1 运动的描述
1.4 速度变化快慢的描述——加速度
一 加速度
(1)加速度的引入
物体的速度有时会发生变化,但是速度的变化也有快慢,有时候速度的变化非常快,有时速度的变化非常慢,所以对于变速运动来说引入一个描述物体速度变化的快慢的物理量尤为重要,这个新的物理量就是加速度。
例如:
大炮发射炮弹,0.01s内可使炮弹从静止达到500m/s 的速度被射出;
列车的启动,在30s内可从静止开始达到10m/s的速度。
(2)加速度的概念
令加速度是描述物体速度变化快慢的物理量,表示物体速度随时间的变化率。
加速度是物体速度的变化量与这一变化所用时间的比值。
加速度用字母“a”表示;速度的变化量用“△v”表示;速度的
变化量所用时间用“△t”表示。
加速度的公式其中v表示初速度v,表示末速度。
加速度的单位:m / s 2;读作“米每二次方秒”.
加速度是矢量,方向与速度变化量的方向相同。
(3)加速度并非仅仅指速度的增加:
在直线运动中,物体加速,速度增加,加速度的方向与规定的速度的正方向一致,如图所示,物体由斜面向下运动到水平面上的运动。
在直线运动中,物体减速,速度减小,加速度的方向与规定的速度的正方向相反,如图所示,物体由水平面运动到斜面上的运动。
在直线运动中,物体加速度一直保持不变,物体做匀加速直线运动。
在直线运动中,物体加速度a=0,则物体速度保持不变,物体做匀速直线运动。
(4)加速度的计算
因为加速度是矢量,所以在直线运动中进行加速度计算时,首先选取正方向,其次要注意初速度和末速度的方向及其正负。
加速度结果中的正负符号表示加速度的方向与所选取的正方向相同还是相反;比较加速度的大小,只需要比较数值的大小即可。
例:一足球以8m/s的速度飞来,运动员在0.2s时间内将足球以12m/s的速度反向踢出,求足球在这段时间内加速度的大小和方向。
解:规定初速度的方向为正方向,
则初速度v,= +8m/s,末速度v, =-12m/s ,
则有:
“负号”表示加速度的方向与初速度的方向相反,加速度的大小为100m/s2.
二 加速度、速度的变化量、速度的关系
(1)加速度a、速度变化量△v、速度v的相同点:
他们都是矢量,都有大小和方向。
(2)加速皮a的方向是速度变化量△v方向的决定的,加速度a的方向和速度变化量△v的方向。
(3)加速度a的方问与速度v的方向没有直接的关系。加速度a的方问与速度v的方向可能相同,可能相反,可能成一定的夹角。
(4)加速度a的人小与速度v的大小没有直接的关系。
可能物体速度很大,加速度很小,共至为专(例: 高速飞行的<机):
可能物体的速度很小, 但是加速度很人(例:炮弹发射的瞬间):
(5)影响加速度a大小的因素是时间与速度变化量大小:
根据加速度的公式
可知:
速度变化量相司时,所用时间越短,加速度越大,
时间相同时,速度变化量越大, 加速变越大。
例:一辆摩托车和一架飞机比赛计更快:开始摩 托车明显比飞机快,但是后来随着时间的推移,飞机越来越快, 会大大超过摩托车的速度。在这个过程中飞机的加速度会比摩托车的加速度小,即,但摩托车加速了很快的时问就变匀速了。速.度变化量比较小,而飞机持续加速的时间非常长,速度的变化量最终非常大,即
(6)当加速度a与速度v方向相同时,速度v越来越大。
例如正在加速行驶的汽车:
(7)当加速度a与速度v方向相反时,速度v越来越小。
例如达到障碍物急剧减速的汽车:
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1物体运动的初速度为6m/s,经过10s速度的大小变为20m/s,则加速度大小可能是( )
A0.8m/s2
B1.4m/s2
C 2.0m/s2
D 2.6m/s2
2关于速度和加速度,下列说法正确的是( )
A平均加速度能反应某一时刻物体速度变化的快慢
B速度均匀变化,加速度也均匀变化
C速度增大,加速度也一定增大
D加速度不变,速度可能减小
3足球以8m/s的速度飞来,运动员把它以12m/s的速度反向踢出,踢球的时间为0.02s.设飞来的方向为正方向,则足球在这段时间内的加速度为( )
A200m/s2
B﹣200m/s2
C1000m/s2
D﹣1000m/s2
4下列关于物体运动的说法,正确的是( )
A物体速度不为零,其加速度也一定不为零
B物体具有加速度时,它的速度可能不会改变
C物体加速度方向改变时,速度方向可以保持不变
D物体的加速度变大时,速度也一定随之变大
5有下列几种情况,请根据所学知识选择对情景的分析和判断正确的说法是( )
①高速公路上沿直线高速行驶的轿车为避免事故紧急刹车;
②点火后即将升空的火箭;
③太空的空间站在绕地球匀速转动;
④运动的磁悬浮列车在轨道上高速行驶.
A因为轿车紧急刹车,速度变化很快,所以加速度很大
B因为火箭还没运动,所以加速度为零
C因为空间站速度大小不变,所以加速度为零
D高速行驶的磁悬浮列车,因为速度很大,所以加速度也一定很大
6 关于速度,速度改变量,加速度,下列说法正确的是( )
A物体运动的速度改变量很大,它的加速度一定很大
B速度很大的物体,其加速度可以很小,可以为零
C某时刻物体的速度为零,其加速度一定为零
D加速度很大时,运动物体的速度一定很大
7 下列描述的运动中,有可能的是( )
A速度变化的方向为正,加速度的方向为负
B速度的方向和加速度的方向都为正时,物体做减速直线运动
C速度越来越大,加速度越来越小
D速度越来越大,加速度越来越大
8对以a=4m/s2作匀加速直线运动的物体,下列说法正确的是( )
A在任意1s内末速度比初速度大4m/s
B第ns末的速度比第1s末的速度大2(n﹣1)m/s
C2s末速度是1s末速度的4倍
Dns时的速度比(n﹣1)s时的速度大2n m/s
参考答案
1已知初速度v0=6m/s,末速度v=20m/s或﹣20m/s,时间 Δt=10s,设物体的加速度为a, 由速度时间关系式:v= v0+at 分别代入不同的末速度得:a=1.4m/s2或a=﹣2.6m/ s2加速度的大小取绝对值. 故选:BD
2 A、平均加速度能反应某一段时间内物体速度变化的平均快慢程度,故A错误. B、速度均匀变化时,加速度不变.故B错误. C、当加速度方向与速度方向相同时,物体做加速运动,速度增大,加速度可以减小.故C错误. D、物体做匀减速运动时,加速度不变,速度减小,故D正确. 故选:D
3足球在这段时间内的加速度a=v v0t= 12 80.02m/s2= 1000m/s2.故D正确,A、B、C错误. 故选:D
4 A、由于加速度与速度没有直接关系,则速度不为零时,加速度可能为零,比如匀速直线运动.故A错误.
B、物体具有加速度时,速度必定改变.故B错误.
C、物体加速度方向改变时,速度方向可以保持不变.比如物体在一条直线上先做加速运动后做减速运动时,加速度方向改变,而速度方向不变.故C正确.
D、物体的加速度变大时,速度不一定随之变大,要看两者方向的关系.故D错误.故选:C
5 A、轿车紧急刹车,说明速度变化很快,所以加速度很大.故A正确.
B、火箭点火启动时,初速度是v1v1为零,但是下一时刻速度v2v2不为零;因为a=ΔvΔtΔvΔt=v2 v1Δtv2 v1Δt,所以加速不为零.故B错误.
C、空间站匀速转动,速度方向不断变化,速度变化量不为零.所以加速度不为零,故C错误.
D、高速行驶的磁悬浮列车,速度很大,但是完全可以做匀速直线运动,所以加速度也可以为零.故D错误.
故选:A.
6 A、物体运动的速度改变量很大,但不知道改变所用时间,故不能得到加速度很大的结论,故A错误;
B、速度很大的物体,如果速度变化很慢则加速度很小,若速度没有变化则加速度为零,故B正确;
C、速度为零的物体加速度不一定为零,如竖直上抛的物体在最高点时速度为零,而加速度不为零,故C错误;
D、加速度很大时说明物体的速度变化很快,不能说明物体的速度一定很大,故D错误.
故选:B.
7解:A、加速度是矢量,加速度的方向与速度变化的方向相同,故A错误; B、加速度方向与速度方向相同时物体做加速运动,故B错误; C、当加速度方向与速度方向相同时物体做加速运动,当加速度减小时物体的速度仍在增加,只是增加得变慢了,故C正确; D、当加速度方向与速度方向相同时物体做加速运动,当加速度增大时物体的速度在增加,而且增加的越来越快了,故D正确。 故选:CD。
8 解:A、物体做匀加速直线运动加速度为4m/s2s2说明物体的速度每秒增大4m/s,故A正确。 B、第n秒末的速度应比第1s末的速度大4(n﹣1)m/s;故B错误; C、加速度为4m/s2s2说明任意1s内物体的初速度比末速度小4m/s,但是末速度不一定是初速度的4倍,故C错误。 D、任意1s内物体的末速度比初速度大4m/s,不是2倍关系,故D错误。 故选:A。