沪科版必修一 1.4怎样描述速度变化的快慢 学案.doc

课堂互动三点剖析 一、加速度1.定义：加速度等于速度的改变跟发生这一改变所用时间的比值，用a表示.2.定义式：a=.式中v0表示物体在开始计时时刻的速度（初速度），vt表示经过一段时间t，末了时刻的速度（末速度），vt-v0表示在时间t内速度的改变. 上式也可以表示为：a=,v就是时间t内速度的变化量，若t1时刻的速度为v1，t2时刻的速度为v2，则经时间t=t2-t1，速度的改变量v=v2-v1，a=.v是矢量，有大小和方向.计算时：注意取正方向后再计算；速度变化量是末速度减初速度；结果是负值说明速度变化量的方向与所取正方向相反；若初速度和末速度不在同一直线上，应用矢量减法（在代数向量部分学习）来求.3.物理意义：加速度是描述速度变化快慢的物理量，即单位时间内速度变化量，也就是速度变化率，单位是“m/s2”或写成“ms-2”.注意区分速度单位“m/s”和加速度单位“m/s2”，不要混淆.4.加速度的方向：加速度是矢量，它的方向与速度改变量的方向相同.加速度的方向与速度的方向没有必然的联系，加速度的方向可能与速度的方向相同，也可能与速度的方向相反，还可能与速度的方向成任意角度，当质点做直线运动时，加速度的方向与速度的方向一定在同一直线上；若为匀加速直线运动，加速度的方向与速度的方向相同；若为匀减速直线运动，加速度的方向与速度的方向相反. 【例1】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0.02 s，求运动员踢球时的加速度. 解析：设足球初速度方向为正方向，足球的初速度v0=8 m/s，末速度方向跟正方向相反，因此末速度为vt=-12 m/s，速度变化所用时间为t=0.02 s.根据加速度的定义公式a=m/s2=-1000 m/s2负号表示加速度方向跟初速度方向相反.答案：-1000 m/s2温馨提示 速度、速度变化量和加速度都是矢量，在计算过程中要特别注意方向，即正、负号的选取.规定正方向后，跟正方向相同的量，取正号；相反的量，取负号. 二、速度与加速度的关系1.加速度与速度是两个不同的物理量，它们之间没有本质的联系.2.加速度不是增加的速度，速度的变化情况是v，而加速度是（v/t），可见两者是不同的.质点速度增量很大，但如果经历的时间很长，加速度的值仍可能很小.另外它们的单位也不同.加速度不是增加的速度，而是速度随时间的变化率.3.加速度和速度大小比较 速度很大的物体，其加速度不一定就很大，在平直轨道上匀速行驶的列车，其速度可达30 m/s，而加速度却为零. 加速度很大的物体其速度不一定就很大，如开炮瞬间炮弹的加速度能达到5103 m/s2，但其速度却为零.再如，百米竞赛中，运动员听到发令枪响后，立刻加速前冲，这一瞬间的速度仍为零，但存在不小的加速度. 速度为零时，加速度可以不为零；反之加速度为零时，速度也可以不为零. 速度增大时，加速度可以减小；加速度增大时，速度也可以减小.4.加速度和速度的方向比较 速度的方向就是物体运动的方向，加速度的方向总是与速度变化量（v）的方向相同.在直线运动中，加速度的方向可能跟速度方向相同，也可能跟速度方向相反.a与v0同方向时，若a减小，速度仍不断增大，只是后来增大的没有原先增大得快.此时，物体做的虽然是加速直线运动，但却不是匀加速直线运动，是加速度渐小的加速直线运动.当a与v0反方向时，若a增大，速度仍不断减小，只是物体速度减小得越来越快.此时，物体做的虽然是减速直线运动，但却不是匀减速直线运动，是加速度渐大的减速直线运动.【例2】关于速度和加速度的关系，下列说法中正确的是（ ）a.速度变化得越多，加速度就越大b.速度变化得越快，加速度就越大c.加速度方向保持不变，速度方向也保持不变d.加速度大小不断变小，速度大小也不断变小 解析：加速度a不反映速度变化量的大小，而是反映速度变化的快慢，即速度的变化率（）.越大，a越大，加速度a与v无直接关系，v大，a不一定大，如火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，可见a错误，b正确.加速度方向和速度方向可以相同，也可以相反，也可能加速度方向保持不变，速度方向改变，也可能速度方向保持不变，加速度方向改变，所以c错.若加速度不断变小，只要加速度和速度是同向的，速度就不断增大，所以d是错误的.答案：b温馨提示 速度和加速度的关系问题是高考中的一个热点.速度和加速度都是矢量，物体是做加速运动还是减速运动仅仅取决于物体加速度和速度的方向的关系.如果速度与加速度方向相同，物体做加速运动；如果速度与加速度方向相反，物体做减速运动；如果速度和加速度的方向不在同一直线上，物体将做曲线运动. 三、打点计时器1.电磁打点计时器 电磁打点计时器如图1-4-2所示，是一种使用低压、交流电源的计时仪器，工作电压46 v.图1-4-2 当给电磁打点计时器的线圈通电后，线圈产生磁场，放在线圈中的振片被磁化，振片的悬点为它的一个磁极.若在交流电的前半周期内，流过线圈的电流方向如图1-4-3所示，振片左端为n级，永久磁铁对振片的作用力向下；而在后半周期内，流过线圈的电流方向如图1-4-4所示，振片左端为s极，永久磁铁对振片的作用力向上，随着交变电流方向的周期性变化，振片也周期性地上下振动，所以振片的振动频率和交流电频率相同.图1-4-3图1-4-4 当振片向下运动时，振针就在复写纸下面的纸带上打下一个点.我国交流电的频率为50 hz，周期为s=0.02 s，所以电磁打点计时器每隔0.02 s打一次点. 当纸带在运动物体的拖动下向前移动时，振针就击打复写纸并在纸带上留下一列点迹，这些点记录了物体的运动时间.纸带上的点迹，相应地表示了物体在不同时刻的位置，研究纸带上点迹间的间隔，就可以了解运动物体在不同时间里发生的位移，从而了解物体的运动规律.2.电火花计时器 电火花计时器（如图1-4-5所示）是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示出点迹的计时仪器.使用时，墨粉纸盘套在纸盘轴上，并夹在两条纸带之间.当接通220 v的交流电源，按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴产生火花放电（图1-4-6所示），于是在运动的纸带1上打出一系列点迹.当电源频率为50 hz时，它的脉冲放电周期也是0.02 s，即每隔0.02 s打一个点.使用电火花计时器，可以大大地减小计时器通过纸带对物体运动的干扰，因为火花放电时不会给纸带带来阻力.另外注意电火花计时器直接使用220 v的交流电源，而电磁打点计时器则需要46 v的交流电源.图1-4-5图1-4-6【例3】电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，当电源的频率为50 hz时，振针每隔_s打一个点.现在用打点计时器测定物体的速度，当电源的频率低于50 hz时，如果仍按50 hz的时间间隔打一个点计算，则测出的速度值将比物体真实的速度值_. 解析：当交流电的频率为50 hz时，周期为0.02 s，打点计时器每隔0.02 s打一个点；当交流电的频率低于50 hz时，打点计时器打点的时间间隔将大于0.02 s，计算速度时如果仍按0.02 s计算，由=可知，公式中t偏小，将导致测出的速度大于真实值.答案：0.02 偏大各个击破类题演练 1 “神舟”五号飞船在离地面343 km的圆形轨道上运行十几圈，圆满完成任务后成功返回地面.若返回舱离地面4 km时会放出降落伞进行减速，速度方向竖直向下，大小为200 m/s，已知返回舱的质量为3103 kg，要使返回舱最安全着陆时时间至少为40 s，则飞船在该阶段加速度至少是多大？（取g=10 m/s2） 解析：返回舱接近地面时的速度接近零，根据加速度公式，加速度a= m/s2=-5 m/s2 所以返回舱在该阶段加速度至少是5 m/s，“-”号表示加速度与初速度方向相反. 本题是由加速度公式求加速度的题目.题目考查了加速度的量度式知识，解答过程中“-”号表示加速度的方向，要注意体会加速度的矢量性.本题的设计还体现了现代科技应用.答案：略变式提升 1 一物体以初速度1.5 m/s沿光滑斜面上滑，2 s末物体沿斜面下滑，速度大小为1 m/s，求物体的加速度. 解析：取物体的初速度方向为正，物体的末速度与初速度相反，为负值，所以加速度a=m/s2=-1.25 m/s2，负号表示加速度与初速度方向相反，即沿斜面向下.答案：-1.25 m/s2，负号表示加速度与初速度方向相反，即沿斜面向下.类题演练 2 下列说法正确的是（ ）a.加速度增大，速度一定增大 b.速度变化量越大，加速度就越大c.物体有加速度，速度就增加 d.物体速度很大，加速度可能为零 解析：加速度增大，表明物体速度变化加快，但不一定是加速，故a错.加速度大小取决于速度变化与时间的比值，并不只由速度变化量决定，故b错.物体有加速度，可能是加速运动，也可能是减速运动，也可能只改变速度方向，故c错.加速度为零，说明速度不变，但此时速度可以很大，故d正确.所以，正确选项为d.答案：d变式提升 2 v=vt-v0，v越大，表示的变化量越大，即速度改变得越快，对吗？为什么？学生甲：对.因为v大.当然变化得快.学生乙：不对.v大，如用了很长的时间，速度改变也不快.学生丙：我同意乙的看法.要比较速度改变的快慢，必须去找统一的标准比较.比如，比较物体匀速运动速度的大小，必须用单位时间做出统一标准去衡量，要比较速度改变的快慢，也必须找单位时间内的速度的改变量.试讨论三位学生谁的说法正确. 解析：丙同学说得正确.加速度是表示速度改变的快慢.而不是指速度变化的多少.只有用速度的变化和时间的比值，即单位时间内该量变化的数值（变化率）才能表示变化的快慢.加速度是表示速度改变快慢的物理量.它等于速度的改变跟发生这一改变所用时间的比值.速度的变化量和加速度也没有必然联系，加速度是速度的变化率，而不是速度变化的大小，速度的变化量不仅与加速度有关，还与时间有关.因此，根据加速度大小不能判断速度变化量的大小，反过来，根据速度变化量的大小也不能判断加速度的大小.答案：丙同学说得正确.类题演练 3 如图1-4-7所示的四条纸带，是某同学在练习使用打点计时器时得到的，纸带的左端先通过打点计时器，从点迹的分布情况可以判断纸带运动时的速度变化情况：纸带a做_运动.纸带b做_运动.纸带c做_运动.纸带d做_运动.图1-4-7 解析：a纸带，点迹间距离相等，是匀速直线运动. b纸带，点迹间距离相等，是匀速直线运动，点迹间距离比a纸带大，说明b纸带的速度大于a纸带的速度. c纸带，点迹间距离越来越大，是加速运动. d纸带，点迹间距离先变大，后变小，说明d纸带先加速运动，后减速运动.答案：加速 匀速 加速 先加速后减速变式提升 3 图1-4-8是某同学用打点计时器研究某物体运动规律时得到的一段纸带.根据图中的数据，计算物体在ab段、bc段、cd段和de段的平均速度大小，判断物体运动的性质.所使用的交流电源的频率为50 hz.图1-4-8 点拨：交流电源为50 hz，每打一次点的时间间隔为0.02 s，数出相邻计数点间的间隔个数，算出每段的时间，读出每段的距离，然后利用平均速度的公式=进行计算. 解析：由=可得=18 cm/s=0.18 m/s;=53 cm/s=0.53 m/s；=73 cm/