第一单元1.4速度变化快慢的描述——加速度 （43张PPT） 高一上学期物理 人教版（2019）必修第一册

(共43张PPT)
第一章　运动的描述
1.4　速度变化快慢的描述
加速度
目 录
1
2
4
加速度
加速度的方向
小结和练习
3
从 v-t 图像看加速度

问题导入
　　一辆小车在 10 s 内速度从 0 达到 100 km/h，一列火车在 300 s 内速度也从 0 达到 100 km/h 。虽然火车和汽车速度都从 0 达到100 km/h ，但是它们的运动状况显然不同。你觉得用“速度大”或“速度变化大”能描述这种不同吗？如果不能，应该怎样描述这种不同？
加速度
01
1
加速度
　　汽车有个参数叫百公里加速时间（即从静止开始加速到 100 km/h 的最短时间），赛车就比较看重从静止加速到最大速度所需要的时间。
问题 1 ：如何比较 1 号车和 2 号车加速过程的不同？
问题 2 ：如何比较 2 号车和 3 号车加速过程的不同？
问题 3 ：如何比较 4 号车和另外三辆车加速过程的不同？
问题 4 ：能不能用一个物理量将上述三个问题描述清楚？
1
加速度
思考：表中运动的物体哪个速度变化大？哪个速度变化的时间短？哪个速度变化得快？哪个速度变化得慢？
初速度v0 /(m·s-1) 经过时间 t /s 末速度vt /(m·s-1)
A山地车下坡 2 3 11
B公交车出站 0 3 6
C舰艇出航 0 20 6
D高铁出站 0 100 20
E高铁进站 20 50 0
F飞机天空飞行 300 10 300
1
加速度
　　上一节的学习中，我们知道了用位移和时间之比来定义速度，即物体运动位置变化的快慢，有没有类似的概念可以用来定义物体运动速度变化的快慢呢？
　　物理学中把速度的变化量与发生这一变化所用的时间之比，叫作加速度。通常用 a 表示。若用 v 表示速度在时间 t 内的变化量，则有：
注意：a 的定义式是比值定义式，a 的大小与 v 和 t 无关，不能说 a 与 v 成正比，与 t 成反比。
1
加速度
　　比值定义法是用物理量之比定义新的物理量，是物理学中常用的方法。在初中学习中，就学过用质量和体积之比定义密度，用压力和接触面积之比定义压强，用功和时间之比定义功率等等。
　　运动员和飞机赛跑，刚开始时哪个快？过一段时间后哪个快？为什么？你认为运动员和飞机赛跑谁能赢？为什么？
1
加速度
1
加速度
　　你能否用加速度的表达式推导出加速度的单位？
速度的单位：m/s
时间的单位：s
加速度的单位：m/s2
　　在国际单位制中，加速度的单位是米每二次方秒，符号是 m/s2 或 m·s-2
1
例 1　一辆汽车沿平直公路向东行驶，如图所示是该汽车的速度计，在汽车内的观察者观察速度计指针的变化，开始时指针指在如图甲所示的位置，经过 2 s 后指针指在如图乙所示的位置，那么汽车的加速度最接近（　　）
　
A．11 m/s2　　　　B．-5.6 m/s2
C．1.4 m/s2　　　　　　D．-1.4 m/s2
B
加速度
加速度的方向
02

思考
　　速度的方向和位置变化的方向相同，那么加速度的方向是不是应该和速度的变化方向相同呢？
　　汽车开始的速度是 v1，一段时间后变为 v2 ，v2>v1和 v2　　速度是矢量，速度的变化量是矢量吗？如果是方向是怎样的？加速度是矢量吗？如果是加速度的方向应该是怎样的？
1
加速度的方向
　　在加速直线运动中，v2>v1，速度增大，Δv 的方向与 v 的方向相同，故 a 的方向与 v 的方向相同。
Δv
v2
v1
a
1
加速度的方向
　　在减速直线运动中，v2Δv
v1
v2
a
原来的速度（m/s） 后来的速度（m/s） 速度的变化量（m/s） 加速度
（m/s-2）
1 0 200 200 10
2 40 20 -20 -1
3 3 -2 -5 -500
4 199 200 1 0.05
1
加速度的方向
　　方向在同一条直线上的矢量，在规定正方向的前提下，可以用正负号表示矢量的方向，这样可以把矢量运算简化为代数运算。
2
加速度中的概念
观看视频，回答问题:
最终三者的速度哪个最大？
整个过程谁的速度变化最大？
起初阶段谁的速度变化最快？
2
加速度中的概念
试着举例说明下列情况：
速度大，但加速度小；
速度小，但加速度大；
速度变化量小，但加速度大；
加速度方向与速度方向相反；
加速度方向与速度变化量方向相反；
加速度增加而速度大小减小 。
2
加速度中的概念
例 2　2023年7月12日9时，朱雀二号遥二运载火箭在我国酒泉卫星发射中心成功发射，这是全球首枚成功入轨飞行的液氧甲烷火箭，火箭进入预定轨道，试验任务取得圆满成功。下列说法正确的是（　　）
A．火箭点火瞬间，火箭的速度和加速度都为零
B．火箭的速度越大，加速度越大
C．火箭的速度变化率越大，加速度越大
D．火箭的加速度方向与速度变化量方向可以不一致
C
2
加速度中的概念
例 3　万吨级货轮起航时，10 s 内速度大小从 0 增加到 0.2 m/s；蜻蜓以 8 m/s 的速度飞行时，能在 0.8 s 内停下来。关于两个物体的运动，下列分析不正确的是
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（　　）
A．10 s 内货轮的速度变化量是 0.2 m/s
B．以初速度方向为正方向，货轮的加速度是 0.02 m/s2
C．货轮的速度变化比蜻蜓的慢
D．以初速度方向为正方向，蜻蜓的加速度是 10 m/s2
D
3
生活中的加速度
　　对运动的物体而言，可以问“它运动了多远”，这是路程或位移的概念；也可以问“它运动得多快”，这是速度的概念。然而生活用语中，却没有与加速度对应的词语。日常生活中一般只有笼统的“快”和“慢”，这里有时指的是速度，有时模模糊糊地指的是加速度。你能分别举出例子吗？
汽车起步“快”
汽车跑得“快”
3
生活中的加速度
摩托车启动“快”
猎豹的提速能力甚至超越喷气式飞机
飞机飞得“快”
3
生活中的加速度
　　下表为一些物体的加速度的近似值。
运动物体 a/( m·s-2 ) 运动物体 a/( m·s-2 )
子弹在枪筒中 5×104 赛车起步 4.5
跳伞者着陆 -25 汽车起步 2
汽车急刹车 -5 高铁起步 0.35
从v-t图像看加速度
03
1
从v-t 图像看加速度
　　v -t 图像形象地表示了物体运动变化的情况，如何从图像中直观得看出加速度呢？
0
t/s
1 2 3 4 5 6
10
8
6
4
2
（t2， v2）
（t1， v1）
v/(m·s-1)
t
v
　　 根据加速度的定义式，我们可知 v -t 图像中图线的斜率就是速度的变化率，即加速度。
1
从v-t 图像看加速度
　　v -t 图像中图线向上倾斜，说明加速度方向向着正方向，向下倾斜，说明加速度方向向着反方向。图线斜率越大，说明加速度越大。
　　 图线倾斜向上或向下倾斜，不能说明物体一定做加速运动或是减速运动。例如图线 c ，物体先做减速运动，速度减为 0 后，开始做反方向的加速运动，加速度整个过程中不变。
1
从v-t 图像看加速度
　　试着画一下电梯上楼和列车进出站过程中的 v-t 图像。
电梯上楼
列车进出站
1
从v-t 图像看加速度
　　生活中加速度和速度一样，不可能一直保持不变，下图为跳伞运动员跳伞过程中的 v-t 图像，因此加速度和速度一样也有平均加速度和瞬时加速度的概念。
1
从v-t 图像看加速度
例 4　某实验小组描绘出动车组在一段平直路段运动时其速度 v 随时间 t 变化的图像，如图所示。根据图像判断，下列说法正确的是（　　）
A．在 0~t1 时间内加速度逐渐增大
B．在 0~t1 时间内加速度保持不变
C．在 t1~t2 时间内加速度保持不变
D．在 t1~t2 时间内加速度逐渐增大
B
1
从v-t 图像看加速度
例 5　物体沿一条东西方向的水平线做直线运动，取向东为运动的正方向，其速度-时间图像如图所示，下列说法中正确的是（　　）
A．0~2 s 内，物体的加速度为 6 m/s2
B．4~6 s 内，物体的加速度为 6 m/s2
C．6~7 s 内，物体做速度方向向西的加速运动
D．10~12 s 内，物体做速度方向向东的加速运动
C
2
科学漫步
变化率
　　生活中很多东西都是随时间变化的，这些变化有时快、有时慢。描述变化快慢的量就是变化率。
　　自然界某个量的变化可以记为 ΔD，发生这个变化的时间间隔可以记为 Δt，变化量 ΔD 与 Δt 之比就是这个量对时间的变化率，简称变化率。显然，变化率在描述各种变化过程中起着非常重要的作用，速度和加速度就是两个很好的例子。
2
科学漫步
人口问题一直是国家发展的重大问题。自国家二胎政策于 2016 年 1 月 1 日全面正式放开后，据说许多家庭的生活状况发生了很大变化，这说明人口问题也是每个家庭的问题，是值的每个人关注的社会问题。以北京市 2006—2017 年常住人口的数据统计，思考并回答如下问题：
　　哪“一年”人口变化最多？
哪“一年”人口变化最快？
哪“两年”人口变化最快？
年份 常住人口/万人
2006 1601.0
2007 1676.0
2008 1771.0
2009 1860.0
2010 1961.9
2011 2018.6
2012 2069.3
2013 2114.8
2014 2151.6
2015 2170.5
2016 2172.9
2017 2170.7
2
科学漫步
交通工具与社会发展
　　人类自发明木轮车到现在制成时速 500 km/h 的磁悬浮列车，以及超音速飞机，为了获得高速的交通工具，奋斗了几千年。交通工具改变了我们的生活，我们的生活用品几乎没有一件不是交通工具运输而来的，如果没有交通工具，现代社会将会瘫痪。从世界各国的城市发展史上看，大城市规模的大小与车速的提高也密切相关。但是交通工具的发展也伴随着许多的问题，城市的规划、交通堵塞、交通意外等等。
　　那么，交通工具的速度是不是越快越好？
2
科学漫步
在很多国家，交通管理部门制定了死亡加速度为 5000 m/s2 这一数值以醒世人，其意思是如果行车加速度超过此值将有生命危险。一旦发生交通事故时，因为车辆碰撞时间很短，加速度将会达到这一数值。假如一辆汽车以 90 km/h 的速度行驶，因发生事故，与高速公路隔离护栏发生碰撞，碰撞时间为 0.004 s，撞后速度即变为零，那么碰撞中汽车的加速度有多大？
　　约为 6250 m/s2 ，所以交通工具的速度并不是越快越好。
小结和练习
04
加速度；
加速度与速度、速度的变化量、速度的变化率的关系；
加速度的方向；
从 v- t 图像分析加速度。
1
小结
加速度认知建立进程
1
小结
v
Δv
Δv/Δt
a=Δv/Δt
描述运动快慢
描述速度变化
描述速度变化快慢
物理意义：描述物体速度变化快慢;
单 位：m/s2
方 向：a与Δv 方向相同
由a与v的方向关系判定物体运动性质：
a与v 同向，物体做加速运动；
a与v 反向，物体做减速运动。
认知 进阶过程
加速度有变化快慢吗？
类比
1．有没有符合下列说法的实例？若有，请举例。
（1）物体运动的加速度等于 0 ，而速度却不等于零；
（2）两个物体相比，一个物体的速度变化量比较大，而加速度却比较小；
（3）物体具有向东的加速度，而速度的方向却向西；
（4）物体做直线运动，后一阶段的加速度比前一阶段小，但速度却比前一阶段大。
2
练习
答：（1）匀速直线运动；
（2）跑车加速到 72 km/h 只用了 4 s，高铁加速到 100 km/h 用了 80 s；
（3）物体向西做减速运动；
（4）车速加速到最大速度的过程中，汽车会做加速度减小的加速运动。
2．一质点沿 Ox 方向做加速直线运动，它离开 O 点的距离随时间 t 变化的关系为 x＝6 + t3(m)，它的速度随时间 t 变化的关系为 v＝3t2 (m/s)，该质点在 1~2 s 内的平均速度大小和 2~3 s 内的平均加速度大小分别为（　　）
A.6 m/s，5 m/s2　　　　B.6 m/s，15 m/s2
C.7 m/s，5 m/s2　　　　D.7 m/s，15 m/s2
2
练习
D
3．一个质点做方向不变的直线运动，加速度的方向始终与速度方向相反，则在质点停止运动前，关于速度和位移的变化正确的是（　　）
A．速度逐渐增大，位移增大
B．速度逐渐增大，位移不变
C．速度逐渐减小，位移减小
D．速度逐渐减小，位移增大
2
练习
D
4．A、B 两物体在同一直线上做变速直线运动，它们的速度—时间图像如图所示，则（　　）
A．A、B 两物体的运动方向一定相同
B．4 s 之前 A 比 B 运动得快
C．t＝4 s 时，A、B 两物体的加速度方向相同
D．A 物体的加速度比 B 物体的加速度大
2
练习
A
5．如图所示，子弹和足球的初速度均为 v1＝10 m/s，方向水平向右。设它们与木板作用的时间都是 0.1 s，那么：
（1）子弹击穿木板（木板阻力恒定）后，速度大小变为 7 m/s，方向不变，求子弹击穿木板时的加速度；
（2）足球与木板作用后反向弹回的速度大小为 7 m/s，求足球与木板碰撞反弹时的平均加速度。
2
练习
5．解析：
（1）规定向右为正方向，子弹击穿木板后，速度方向仍为正。根据加速度的定义可知 ，即子弹的加速度大小为 30 m/s2，方向水平向左。
（2）规定向右为正方向，足球与木板作用后向弹回，速度方向变为负方向，根据加速度的定义有 ，即足球的平均加速度大小为 170 m/s2 ，方向水平向左。
2
练习