教科版（2019）高中物理 必修第一册 1.5 速度变化的快慢与方向——加速度课件

第5节　速度变化的快慢与方向——加速度
学习目标要求
核心素养和关键能力
1.知道加速度是用来描述物体运动速度变化快慢的物理量。
2.知道加速度是矢量，加速度的方向表示物体速度变化的方向。
3.理解直线运动中加速度方向与物体运动方向的关系及其与加速运动或减速运动之间的联系。
4.会用v－t图像计算加速度的大小。
1.科学思维
掌握比值定义法在形成加速度公式上的思维模式，学会运用公式来推导单位的物理思维方式。
2.关键能力
类比迁移能力。
一、加速度
1.定义：物理学中，用______________Δv与发生这一改变所用______Δt的比，定义为加速度。
3.物理意义：描述物体速度变化的______和______，也叫速度对时间的变化率。
4.单位：国际单位制中，加速度的单位是______________，符号是m/s2或m·s－2。
速度的改变量
时间
快慢
方向
米每二次方秒
[判一判]
(1)加速度是表示物体运动快慢的物理量。( )
(2)物体的速度越大，则加速度越大。( )
(3)磁悬浮列车正常运行时，速度很大，它的加速度一定也很大。( )
×
×
×
二、加速度的方向
1.加速度的方向：加速度是____ (填“矢”或“标”)量，加速度的方向与______________Δv的方向相同。
2.直线运动中，加速度方向与速度方向的关系
(1)加速运动时，加速度的方向与初速度的方向______。
(2)减速运动时，加速度的方向与初速度的方向______。
矢
速度的变化量
相同
相反
[想一想]
加速度方向与初速度方向可以相同吗？可以相反吗？举例说明。
加速度与初速度方向相同
加速度与初速度方向相反
三、速度—时间图像与加速度
1.定性判断：v－t图像中图线的______表示加速度。同一图像中，倾角(图线与横坐标轴的夹角)越大，表示加速度______。
斜率
越大
[判一判]
(1)在同一v－t图像中，图线倾角越大，对应物体的加速度越大。( )
(2)在v－t图像中图线为曲线时表明物体的轨迹为曲线。( )
(3)v－t图像中图线经t轴时运动方向改变。( )
√
×
√
图中甲、乙、丙、丁各物体都在做直线运动，其运动的速度在发生变化，但速度变化的快慢不同。
■情境导入
探究
对加速度的理解
(1)万吨货轮和火箭在相同时间内谁的速度变化大？谁的速度变化快？
(2)列车和小轿车从静止开始运动达到相同速度，所用时间不同，谁的速度变化快？
(3)甲、乙、丙、丁四种情形中，加速度的大小各为多少？
答案　(1)火箭　火箭　(2)小轿车　(3)甲：0.02 m/s2　乙：10 m/s2　丙：0.056 m/s2　丁：1.4 m/s2
■归纳拓展
1.对加速度的理解
(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。但它不一定是加速，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加速度。
(3)速度变化才有加速度，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。
(1)速度(v)大：表示物体运动得快，位置变化快，但速度的变化(Δv)不一定大。如飞机在高空匀速飞行时，速度v很大，而速度的变化却为零，即Δv＝0。
(2)速度变化(Δv)大：表示速度的变化(Δv＝v2－v1)大，但速度变化不一定快。如果所需的时间Δt长，也许速度变化反而还慢些。
(3)速度(v)为零，a不一定为零。如刚发射的火箭，速度几乎是零，但是加速度很大。
温馨提示　
[例1] 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，可能为零
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
解析　加速度大小等于单位时间内速度的变化量，与速度无必然联系，故选项B正确。
答案　B
[针对训练1] (多选)核潜艇是国家的战略利器，也是国家安全的重要保证。某核潜艇在充满未知的深海独自执行任务，做变速运动，关于核潜艇在变速运动过程中的速度、加速度、速度变化量的关系，下列说法中正确的是(　　)
A.核潜艇某时刻的加速度等于0，但速度可以不为0
B.核潜艇的加速度方向向东，速度变化量的方向可以向西
C.核潜艇做直线运动，后一阶段的加速度比前一阶段小，但速度可以比前一阶段大
D.核潜艇的速度变化量很大，但加速度可能很小
答案　ACD
[例2] 乒乓球被称为中国的国球，在历次国际性的比赛中，中国队都取得了非常好的成绩。假设在某次比赛中，中国选手马琳接住了对手打来的速度大小为30 m/s的乒乓球，并将球以45 m/s的速度反向扣杀，从接住到扣杀历时0.15 s，则乒乓球在被扣杀时平均加速度大小为(　　)
A.50 m/s2 B.100 m/s2 C.250 m/s2 D.500 m/s2
解析　以45 m/s方向为正方向
Δv＝45 m/s－(－30 m/s)＝75 m/s
答案　D
[针对训练2] 爆炸性的加速度往往是跑车的卖点。如图所示的这款跑车由静止加速至100 km/h只需4.2 s。
(1)求此车的平均加速度；
(2)假设普通私家车的平均加速度为3 m/s2，它们需要多长时间才能由静止加速至100 km/h?
答案　(1)6.61 m/s2　(2)9.26 s
■情境导入
探究
v－t图像的理解与应用
观察图像，思考下列问题。
(1)坡的“陡”与“缓”与图线的“陡”与“缓”有什么联系？
(2)图线斜率绝对值越大，说明速度变化越______，加速度越______，如图中aOA______aBC；斜率为0，说明速度保持________，即加速度为______(如图中AB段)
(3)斜率为正，表示加速度的方向与正方向________(如图中OA段)。
斜率为负，表示加速度的方向与正方向________(如图中BC段)。
答案　(1)坡“陡”与图线“陡”均表示速度变化的快
坡“缓”与图线“缓”均表示速度变化的慢
(2)快　大　＞　不变　0
(3)相同　相反
■归纳拓展
1.由v－t图像计算或比较加速度
②如图中物体的加速度在减小。
2.由v－t图像看速度的变化
(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。
3.图像信息获取
(1)从图像中能看出每一时刻对应的瞬时速度：瞬时速度为正，说明物体沿选定的正方向运动，瞬时速度为负，说明物体沿与选定的正方向相反的方向运动。
(2)根据图线形状判断物体的运动性质，若图线平行于t轴，则表示物体做匀速运动。若图线与t轴不平行，则表示物体做变速运动，且图线倾斜程度越大，表示速度变化越快。
(3)截距：纵轴截距表示初始时刻物体的瞬时速度，横轴截距表示物体速度为零的时刻。
(4)图线交点：表示两物体的瞬时速度v相同。
(5)斜率：表示物体的加速度。
温馨提示　通过比较图线的“陡”、“缓”就可以比较加速度的大小。在同一个v－t图像中，图线“陡”的加速度较大，图线“缓”的加速度较小。
[例3] 物体沿一条东西方向的水平直线运动，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内与4～6 s内加速度方向相同
B.0～2 s内，加速度为6 m/s2
C.6～7 s内，做速度方向向西的加速运动
D.10～12 s内，做速度方向向东的加速运动
答案　C
[针对训练3] 如图是某物体做直线运动的速度图像，有关物体运动情况判断正确的是(　　)
A.前2 s的加速度大小为5 m/s2
B.2 s末运动方向改变
C.4 s末物体回到出发点
D.6～8 s做加速运动
答案　A
[例4] 光电计时器是一种常用的计时仪器，其结构如图甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示出物体的挡光时间。现在某滑块在斜面上滑行，先后通过光电门1和2，计时器显示的挡光时间分别为t1＝5×10－2 s，t2＝3×10－2 s，从光电门1到光电门2所经历的总时间Δt＝0.15 s，用分度值为1 mm的刻度尺测量滑块的长度为d，示数如图乙所示。实验中测得滑块的长度d为________ cm，滑块通过光电门1的速度v1为________ m/s，滑块通过光电门2的速度v2为________ m/s，滑块的加速度大小为________ m/s2。(最后两空结果保留3位有效数字)
探究
用光电门测加速度
答案　2.45　0.49　0.817　2.18
[针对训练4] 某同学为了测定气垫导轨上滑块的加速度(可视为恒定)，他在滑块上安装了宽度d＝2 cm的遮光条，如图所示。然后利用气垫导轨和数字计时器记录了遮光条通过第一个光电门所用的时间为Δt1＝0.1 s，通过第二个光电门所用的时间为Δt2＝0.05 s，遮光条从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为t＝2 s，则滑块的加速度大小为________ m/s2。
解析　设遮光条通过两光电门的速度分别为v1、v2，
答案　0.1
物理观念之运动观念
【题目示例】
如图所示为在研究汽车速度变化时所画出的示意图，若汽车原来的速度是v1，经过一小段时间Δt之后速度变为v2，在图中以原来的速度v1的箭头端为起点，以后来的速度v2的箭头端为终点，作出一个新的箭头，用它表示速度的变化量Δv。则以下说法中正确的是(　　)
A.图甲中汽车正在做加速运动，图乙中汽车正在做减速运动
B.速度的变化量Δv越大，表示加速度也越大
C.速度较小的汽车其加速度也较小，速度较大的汽车，其加速度也较大
D.汽车加速时，其加速度方向与Δv方向相同；汽车减速时，其加速度方向与Δv方向相反
【运动观念】
1.判断物体速度的大小变化，不必去管加速度大小，只需看加速度的方向与速度的方向是否相同。若加速度方向与速度的方向相同，则物体一定加速；若加速度方向与速度的方向相反，则物体一定减速。具体情况概括如下：
2.判断物体速度变化的快慢，只需看加速度的大小。物体的加速度大，则表明物体的速度变化较快；加速度小，则表明物体的速度变化较慢。
【题例解答】
解析　图甲中v2>v1即汽车速度在增大，所以图甲中汽车加速运动，在图乙中v2加速度反映的是物体速度变化的快慢，与物体速度的大小无直接关系，所以C错误；
答案　A
【题后感悟】
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，要根据加速度的方向与速度的方向的关系来判断。