2021-2022学年沪科版（2019）必修第一册 1.4 第1课时 怎样描述速度变化的快慢 课件（48张PPT）

1.4.1　怎样描述速度变化的快慢
学习目标
思维导图
1.理解加速度的概念,掌握速度、速度的变化、速度变化率的区别。(物理观念)
2.能根据速度和加速度的方向关系判断物体的运动情况。(科学思维)
3.能利用v-t图像判断和计算加速度的大小。(科学思维)
必备知识
一、什么是加速度
1.定义:在物理学中,把物体的速度的变化跟发生这一变化所用时间的比,叫加速度。
2.意义:加速度是描述物体运动速度变化的快慢的物理量。
4.在国际单位制中,加速度的单位是米每二次方秒。
5.方向:加速度的方向始终跟物体运动速度变化(vt-v0)的方向相同。
6.加速度方向与速度的关系:
如果末速度大于初速度(vt-v0>0),加速度方向与初速度方向相同,反之相反。
7.v-t图像:v-t图像的斜率( )反映了加速度的大小。
二、匀变速直线运动
物体做直线运动时,如果它的加速度大小、方向都不变,这种运动就叫匀变速直线运动。
自我检测
1.正误辨析
(1)加速度是表示物体运动快慢的物理量。(　　)
答案 ×
(2)物体速度变化越大,加速度越大。(　　)
答案 ×
(3)物体A的加速度为2 m/s2,物体B的加速度为-3 m/s2,则A的加速度大于B的加速度。(　　)
答案 ×
(4)物体的加速度大小是2 m/s2,则该物体是做加速运动。(　　)
答案 ×
(5)在同一v-t图像中,图线倾角越大,对应物体的加速度越大。(　　)
答案 √
2.一辆汽车开始刹车时的速度为10 m/s,经5 s停止运动,则汽车的加速度为
　　　　 m/s2。?
答案 -2
情境探究
下表列出了三种车辆起步后的速度变化情况。
比较项
初速度
时间
末速度
自行车
0
5 s
14 m/s
小型轿车
0
20 s
30 m/s
旅客列车
0
100 s
40 m/s
(1)哪种车辆速度变化最大?哪种车辆速度增加得最快?
(2)三种车辆的加速度分别为多大?
要点提示 (1)旅客列车速度变化最大,自行车速度增加得最快。
(2)三种车辆的加速度大小分别是
关键能力
1.对加速度的理解
(1)加速度是表示速度变化快慢的物理量,加速度越大,速度变化越快,加速度越小,速度变化越慢。
(2)a= 是加速度的定义式,不能说a与vt-v0成正比,与t成反比,速度的变化vt-v0大,加速度a不一定大,比如列车由静止到高速行驶,速度的变化很大,但经历的时间也长,所以加速度并不大。
(3)速度v0大,速度变化vt-v0不一定大,比如匀速飞行的飞机速度很大,速度的变化vt-v0为零,加速度a等于零。速度v0小,加速度a不一定小,比如射击瞬间的子弹。所以v0、vt-v0、a大小无直接关系。
2.加速度的计算
(1)规定速度的正方向,一般规定初速度v0的方向为正方向。
(2)判断vt的方向与正方向的关系,vt的方向与正方向相同,vt取正值;vt的方向与正方向相反,vt取负值,最后由矢量式Δv=vt-v0得到速度的变化量。
(3)找出发生Δv所需时间Δt。
(4)由a= 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。
探究应用
例1关于小汽车的运动,下列说法不可能的是(　　)
A.小汽车在某一时刻速度很大,而加速度为零
B.小汽车在某一时刻速度为零,而加速度不为零
C.小汽车在某一段时间,速度变化量很大而加速度较小
D.小汽车加速度很大,而速度变化得很慢
解析 小汽车在刚启动时,速度为零,加速度不为零,B可能。小汽车高速且匀速行驶时,速度很大,而加速度为零,A可能。在较长的时间内,小汽车加速度较小,速度变化量也可以很大,C可能。加速度是表示速度变化快慢的物理量,加速度大,速度变化一定快,D不可能。
答案 D
规律方法 1.对于速度和加速度的理解,常有以下易错点:
(1)误认为速度越大,加速度越大,速度为零时没有加速度。
(2)误认为速度变化大,加速度越大,而忘记考虑时间。
(3)忽略速度还有方向,误认为速度大小不变就没有加速度。
(4)误认为加速度与速度同样变化。
2.速度和加速度的大小无直接关系。速度大,加速度不一定大,加速度大,速度也不一定大;加速度为零,速度可以不为零,速度为零,加速度也可以不为零。
3.速度和加速度的方向无直接关系。加速度与速度的方向可能相同或相反,甚至两者的方向不在一条直线上。
变式训练1(2020江西南昌安义中学期末)一物体在做匀变速直线运动,已知加速度的大小为4 m/s2,则下列说法正确的是(　　)
A.物体的末速度一定是初速度的4倍
B.任意1 s内速度均增大4 m/s
C.某1 s的末速度可能比前1 s的末速度小4 m/s
D.某1 s的平均速度一定比前1 s的平均速度大4 m/s
解析 物体可能做匀加速运动,也有可能做匀减速运动。加速度大小为4 m/s2。由加速度的物理意义可知每1 s速度变化(增加或减少)4 m/s,所以A、B、D错误,C正确。
答案 C
例2一足球以8 m/s的速度飞来,运动员把它以12 m/s的速度反向踢出,踢球时间为0.2 s,设球飞来的方向为正方向,则足球在这段时间内的加速度是(　　)
A.-100 m/s2
B.100 m/s2
C.20 m/s2
D.-20 m/s2
解析 由题意知v0=8 m/s,v1=-12 m/s,根据加速度的定义式得
相反,选项B、C、D错误,A正确。
答案 A
变式训练2(多选)物体做匀变速直线运动,某时刻速度为5 m/s,经2 s速度的大小变为11 m/s,则物体的加速度大小可能是(　　)
A.3 m/s2 B.6 m/s2
C.8 m/s2 D.16 m/s2
答案 AC
情境探究
大街上,车辆如梭,有加速的,有减速的,有来有往。
(1)汽车做加速运动时,加速度的方向有什么特点?减速时呢?
(2)汽车的加速度越大(或越小),对汽车的速度变化有什么影响?
要点提示 (1)汽车做加速运动时,加速度方向与速度方向相同;汽车做减速运动时,加速度方向与速度方向相反。
(2)汽车的加速度越大,汽车速度变化得越快;汽车的加速度越小,汽车速度变化得越慢。
关键能力
1.加速度的大小决定了速度变化的快慢
加速度大,其速度变化一定快;加速度小,其速度变化一定慢。加速度增大,则速度变化得越来越快,加速度减小,则速度变化得越来越慢,如图所示。
(1)
(2)
2.加速度的方向决定了物体的运动性质
(1)加速度方向与速度方向相同时,物体做加速直线运动。两种情况如图a、图b。
(2)加速度方向与速度方向相反时,物体做减速直线运动。两种情况如图c、图d。
探究应用
例3一个质点做速度方向不变的直线运动,在此过程中(　　)
A.若加速度和速度同向,当加速度逐渐减小到零时,速度达到最小值
B.若加速度和速度同向,当加速度逐渐减小到零时,速度达到最大值
C.若加速度和速度同向,当加速度逐渐减小到零时,位移将不再增大
D.若加速度和速度反向,当加速度逐渐减小到零时,位移达到最小值
解析 若加速度和速度同向,当加速度逐渐减小到零时,速度达到最大值,位移继续增大,选项A、C错误,选项B正确;若加速度和速度反向,当加速度逐渐减小到零时,速度达到最小值,位移继续增大,选项D错误。
答案 B
规律方法 (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3(多选)下列说法中可能的是(　　)
A.物体的速度增大而加速度减小
B.物体的速度减小而加速度增大
C.物体的加速度增大而速度保持不变
D.物体的速度增大而加速度为0
解析 当加速度与速度同向时,物体做加速运动,即使加速度减小,速度仍增大;当加速度与速度反向时,物体做减速运动,即使加速度增大,速度仍减小,选项A、B正确;加速度是描述速度变化快慢的物理量,加速度增大,则速度变化越来越快,不可能保持不变,选项C错误;物体的速度增大,则必然存在加速度,选项D错误。
答案 AB
情境探究
如图所示是甲、乙两个质点的v-t图像。
(1)根据图中数据求出它们的加速度的大小;
(2)试说明v-t图像中图线的“陡”和“缓”与加速度有什么关系?
(2)由(1)知甲的加速度大于乙的加速度,由图像可以直观地看出,甲的图线比乙的图线“陡”,所以通过比较图线的“陡”和“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。
关键能力
由v-t图像计算或比较加速度
2.v-t图线为倾斜直线时,表示斜率不变,物体加速度不变,倾斜程度越大,加速度越大,如图甲所示,a的加速度比b的加速度大;
3.v-t图像为曲线时,则切线的斜率表示加速度,如图乙所示,切线斜率变小,加速度变小。
4.图甲中图线a、b斜率为正,代表a>0。
图丙中图线c、d斜率为负,代表a<0。
图丙中图线d在0~t0内,v>0,a<0,物体做减速运动;在t>t0时,v<0,a<0,物体做加速运动。
要点笔记 (1)v-t图像不是物体的运动轨迹。
(2)物体v-t图像的斜率为正时,物体不一定做加速运动,斜率为负时,物体不一定做减速运动。
探究应用
例4某物体沿直线运动,其v-t图像如图所示。
(1)物体在0~1 s内,1~3 s内,3~5 s内,5~6 s内的加速度大小分别为　　　　,　　　　,　　　　,　　　　。?
(2)下列说法正确的是　　　　。?
A.第1 s内和第2 s内物体的速度方向相反
B.第1 s内和第2 s内物体的加速度方向相反
C.第4 s内物体的速度方向和加速度方向相反
D.第3 s末物体的加速度为零
(2)第1 s内、第2 s内纵坐标为正,速度均为正向,A错误;根据斜率的正负,第1 s内加速度为正向,第2 s内加速度为负向,B正确;第4 s内速度为负向,加速度为负向,C错误;第3 s末物体的加速度为-1 m/s2,D错误。
答案 (1)2 m/s2　-1 m/s2　-1 m/s2　2 m/s2　(2)B
规律方法 应用v-t图像分析物体运动的方法
变式训练4如图是做直线运动的某质点的v-t图像,请分析:
(1)质点在图中各段时间内分别做什么运动?
(2)在0~4 s、8~10 s、10~12 s内质点的加速度各是多少?
解析 (1)在0~4 s内质点的速度不断增大,且方向始终沿正方向,则质点做正向加速直线运动;在4~8 s内,质点的速度始终为10 m/s,则质点做正向匀速直线运动;在8~10 s内,质点的速度不断减小,且方向始终为正,则质点做正向减速直线运动;在10~12 s内,质点的速度不断增大,且方向始终为负,则质点做负向加速直线运动。
答案 见解析
情境探究
汽车刹车可近似为匀变速直线运动,那么在汽车刹车时,什么改变?什么不变?
要点提示 速度改变,加速度不变。
关键能力
1.匀变速直线运动
加速度保持不变的直线运动。
2.匀变速直线运动的特点
(1)加速度a恒定不变;
(2)v-t图像是一条倾斜直线,如图所示。
探究应用
例5(多选)关于匀变速直线运动,下列说法正确的是(　　)
A.匀变速直线运动的加速度恒定不变
B.相邻的相同时间间隔内的位移相等
C.在任意相等的时间t内的速度的变化Δv都相等
D.速度与运动时间成正比
解析 匀变速直线运动的加速度a不变,故选项A正确;由a= 知,由于a不变,在任意相等时间t内Δv都相同,则在相邻的相同时间间隔内,速度逐渐变大或变小,位移不相等,选项B错误,C正确;如果为匀减速直线运动,速度与运动时间不成正比,选项D错误。
答案 AC
变式训练5对于做匀变速直线运动的物体,下列说法正确的是(　　)
A.若加速度方向和速度方向相同,即使加速度很小,物体的速度还是要增大的
B.若加速度方向和速度方向相反,物体的速度可能一直增大
C.不管加速度方向和速度方向的关系怎样,物体的速度都是增大的
D.因为物体做匀变速直线运动,所以它的加速度是均匀变化的
解析 若加速度方向和速度方向相同,则物体做加速运动,速度增大,选项A正确;若加速度方向和速度方向相反,则物体做减速运动,选项B、C错误;匀变速直线运动的加速度是不变的,选项D错误。
答案 A
1.(2020安徽合肥九中月考)关于质点的运动,下列说法正确的是(　　)
A.质点运动的加速度为零,则速度一定为零,速度变化也为零
B.加速度越大,质点速度变化得越快
C.质点某时刻的加速度不为零,则该时刻的速度一定不为零
D.质点运动的速度变大,则加速度一定变大
答案 B
2.沪杭高铁是连接上海和杭州的现代化高速铁路。沪杭高速列车在一次试运行中由A站开往B站,A、B车站间的铁路为直线。技术人员乘此列车从A车站出发,列车从静止匀加速到80 m/s,时间用了250 s,然后匀速运动了10 min后,列车做匀减速运动,经过300 s后刚好停在B车站。求此高速列车加速、减速时的加速度大小。
负号表示加速度方向与规定的速度方向相反,即大小为0.27 m/s2。
答案 0.32 m/s2　0.27 m/s2c