4.速度变化快慢的描述——加速度
学习目标
1.理解加速度的概念,知道加速度的定义式、方向和单位。 2.理解加速度的矢量性,会根据速度变化的方向判断加速度的方向,并结合速度的方向判断运动性质。 3.学习并体会用物理量之比定义新物理量的方法。 4.能用v-t图像分析、计算加速度的大小,体会数学方法在物理研究中的应用及意义。
知识点一 加速度
情境:
事例(研究刚开始的一段) 初速度 末速度 所用时间
100 m赛跑中运动员起跑 0 6 m/s 1 s
小红骑自行车上学 0 10 m/s 5 s
问题:(1)运动员和小红谁的速度变化量大?
提示:小红
(2)运动员和小红谁的速度变化快?
提示:运动员
1.定义:速度的 变化量 与发生这一变化所用时间之比,即a= 。
2.单位: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。
3.矢量性:加速度既有大小,又有方向,是矢量。
4.物理意义:表示物体速度 变化快慢 的物理量,也叫速度对时间的变化率,即加速度在数值上等于单位时间内速度变化量的大小。
【易错辨析】
1.加速度是表示物体运动快慢的物理量。( × )
2.加速度是表示物体速度变化快慢的物理量。( √ )
3.高速公路上沿直线高速行驶的汽车,速度很大,加速度也很大。( × )
1.速度、速度的变化量、加速度的比较
项目 速度v 速度的变化量Δv 加速度a
定义 位移与所用时间的比值 末速度与初速度的差值 速度变化量与时间的比值
表达式 v= Δv=v2-v1 a=
单位 m/s m/s m/s2
项目 速度v 速度的变化量Δv 加速度a
方向 为物体运动的方向,与a的方向不一定相同 由初、末速度决定,与a的方向相同,与v的方向不一定相同 与Δv的方向相同,与v的方向不一定相同
物理意义 表示物体运动的快慢和方向 表示物体速度变化的大小和方向 表示物体速度变化的快慢和方向
大小关系 (1)三者大小没有必然联系,其中一个物理量越(或增)大时,其余两个物理量不一定越(或增)大。 (2)加速度a的大小等于速度变化率
2.对加速度及其定义式a=的理解
(1)加速度的大小决定物体速度变化的快慢
(2)a=只是加速度a的定义式,不是决定式,计算结果为Δt内的平均加速度。
【例1】 (速度和速度变化量的理解)下列说法正确的是( )
A.速度是矢量,速度的变化量是标量
B.甲物体的速度变化量为3 m/s,乙物体的速度变化量为-5 m/s,甲物体的速度变化量大
C.一小球以10 m/s的速度与墙相撞,弹回时速度大小也为10 m/s,小球的速度变化量的大小为20 m/s
D.一汽车以10 m/s的速度开始刹车,一段时间后速度变为2 m/s,则汽车的速度变化量为8 m/s
答案:C
解析:速度、速度的变化量都是矢量,正、负号表示方向,所以乙物体的速度变化量大,A、B错误;小球速度的变化量Δv=v2-v1=(-10-10)m/s=-20 m/s,即速度变化量的大小为20 m/s,方向与初速度方向相反,C正确;汽车的速度变化量Δv=v2-v1=(2-10)m/s=-8 m/s,D错误。
【例2】 (加速度的理解)下列关于加速度的说法中正确的是( )
A.由a=可知,a与Δv成正比,与Δt成反比
B.物体的速度变化率越大,其加速度一定越大
C.物体的加速度为零,则其速度一定为零
D.物体运动速度越大,其加速度一定越大
答案:B
解析:加速度a=是采用比值定义法得到的,a等于Δv与Δt的比值,但是与Δv和Δt无关,选项A错误;加速度等于速度的变化率,则物体的速度变化率越大,其加速度一定越大,选项B正确;物体的加速度为零,其速度不一定为零,例如做匀速直线运动的物体,加速度为零,速度不为零,选项C错误;物体运动速度越大,其加速度不一定越大,例如高速飞行的飞机的加速度可以为零,选项D错误。
【例3】 (加速度的计算)计算下列物体的加速度。
(1)在高速公路上汽车做加速运动,经3 min速度从54 km/h提高到144 km/h。
答案:0.14 m/s2 方向与初速度方向相同
解析:以初速度方向为正方向。
(1)汽车的初速度为v0=54 km/h=15 m/s,汽车末速度为v=144 km/h= 40 m/s,用的时间t=3 min=180 s。
由加速度的定义得
a== m/s2≈0.14 m/s2。
(2)沿光滑水平地面以12 m/s运动的小球,撞墙后以原速度大小反向运动,与墙壁接触时间为0.2 s。
答案:120 m/s2 方向与初速度方向相反
解析:小球的初速度为v0'=12 m/s,
小球末速度为v'=-12 m/s,
由加速度定义得a'== m/s2=-120 m/s2(负号仅代表加速度方向与规定的正方向相反)。
方法技巧
计算加速度的一般步骤
知识点二 加速度的方向
1.加速度的方向:与速度 变化量 的方向相同。
2.加速度方向与速度方向的关系
在直线运动中,如果速度增加,加速度的方向与初速度的方向 相同 ;如果速度减小,加速度的方向与初速度的方向 相反 。
【易错辨析】
1.加速度的方向就是末速度的方向。( × )
2.加速度为正值时,物体一定做加速运动。( × )
1.物体做加速运动还是减速运动,取决于加速度与速度方向的关系
2.加速度的变化与速度变化的快慢的关系
注意:速度变化得快可能是速度增大得快,也可能是速度减小得快。
【例4】 (加速度方向与速度方向关系的理解)下列关于物体运动的说法,正确的是( )
A.物体加速度方向为正,速度一定增加
B.物体加速度方向保持不变,速度方向一定保持不变
C.物体速度变化率越大,则加速度越大
D.物体加速度逐渐变大,速度一定逐渐变大
答案:C
解析:物体加速度方向为正,如果速度方向为负,则速度减小,故A错误;物体加速度方向保持不变,如果速度方向与加速度方向相反,则物体速度减为0后,将反向加速运动,故B错误;加速度是描述速度变化快慢的物理量,物体速度变化率越大,则加速度越大,故C正确;物体加速度逐渐变大,如果速度方向与加速度方向相反,则速度逐渐减小,故D错误。
【例5】 (物体速度变化和位移变化情况分析)一质点自原点开始在x轴上运动,初速度v0>0,加速度a>0,且a值不断减小直至为零,则质点的( )
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
答案:C
解析:由于初速度v0>0,加速度a>0,即速度和加速度同向,不管加速度大小增多还是减少,速度都是在增大的,当加速度减小时,速度增加得慢了,当a=0时,速度不再增加,速度达到最大值,位移不断增大,故选C。
知识点三 从v-t图像看加速度
情境:小明乘坐电梯上楼回家,其速度—时间图像如图所示。
问题:(1)电梯在哪段时间内速度是增大的?哪段时间内速度是减小的?
提示:0~t1 t2~t3
(2)0~t1和t2~t3两段时间,哪一段速度变化快?
提示:0~t1
1.v-t图线的斜率:表示物体运动的 加速度 ,即a= (如图所示)。
2.加速度a的定性判断:在同一v-t图像中,图线的 斜率 越大,其加速度也越大。
【易错辨析】
1.v-t图像的斜率为负值,则物体一定做减速运动。( × )
2.v-t图像的斜率有正、负,其正、负表示加速度的方向。( √ )
1.v-t图像的理解
(1)v-t图像的斜率表示物体的加速度。斜率的大小表示加速度的大小,斜率的正负表示加速度的方向。斜率为正,加速度沿正方向;斜率为负,加速度沿负方向。
(2)斜率(加速度)的计算
v-t图像为直线:如图甲所示,在图线上取两点E、F,坐标分别为(t1,v1)、(t2,v2),则a=k==。
2.由v-t图像分析加速度大小的变化
v-t图像为曲线时(如图乙),曲线上某点切线的斜率表示加速度。如图乙中d图线在t1时刻的加速度等于切线Ae
的斜率。图线c表示物体做加速度逐渐增大的加速运动,图线d表示物体做加速度逐渐减小的加速运动。
【例6】 (利用v-t图像计算加速度) 某质点沿直线运动的v-t图像如图所示,请回答:
(1)质点在图中各段的过程中做什么性质的运动?
答案:见解析
解析:在0~4 s内,质点的速度不断增大,且方向始终沿正方向,则质点做方向为正方向的加速直线运动;在4~8 s内,质点的速度始终为10 m/s,则质点做方向为正方向的匀速直线运动;
在8~10 s内,质点的速度不断减小,且方向始终为正方向,则质点做方向为正方向的减速直线运动;
在10~12 s内,质点的速度不断增大,且方向始终为负,则质点做方向为负方向的加速直线运动。
(2)在0~4 s内、8~10 s内、10~12 s内质点的加速度各是多少?
答案:2.5 m/s2 -5 m/s2 -5 m/s2
解析:由a=可知,
0~4 s内的加速度a1= m/s2=2.5 m/s2;
8~10 s内的加速度a2= m/s2=-5 m/s2;
10~12 s内的加速度a3= m/s2=-5 m/s2。
易错警示
分析v-t图像时的三点提醒
(1)只要图像的斜率相同,则加速度的大小和方向都相同。
(2)图像向下倾斜表示加速度沿负方向,速度可能沿负方向在增大,也可能沿正方向在减小。
(3)图像斜率的绝对值表示加速度的大小,斜率的绝对值增大,加速度增大,物体的速度变化得越来越快。
变化率
1.定义:自然界中某量D的变化可记为ΔD,发生这个变化所用的时间间隔可以记为Δt,两者之比就是这个量对时间的变化率,简称变化率。
2.物理意义:描述某量随时间变化的快慢。
【典例】 〔多选〕(2025·安徽阜阳高一月考)下列关于变化率的说法正确的是( )
A.变化率是描述相关量变化快慢的物理量
B.某量D越大,则其变化率也越大
C.由v=可知,位移Δx越大,则速度v越大
D.由a=可知,加速度即为速度变化率,故加速度越大,速度变化越快
答案:AD
解析:变化率是描述相关量变化快慢的物理量,A正确;某量D的变化率与D无关,故D越大,不一定越大,B错误;速度v与Δx无关,位移Δx越大,v不一定越大,C错误;由a=可知,加速度即为速度变化率,故加速度越大,速度变化越快,D正确。
1.(速度和加速度概念的理解)小朱同学在现场观看F1赛车表演时,看到赛车一闪而过,感叹“真快啊”!当到了终点时,赛车突然刹车停住,小朱同学又感叹“真快啊”!下列说法正确的是( )
A.第一个“真快”是描述加速度大;第二个“真快”是描述速度大
B.第一个“真快”是描述速度大;第二个“真快”也是描述速度大
C.第一个“真快”是描述加速度大;第二个“真快”也是描述加速度大
D.第一个“真快”是描述速度大;第二个“真快”是描述速度变化快
解析:D 赛车一闪而过,第一个“真快”是描述速度大;赛车突然刹车停住,第二个“真快”是描述速度变化快,刹车停下来快。故选D。
2.(速度、速度变化量、加速度的理解)下列关于速度v、速度变化量Δv、加速度a的说法正确的是( )
A.三者都是矢量,且方向一致
B.速度变化量Δv很大,加速度a一定很大
C.加速度a不为零时,速度v也不为零
D.在相同时间内速度变化量Δv越大,则加速度a一定越大
解析:D 根据a=可知,加速度a的方向与速度变化量Δv的方向相同,与速度v的方向无关,A错误;根据a=可知,速度变化量Δv很大时,若所需时间Δt很长,加速度a有可能很小,B错误;加速度a不为零时,说明速度v在发生变化,但某时刻速度v有可能为零,C错误;根据a=可知,在相同时间Δt内,速度变化量Δv越大,则加速度a一定越大,D正确。
3.(加速度的计算)(2025·浙江温州高一期中)如图所示,足球以大小为6 m/s的速度向右运动,与墙碰撞后以大小为3 m/s的速度反弹回来,足球与墙壁碰撞时间为0.03 s,取水平向右为正方向,则足球与墙壁碰撞过程中的速度变化量、平均加速度分别为( )
A.-9 m/s,-300 m/s2 B.-3 m/s,-100 m/s2
C.3 m/s,100 m/s2 D.9 m/s,300 m/s2
解析:A 取水平向右为正方向,则Δv=v-v0=-3 m/s-6 m/s=-9 m/s,平均加速度为a== m/s2=-300 m/s2,故选A。
4.(从v-t图像看加速度)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两物体的运动方向相同
B.0~6 s内,A比B运动得快
C.t=4 s时,A、B两物体的加速度相同
D.A物体的加速度比B物体的加速度大
解析:A 两物体的速度都为正值,所以运动方向相同,A正确;0~4 s内,B的速度大,B运动得快,4~6 s内,A的速度大,A运动得快,B错误;从题图可以看出,B物体对应图线的斜率绝对值比A物体对应图线的斜率绝对值大,所以B的加速度大于A的加速度,C、D错误。
知识点一 加速度
1.(2025·陕西西安庆安高级中学高一月考)关于物理学中的加速度,下列说法正确的是( )
A.加速度就是物体增加的速度
B.加速度就是物体速度的变化量
C.加速度是一种特殊的速度
D.加速度是用来描述速度变化快慢的物理量
解析:D 加速度是用来描述物体速度变化快慢的物理量,数值上加速度等于物体单位时间内速度的变化量,故A、B、C错误,D正确。
2.(粤教版教材P29·T5)〔多选〕关于速度、速度的变化和加速度的关系,下列说法中可能正确的是( )
A.若速度变化的方向为正,则加速度的方向为负
B.物体加速度增大,速度反而越来越小
C.速度越来越大,加速度反而越来越小
D.速度的方向为正,速度变化的方向为负
解析:BCD 根据加速度定义式a=,若速度变化的方向为正,则加速度的方向为正,故A错误;物体加速度增大,若加速度方向与速度方向相反,则速度反而越来越小,故B正确;若加速度方向与速度方向相同,即使加速度越来越小,速度也会越来越大,故C正确;速度的方向为正,若加速度方向与速度方向相反,则速度变化的方向为负,故D正确。
3.(2025·福建三明高一期中)下表所示为一些生活中运动物体的加速度(近似值)。关于这些运动物体的加速度、速度、速度变化量的说法正确的是( )
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
伞兵着陆 -25 汽车起步 3
汽车急刹车 -5 高铁起步 0.35
A.子弹的加速度最大,所以子弹在任何时刻的速度均大于表中其他物体的速度
B.伞兵着陆过程的加速度为-25 m/s2,是表中加速度最小的
C.高铁起步的加速度为0.35 m/s2,表示此过程中每经过1 s高铁的速度增加量为0.35 m/s
D.汽车刹车的加速度为-5 m/s2,故任何运动物体只要做减速运动,其加速度一定为负值
解析:C 子弹的加速度虽然最大,但子弹在任何时刻的速度不一定大于表中其他物体的速度,故A错误;加速度的正负表示方向,不表示大小,伞兵着陆过程的加速度为-25 m/s2,比高铁起步的加速度0.35 m/s2大,故B错误;高铁起步的加速度为0.35 m/s2,由Δv=aΔt可知,此过程中每经过1 s高铁的速度增加量为0.35 m/s,故C正确;汽车刹车的加速度为-5 m/s2,表示加速度方向与速度方向相反,若规定速度方向为负方向,则做减速运动的物体,其加速度为正值,故D错误。
4.(2025·安徽合肥高一期中)如图所示,将弹性小球以大小为10 m/s的速度从距地面3 m处的A点竖直向下抛出,小球落地后竖直反弹经过距地面2 m高的B点时,向上的速度为7 m/s,从A到B,小球共用时0.5 s,则此过程中( )
A.小球发生的位移的大小为1 m,方向竖直向上
B.小球速度变化量的大小为17 m/s,方向竖直向上
C.小球平均速度的大小为8.5 m/s,方向竖直向下
D.小球平均加速度的大小为6 m/s2,方向竖直向上
解析:B 小球发生的位移的大小为x=3 m-2 m=1 m,方向竖直向下,选项A错误;小球速度变化量的大小为Δv=7 m/s-(-10 m/s)=17 m/s,方向竖直向上,选项B正确;小球平均速度的大小为== m/s=2.0 m/s,方向竖直向下,选项C错误;小球平均加速度的大小为a== m/s2=34 m/s2,方向竖直向上,选项D错误。
知识点二 加速度的方向
5.(2025·江苏盐城田家炳中学高一期中)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.速度逐渐增加,位移增加
B.速度逐渐增加,位移不变
C.速度逐渐减小,位移减小
D.速度逐渐减小,位移增加
解析:D 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,则在停止运动前,速度逐渐减小,位移增加,故选D。
6.〔多选〕(2025·贵州六盘水高一月考)根据给出的初速度和加速度的正负,对下列物体运动性质的判断正确的是( )
A.v0<0,a>0,物体先做加速运动,后做减速运动
B.v0<0,a<0,物体做加速运动
C.v0>0,a<0,物体先做减速运动,后做加速运动
D.v0<0,a=0,物体做匀速直线运动
解析:BCD 物体运动的速度、加速度方向的规定是任意的,当速度方向与加速度方向同向时,物体做加速运动,故B正确;当速度方向与加速度方向反向时,物体做减速运动,当时间足够长,且加速度始终存在时,物体先减速至零后反向加速,故A错误,C正确;当v0<0,a=0时,物体做匀速直线运动,故D正确。
知识点三 从v-t图像看加速度
7.〔多选〕某物体运动的v-t图像是一条直线,如图所示,下列说法正确的是( )
A.物体在第1 s末运动方向发生变化
B.物体在第2 s内和第3 s内的加速度大小相等,方向相反
C.物体在第2 s末运动方向发生变化
D.物体在前4 s内的加速度不变
解析:CD 第1 s前后速度都是负值,即朝着负方向运动,运动方向没有发生变化,图像的斜率表示加速度,物体在整个过程中加速度恒定,A、B错误,D正确;第2 s前物体速度为负,第2 s后物体速度为正,所以物体在第2 s末运动方向发生变化,C正确。
8.甲、乙两物体在同一直线上做匀变速直线运动的速度—时间图像如图所示。由此可知( )
A.甲和乙的初速度方向相同,大小之比为3∶1
B.在t=4 s时,两者的瞬时速度大小相等
C.甲和乙的加速度方向相同,大小之比为3∶1
D.甲和乙的加速度方向相反,大小之比为2∶1
解析:A 甲的初速度为3 m/s,乙的初速度为1 m/s,因此甲和乙的初速度方向相同,大小之比为3∶1,故A正确;在t=4 s时,甲的瞬时速度为1 m/s,乙的瞬时速度为3 m/s,两者的瞬时速度大小不相等,故B错误;甲沿正方向做匀减速直线运动,乙沿正方向做匀加速直线运动,甲的加速度a甲= m/s2=-0.5 m/s2,乙的加速度a乙= m/s2=0.5 m/s2,因此甲和乙的加速度方向相反,大小之比为1∶1,故C、D错误。
9.(2025·山西太原高一期中)某同学查阅资料研究雨滴下落的规律,雨滴从高空形成并由静止下落,在竖直下落过程中受到空气阻力的作用,其加速度逐渐减小至零,则在雨滴下落的过程中,下列表述正确的是( )
A.雨滴的速度不断减小
B.雨滴的速度变化量不断减小
C.雨滴的速度变化量的方向竖直向上
D.当雨滴的加速度为零时,其速度达到最大
解析:D 雨滴下落过程中的加速度方向与速度方向相同,且加速度减小,雨滴做加速度减小的加速运动,当加速度减小到零时,速度达到最大,故A错误,D正确; 雨滴的速度变化量Δv=aΔt,与时间有关,故B错误;雨滴的速度变化量的方向与加速度方向相同,竖直向下,故C错误。
10.〔多选〕一物体做加速度不变的直线运动,某时刻速度大小为2 m/s,2 s后速度的大小变为10 m/s,在这2 s内该物体的( )
A.加速度可能为4 m/s2,方向与初速度的方向相同
B.加速度可能为4 m/s2,方向与初速度的方向相反
C.加速度可能为6 m/s2,方向与初速度的方向相同
D.加速度可能为6 m/s2,方向与初速度的方向相反
解析:AD 当初、末速度方向相同时,则有a== m/s2=4 m/s2,加速度大小为4 m/s2,方向与初速度的方向相同,A正确,B错误;当初、末速度方向相反时,则有a'== m/s2=-6 m/s2,加速度大小为6 m/s2,方向与初速度的方向相反,C错误,D正确。
11.一质点做直线运动的速度—时间图像如图所示,则关于该质点在前3 s内的加速度a随时间t变化关系的图像,正确的是( )
解析:A 由题图所示的v-t图像可知,质点在0~1 s内的加速度a1== m/s2=4 m/s2,质点在1~3 s内的加速度a2== m/s2=-2 m/s2。故A正确。
12.一辆以72 km/h的速度行驶的货车与一辆以54 km/h的速度行驶的摩托车相向而行发生碰撞。
(1)假设碰后摩托车驾驶员以72 km/h的速度反向弹回,碰撞时间为2.1×10-3 s,求摩托车驾驶员的加速度大小(结果保留3位有效数字);
(2)为了防止碰撞,两车的驾驶员同时紧急刹车,若货车、摩托车急刹车后停下来所需时间分别为4 s、3 s,求货车的加速度与摩托车的加速度大小之比。
答案:(1)1.67×104 m/s2 (2)1∶1
解析:(1)两车碰撞过程中,取摩托车的初速度方向为正方向,摩托车驾驶员的速度变化量为
Δv=v2-v1=-72 km/h-54 km/h=-126 km/h=-35 m/s
故两车相碰撞时摩托车驾驶员的加速度为a== m/s2≈-1.67×104 m/s2
所以摩托车驾驶员的加速度大小为1.67×104 m/s2。
(2)设货车、摩托车的加速度大小分别为a1、a2,根据加速度定义式得a1=,a2=,所以=·=·=。
13.〔多选〕(2025·江西南昌高一月考)运动学中有人认为引入“加速度的变化率”没有必要,然而现在有人指出“加速度的变化率”能引起人的心理效应,车辆的平稳加速(即加速度基本不变)使人感到舒服,否则人会感到不舒服,关于“加速度的变化率”,下列说法正确的是( )
A.从运动学角度的定义,“加速度的变化率”的单位应是m/s3
B.若加速度的变化率为0,则物体做匀速直线运动
C.若加速度的变化率为正,则加速度增大
D.若加速度的变化率与加速度同方向,则加速度增大
解析:AD 从运动学角度的定义,“加速度的变化率”为,则单位应是m/s3,故A正确;若加速度的变化率为0,则加速度不变,则物体做匀变速运动,故B错误;若加速度的变化率为正,如果加速度方向为负方向,则加速度在减小,故C错误;若加速度的变化率与加速度同方向,则加速度增大,故D正确。
1 / 24.速度变化快慢的描述——加速度
1.理解加速度的概念,知道加速度的定义式、方向和单位。 2.理解加速度的矢量性,会根据速度变化的方向判断加速度的方向,并结合速度的方向判断运动性质。 3.学习并体会用物理量之比定义新物理量的方法。 4.能用v-t图像分析、计算加速度的大小,体会数学方法在物理研究中的应用及意义。
知识点一 加速度
情境:
事例(研究刚开始的一段) 初速度 末速度 所用时间
100 m赛跑中运动员起跑 0 6 m/s 1 s
小红骑自行车上学 0 10 m/s 5 s
问题:(1)运动员和小红谁的速度变化量大?
(2)运动员和小红谁的速度变化快?
1.定义:速度的 与发生这一变化所用时间之比,即a= 。
2.单位:在国际单位制中,加速度的单位是 ,符号是m/s2或m·s-2。
3.矢量性:加速度既有大小,又有方向,是矢量。
4.物理意义:表示物体速度 的物理量,也叫速度对时间的变化率,即加速度在数值上等于单位时间内速度变化量的大小。
【易错辨析】
1.加速度是表示物体运动快慢的物理量。( )
2.加速度是表示物体速度变化快慢的物理量。( )
3.高速公路上沿直线高速行驶的汽车,速度很大,加速度也很大。( )
1.速度、速度的变化量、加速度的比较
项目 速度v 速度的变化量Δv 加速度a
定义 位移与所用时间的比值 末速度与初速度的差值 速度变化量与时间的比值
表达式 v= Δv=v2-v1 a=
单位 m/s m/s m/s2
方向 为物体运动的方向,与a的方向不一定相同 由初、末速度决定,与a的方向相同,与v的方向不一定相同 与Δv的方向相同,与v的方向不一定相同
物理意义 表示物体运动的快慢和方向 表示物体速度变化的大小和方向 表示物体速度变化的快慢和方向
大小关系 (1)三者大小没有必然联系,其中一个物理量越(或增)大时,其余两个物理量不一定越(或增)大。 (2)加速度a的大小等于速度变化率
2.对加速度及其定义式a=的理解
(1)加速度的大小决定物体速度变化的快慢
(2)a=只是加速度a的定义式,不是决定式,计算结果为Δt内的平均加速度。
【例1】 (速度和速度变化量的理解)下列说法正确的是( )
A.速度是矢量,速度的变化量是标量
B.甲物体的速度变化量为3 m/s,乙物体的速度变化量为-5 m/s,甲物体的速度变化量大
C.一小球以10 m/s的速度与墙相撞,弹回时速度大小也为10 m/s,小球的速度变化量的大小为20 m/s
D.一汽车以10 m/s的速度开始刹车,一段时间后速度变为2 m/s,则汽车的速度变化量为8 m/s
尝试解答
【例2】 (加速度的理解)下列关于加速度的说法中正确的是( )
A.由a=可知,a与Δv成正比,与Δt成反比
B.物体的速度变化率越大,其加速度一定越大
C.物体的加速度为零,则其速度一定为零
D.物体运动速度越大,其加速度一定越大
尝试解答
【例3】 (加速度的计算)计算下列物体的加速度。
(1)在高速公路上汽车做加速运动,经3 min速度从54 km/h提高到144 km/h。
(2)沿光滑水平地面以12 m/s运动的小球,撞墙后以原速度大小反向运动,与墙壁接触时间为0.2 s。
尝试解答
方法技巧
计算加速度的一般步骤
知识点二 加速度的方向
1.加速度的方向:与速度 的方向相同。
2.加速度方向与速度方向的关系
在直线运动中,如果速度增加,加速度的方向与初速度的方向 ;如果速度减小,加速度的方向与初速度的方向 。
【易错辨析】
1.加速度的方向就是末速度的方向。( )
2.加速度为正值时,物体一定做加速运动。( )
1.物体做加速运动还是减速运动,取决于加速度与速度方向的关系
2.加速度的变化与速度变化的快慢的关系
注意:速度变化得快可能是速度增大得快,也可能是速度减小得快。
【例4】 (加速度方向与速度方向关系的理解)下列关于物体运动的说法,正确的是( )
A.物体加速度方向为正,速度一定增加
B.物体加速度方向保持不变,速度方向一定保持不变
C.物体速度变化率越大,则加速度越大
D.物体加速度逐渐变大,速度一定逐渐变大
尝试解答
【例5】 (物体速度变化和位移变化情况分析)一质点自原点开始在x轴上运动,初速度v0>0,加速度a>0,且a值不断减小直至为零,则质点的( )
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
尝试解答
知识点三 从v-t图像看加速度
情境:小明乘坐电梯上楼回家,其速度—时间图像如图所示。
问题:(1)电梯在哪段时间内速度是增大的?哪段时间内速度是减小的?
(2)0~t1和t2~t3两段时间,哪一段速度变化快?
1.v-t图线的斜率:表示物体运动的 ,即a= (如图所示)。
2.加速度a的定性判断:在同一v-t图像中,图线的 越大,其加速度也越大。
【易错辨析】
1.v-t图像的斜率为负值,则物体一定做减速运动。( )
2.v-t图像的斜率有正、负,其正、负表示加速度的方向。( )
1.v-t图像的理解
(1)v-t图像的斜率表示物体的加速度。斜率的大小表示加速度的大小,斜率的正负表示加速度的方向。斜率为正,加速度沿正方向;斜率为负,加速度沿负方向。
(2)斜率(加速度)的计算v-t图像为直线:如图甲所示,在图线上取两点E、F,坐标分别为(t1,v1)、(t2,v2),则a=k==。
2.由v-t图像分析加速度大小的变化
v-t图像为曲线时(如图乙),曲线上某点切线的斜率表示加速度。如图乙中d图线在t1时刻的加速度等于切线Ae的斜率。图线c表示物体做加速度逐渐增大的加速运动,图线d表示物体做加速度逐渐减小的加速运动。
【例6】 (利用v-t图像计算加速度) 某质点沿直线运动的v-t图像如图所示,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内质点的加速度各是多少?
尝试解答
易错警示
分析v-t图像时的三点提醒
(1)只要图像的斜率相同,则加速度的大小和方向都相同。
(2)图像向下倾斜表示加速度沿负方向,速度可能沿负方向在增大,也可能沿正方向在减小。
(3)图像斜率的绝对值表示加速度的大小,斜率的绝对值增大,加速度增大,物体的速度变化得越来越快。
变化率
1.定义:自然界中某量D的变化可记为ΔD,发生这个变化所用的时间间隔可以记为Δt,两者之比就是这个量对时间的变化率,简称变化率。
2.物理意义:描述某量随时间变化的快慢。
【典例】 〔多选〕(2025·安徽阜阳高一月考)下列关于变化率的说法正确的是( )
A.变化率是描述相关量变化快慢的物理量
B.某量D越大,则其变化率也越大
C.由v=可知,位移Δx越大,则速度v越大
D.由a=可知,加速度即为速度变化率,故加速度越大,速度变化越快
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提示:完成课后作业 第一章 4.
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