匀变化的，则物体的加速度在变化，v­t图像是一条曲线，曲线上某点的切线的斜率表示该点对应时刻的瞬时加速度。如图所示，物体在做加速运动，但加速度在逐渐减小。3．平行于时间轴的直线加速度为零甲、乙图线平行于时间轴，斜率为零，即ΔvΔt为零，加速度为零，即甲、乙图像都表示物体做匀速直线运动，速度不变。甲的速度为正，表示甲的速度与选定的正方向相同；乙的速