高中物理 1.4 怎样描述速度变化的快慢课件 沪科版必修1.ppt

第4课时怎样描述速度变化的快慢 图1 4 1 图1 4 2 图1 4 3 图1 4 4 图1 4 5 课前自主学习 一 加速度1 定义 物体的加速度等于物体 与完成这一变化所用时间t的 用a表示加速度 的速度 初速度 vt表示经过一段时间t 的速度 末速度 vt v0表示 3 物理意义 加速度是表示 的物理量 知识梳理 速度的变化 vt v0 比值 开始时刻 末了时刻 速度的改变 速度改变快慢 4 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 常用的单位还有cm s 2 或cm s2 5 加速度的性质 加速度不但有大小 而且有 在匀变速直线运动中 加速度的方向跟 的方向相同 6 a与v的方向关系 在直线运动中 如果速度增加 a与v的方向 如果速度减小 a与v的方向 米每二次方秒 方向 速度 的变化量 相同 相反 二 从v t图像看加速度1 v t图像不但反映了物体 随 变化的规律 通过v t图像 还能够知道物体的 时间 速度 加速度 图1 4 6 2 如图1 4 6所示 若质点运动的v t图像是一条倾斜的直线 求此质点的加速度的方法是 在图像上取任意两点e f 找出时刻t1 t2及对应的速度v1 v2 求出 t t2 t1 v v2 v1 则加速度 a 三 匀变速直线运动1 物体做 运动如果它的 大小和方向都不变的这种运动叫做匀变速直线运动 2 特点 均匀变化 大小 方向都不变四 打点计时器1 打点计时器的工作原理打点计时器是一种使用低压 电源的 仪器 工作电压在 v以下 它每隔 s打一次点 由于电源频率是 hz 因此纸带上的点就表示了和纸带相连的运动物体在不同时刻的 研究纸带上各点之间的间隔 就可以了解物体运动的情况 加速度 速度 加速度 交流 计时 10 50 0 02 位移 直线 2 构造如图1 4 7所示是电磁打点计时器和电火花打点计时器的结构图 要求能够了解各部件的名称及作用 图1 4 7 3 实验中需要注意的几个问题 开始释放小车时 应使小车 应该先 待打点计时器打点稳定后 再 小车另一端所挂的钩码个数要适当 避免加速度过大使纸带上打的点 或者加速度太小 使 选择一条理想的纸带 纸带上的 适当舍弃计数点密集的部分 要区别计时器打出的点与人为选取的计数点 一般在纸带上每隔四个点取一个计数点 即时间间隔为t 0 02 5s 0 1s 靠在打点计时器处 接通电源 释放小车 过少 打出 的点太密集 点迹清晰 4 用打点计时器测量瞬时速度在纸带上选取两个相近的点 测出位移 s和时间 t 则 是纸带在这段时间上的平均速度 时间越短 平均速度越接近于某一点的瞬时速度 因此当时间较短时 其平均速度可以表示 5 用图像表示速度物体的运动可以用图像描述 以 为纵轴 为横轴建立直角坐标系 来描述 的变化规律 瞬时速度 速度v 时间t 速度v随时间t 1 下列说法中正确的是 a 物体有加速度 速度就增加b 物体的速度变化越快 加速度就越大c 物体的速度变化量 v越大 加速度就越大d 物体运动的加速度等于零 则物体一定静止 基础自测 解析 物体有加速度时 速度可能增加 也可能减小 故a错 加速度是描述速度变化快慢的物理量 速度变化越快 则加速度越大 故选项b对 加速度等于速度变化量与所用时间的比值 速度变化大时 加速度不一定大 c错 加速度等于零时 物体可能静止 也可能匀速运动 d错 答案 b 2 物体a的加速度为3m s2 物体b的加速度为 5m s2 下列说法中 正确的是 a 物体a的加速度比物体b的加速度大b 物体b的速度变化比物体a的速度变化快c 物体a的速度一定在增加d 物体b的速度一定在减小答案 b 3 下列关于质点运动的速度和加速度的说法中不可能的是 a 速度变化很大 加速度很小b 速度变化很快 加速度很小c 速度向东 加速度向西d 速度向东 加速度向北答案 b 4 甲 乙两个物体在同一直线上做匀变速运动 已知甲的加速度比乙的加速度大 则下面的说法中正确的是 a 甲的速度一定比乙的速度大b 甲的速度变化量一定比乙的速度变化量大c 甲的速度变化一定比乙的速度变化快d 如果甲 乙两物体的速度变化量相同 则甲用的时间一定比乙多 答案 c 5 在使用电磁打点计时器时 a 每打完一列点就要切断电源b 不要移动圆形复写纸片的位置c 纸带一定要从两限位孔穿过 并且压在复写纸下面d 应先接通电源 再使纸带运动解析 每打完一列点就要切断电源 是为了防止线圈过热而损坏 圆形复写纸是套在定位轴上的 定位轴可以移动 每打完一列点后移动一下定位轴 以充分利用复写纸的各个部位 可保证打点清晰 限位孔也可以侧向移动 但在移动时要保证两限位孔纵向对齐 移动后把螺钉拧紧 故选a c d 答案 acd 6 一质点做直线运动的v t图像如图1 4 8所示 则 1 质点在0 1s内做 运动 速度变化量为 加速度为 2 质点在1 3s内做 图1 4 8 3 质点在3 4s内做 运动 速度变化量为 加速度为 4 质点在1 4s内做 运动 速度变化量为 加速度为 运动 速度变化量为 加速度为 解析 1 质点在0 1s内做匀加速直线运动速度变化量为 v1 4m s 0 4m s 2 在1 3s内做匀减速直线运动速度变化量 v2 0 4m s 4m s 3 在3 4s内做匀加速直线运动 速度变化量 v3 2m s 0 2m s 4 在1 4s内做匀加速度不变的匀变速直线运动速度变化量 v4 2m s 4m s 6m s答案 1 匀加速直线4m s4m s2 2 匀减速直线 4m s 2m s2 3 匀加速直线 2m s 2m s2 4 匀变速直线 6m s 2m s2 课堂互动探究 2 速度变化量 v v v0 式中v0表示物体开始计时时刻的速度 初速度 v表示经过一段时间 t时的速度 末速度 对加速度的理解 速度的变化量是矢量 既有大小 又有方向 v v v0不是代数运算 遵循矢量运算法则 平行四边形定则以后再讨论 只有当物体在同一直线上运动时 才能通过选取正方向 把矢量运算变为代数运算 3 加速度是矢量 加速度的方向始终与速度变化量的方向相同 如果速度增加 加速度的方向与速度方向相同 如果速度减小 加速度的方向与速度方向相反 因此 加速度的方向与速度方向无确定关系 4 加速度与速度 速度变化量的大小无直接关系 加速度大 速度不一定大 速度大 加速度也不一定大 速度变化量大 加速度也不一定大 加速度小 速度变化量也不一定小 例1 关于加速度 下列说法中正确的是 a 速度变化越大 加速度一定越大b 速度变化所用的时间越短 加速度一定越大c 速度变化越快 加速度一定越大d 速度为零 加速度一定为零 是由速度的变化量和发生这一变化所用的时间共同确定的 速度变化越大 所用时间不确定 加速度不一定越大 故选项a错误 速度变化所用时间越短 但速度的变化量大小未确定 也不能确定加速度一定越大 故选项b错误 加速度是描述速度变化快慢的物理量 速度变化越快 加速度一定越大 故选项c正确 速度为零 并不是速度的变化量为零 故加速度不一定为零 d选项错误 答案 c 题后反思 加速度a与速度v没有必然关系 与 v也无直接联系 v大 a不一定大 v大 a也不一定大 如 飞机飞行的速度v很大 a也可能等于零 列车由静止到高速行驶 其速度变化量很大 但经历时间也长 所以加速度并不大 关于加速度 下列说法正确的是 a 加速度是描述速度变化的物理量b 速度的变化率就是加速度c 加速度的方向总与速度的方向相同d 加速度的方向总与速度变化量的方向相同答案 bd 2 通常取初速度v0的方向为正方向 若 v大于零 说明物体做加速运动 反之做减速运动 v与v0同向时 v可能大于零 也可能小于零 v与v0反向时 设v0方向为正方向 则 v一定小于零 3 在计算加速度a时 其 或 号 只表示方向 不表示大小 求加速度的大小 方向 例2 某汽车做匀变速直线运动 10s内速度从5m s增加到25m s 求这个过程的加速度 如遇紧急情况刹车 2s内速度从25m s减为零 这个过程也是匀变速的 求其加速度 答案 2m s2 12 5m s2 负号表示与规定方向相反题后反思 要特别注意 加速度是矢量 既有大小 也有方向 解题时计算出加速度的值后 一定要说明加速度的方向 否则不全面 如图1 4 9所示 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 踢球时间为0 2s 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 20m s2b 20m s2c 100m s2d 100m s2 图1 4 9 解析 要求加速度需正确地求出速度变化量 v 而要求出 v 则必须注意初 末速度的正 负问题 设球飞来的方向为正方向 则v0 8m s vt 12m s所以 v vt v0 12m s 8m s 20m s答案 c 1 只要加速度方向与速度方向相同 就是加速直线运动 加速度大 说明速度增加得快 只要加速度方向与速度方向相反 就是减速直线运动 加速度大 说明速度减小得快 2 只要加速度不变 就是匀变速运动 即相等时间内速度变化量相同 此时平均加速度与瞬时加速度相等 加速运动 减速运动的判定 例3 一个质点做直线运动 原来v 0 a 0 s 0 从某时刻开始把加速度均匀减小 则 a 速度逐渐增大 直到加速度等于零为止b 速度逐渐减小 直到加速度等于零为止c 位移继续增大 直到加速度等于零为止d 位移继续增大 直到速度等于零为止解析 本题考查对基本概念的理解 并弄清不同的物理量间的关系 提高分析思维能力 由题意知 v a s均大于零 即它们的方向相同 都沿正方向 则a与v方向相同 v就增大 加速 尽管a是减小的 当a 0时 速度才不变 又v与s方向相同 s就继续增大 当v 0时 物体静止 s才不变 答案 ad 题后反思 判断物体是加速运动还是减速运动的方法有两个 第一 根据v t图像 看随着时间的增加 速度的大小如何变化 若越来越大 则加速 反之则减速 第二 根据加速度方向和速度方向间的关系 只要加速度方向与速度同向 加速二者反向减速 质点做加速度不断减小的加速直线运动时 则 a 速度v继续增大 直至加速度为零时为止b 速度v不断增加c 速度v不断减小 直至加速度为零时为止d 速度v不断减小答案 a 1 从v t图像看加速度通过速度 时间图像不但能够了解物体运动的速度随时间变化的情况 还能够知道物体的加速度 对v t图像的理解 图1 4 10 因此 从图线的倾斜程度 斜率 也可以判断加速度的大小 倾斜程度越大 加速度也越大 2 匀速直线运动的v t图像 如果物体运动的v t图像是一条平行于时间轴的直线 图1 4 11所示 则表示物体的速度不随时间变化 也就是说 它描述的是匀速直线运动 图1 4 11 由图像可知 匀速直线运动的v t图像的斜率为零 故匀速直线运动的加速度a 0 3 匀变速直线运动的v t图像 1 质点沿一条直线运动 如果加速度a保持不变 这样的运动叫匀变速直线运动 匀变速直线运动的v t图像是一条倾斜的直线 如图1 4 12所示 图1 4 13 图1 4 12 2 匀加速直线运动的v t图像是一条向上倾斜的直线 匀减速直线运动的v t图像是一条向下倾斜的直线 分别如图1 4 13 和 所示 图1 4 14 例4 甲 乙两物体从同一地点向同一方向运动 其速度一时间图像如图1 4 14所示 试问 1 图中ac cd ad段图线各表示什么运动 2 t 2s 甲 乙的加速度各是多少 3 在什么时刻两物体的速度相同 解析 1 ac表示匀加速直线运动 cd表示匀减速直线运动 ad表示匀速直线运动 3 第2s末 第8s末两个时刻 甲 乙两物体的速度相同 大小均是2m s 方向均与规定的正方向相同 答案 1 匀加速直线匀减速直线匀速直线 2 01m s2 3 2s和8s 题后反思 1 图线的斜率大小表示加速度的大小 斜率绝对值越大 说明加速度越大 斜率为零 说明加速度为零 即速度保持不变 2 斜率的正负表示加速度方向 斜率为正 表示加速度方向与正方向相同 斜率为负 表示加速度方向与正方向相反 3 根据v t图像可以确定的是 1 运动物体初速度的大小v0 即图像中纵轴截距 2 判断是加速运动 还是减速运动 4 确定运动物体在某时刻的速度或运动物体达到某速度所需要的时间 质点做直线运动的v t图像如图1 4 15所示 质点在0 t1时间内速度 加速度如何变化 t1 t2时间内质点的速度 加速度分别是多少 图1 4 15 解析 由题图可知 0 t1时间内 质点的速度逐渐增大 但不是匀变速直线运动 图像上任一点的切线的斜率等于该时刻的加速度 由图知 切线的斜率越来越小 即加速度逐渐减小 在t1 t2时间内 质点的速度v1保持恒定 加速度为零 答案 见解析 例5 某实验小组在用打点计时器研究匀变速直线运动规律的实验中 得到一条纸带如图1 4 16所示 a b c d e f g为计数点 相邻计数点间时间间隔为0 10s 利用刻度尺已经测量得到s1 1 20cm s2 1 60cm s3 1 98cm s4 2 38cm s5 2 79cm s6 3 18cm 加速度的求解方法 图1 4 16 1 根据给出的实验数据 判断该实验小组使用的刻度尺的最小刻度是什么 2 计算运动物体在b c d e f各点的瞬时速度 3 在图1 4 17中作出v t图像 并由图像求物体的加速度 图1 4 17 解析 1 因为给出的测量长度的数据都是以厘米为单位 小数点后保留两位有效数字 即精确到了毫米 最后的一位是估读出来的 所以刻度尺的最小刻度是毫米 2 某一点的瞬时速度等于相邻两点间的平均速度 根据平均速度的定义可以求得 vb 14cm s vc 17 9cm s vd 21 8cm s ve 25 85cm s vf 29 85cm s 3 根据上一问计算出来的速度 在坐标系中可确定5个不同时刻的对应速度