高中物理教科版 (2019)必修 第一册5 速度变化的快慢与方向——加速度教学设计
展开【教学目标】
1.知识与技能
(1)理解加速度的概念,知道加速度是表示速度变化快慢的物理量。知道它的定义、公式、符号和单位,能用加速度公式进行定量计算。
(2)知道加速度是矢量。知道加速度与速度、速度变化量的区别和联系,会根据加速度与速度的方向关系判断物体是加速运动还是减速运动。
(3)初步了解加速度的测量方法。
(4)理解匀变速直线运动的含义,能从匀变速直线运动的图像理解加速度的意义。
2.过程与方法
(1)将生活中的实际上升到物理概念,理解物理与生活的联系,初步了解如何描述运动。通过事例,引出生活中物体运动的速度存在加速和减速的现实,提出了描述物体运动速度变化的快慢,引入了加速度的必要性,激发学生学习的兴趣。
(2)帮助学生学会分析数据,归纳总结得出加速度。
(3)教学中从速度—时间图像的角度看物体的加速度,主要引导学生看倾斜直线的“陡度”(即斜率),让学生在实践中学会应用数据求加速度。
3.情感态度与价值观
(1)利用生活实例激发学生的求知欲,激励其探索精神。
(2)理解加速度的意义,培养学生区分事物的能力及学生的抽象思维能力。
(3)通过加速度的教学引导学生从现实的生活经历与体验出发,激发学生的学习兴趣。
【教学重难点】
教学重点:
(1)加速度的概念及物理意义;
(2)区别速度、加速度、速度变化量。
(3)掌握用图像描述加速度的方法。
教学难点:
(1)理解加速度的概念,树立变化率的思想。
(2)加速度方向的理解。
(3)利用图像来分析加速度的相关问题。
【教学过程】
一、导入新课
不同的物体运动快慢往往不同,只用速度的大小或速度变化大小,能准确的描述物体的运动吗?
出示图片:火车和汽车
设置问题:火车内速度
汽车内速度
教师总结:它们的速度都达到了,速度的变化都是从0达到。但是由于所用时间不同,显然运动情况不同,这两种情形的本质区别是“速度变化的快慢”不同,要想描述物体速度变化的“快慢”需要引入新的物理量——加速度。
二、讲授新课
(一)加速度
思考讨论:两个物体速度变化相同,所用时间短的当然速度变化得快。如果两个物体速度变化不同,所用时间也不同,怎样比较它们速度变化的快慢呢?
教师总结:比较位置变化的快慢,用位移除以时间。同理,要比较速度变化的快慢,也可以用速度的变化量除以时间来表示速度变化的快慢。
1.加速度:物理学中把速度的变化量与发生这一变化所用时间之比,叫作加速度。
通常用??表示。
2.加速度是描述速度变化快慢即速度的变化率。
3.定义式:
??___加速度;
___速度在时间内的变化量;
___初速度
___末速度
4.在国际单位制中,加速度的单位是米每二次方秒;符号是或
5.矢量性:加速度是矢量,它既有大小,也有方向。
思考讨论1:速度大,加速度一定大吗?请举例说明。
速度大,加速度不一定大。
速度大:表示物体运动得快,位置变化快。
加速度大:表示单位时间内速度的变化量大
例如:在高速公路上以匀速行驶的汽车,汽车速度较大,但加速度为零。
出示图片:高速行驶的汽车
匀速行驶:
速度大小无变化
思考讨论2:速度变化量大,则加速度一定大?
速度变化量大:表示初速度与末速度的差值大,即:大。加速度表示大,所以速度变化量大,加速度不一定大。
思考讨论3:加速度大,而速度小,有可能吗?
有可能,例如车启动时加速度可以很大,若时间较短,速度可能比较小。
总结:速度v、速度变化量和加速度三者之间无必然联系,??只与整体有关。
典型例题
例1:下列关于加速度的说法中正确的是( )
A.速度越大,加速度一定越大;
B.速度为零,加速度一定为零
C.速度变化越快,加速度一定越大
D.速度变化越大,加速度一定越大
答案:C
【解析】本题考查了加速度的知识点,意在考查学生的理解能力。
速度大,速度变化不一定快,则加速度不一定大,选项A错误;
速度为零时,物体的加速度不一定为零,如自由落体运动开始下落点的位置,选项B错误;
由加速度的定义式可知,速度变化越快,加速度一定越大,选项C正确;速度变化越大,如果时间很长,
则加速度不一定越大,选项D错误.综上本题选C。
思考讨论:物体有加速度时,速度就增大,这种说法对吗?
这种说法不正确,有加速度时,速度可能增加也可能减小,这主要看速度方向和加速度方向之间的关系。
现在我们就来讨论比较简单的做直线运动的物体加速度的方向。
(二)加速度的方向
1.加速直线运动
如图加速度??的方向与初速度的方向相同此时大于小车做加速直线运动。速度变化量的方向与加速度的方向相同
2.减速直线运动
如图加速度??的方向与初速度的方向相反此时小于此时小车做减速直线运动。
典型例题
例2:关于速度、速度改变量、加速度,下列说法正确的是( )
??.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,甚至可能为零
C.加速度为正,运动物体的速度一定增加
D.物体做加速直线运动,但加速度可能减小
答案:BD
【解析】根据可知加速度??由速度的变化量和速度发生改变所需要的时间共同决定,虽然大,但更大时,??可以很小,故??错误;
根据可知物体的加速度就是速度的变化率,与物体的速度的大小无关,所以即使物体的速度很大,但速度的变化率很小,其加速度也很小,若保持匀速,则加速度为零,故B正确;
当加速度与速度方向相同时,物体的速度增加,当加速度与速度方向相反时,物体的速度减小,与加速度的正负无关,故C错误;
当加速度与速度方向相同时,物体的速度增加,但当速度的变化率在减小时,加速度在减小,故D正确;故选BD。
总结:在变速直线运动中,??与的方向相同则加速,??与的方向相反则做减速直线运动,与加速度的正负无关。加速度的方向与初速度、末速度的方向没有任何关系;但是,加速度的方向与速度变化量的方向总是一致的。
3.加速度的增减与速度增减的关系
(1)在直线运动中若??与v方向相同,表示是加速运动;
①当??增大时,表示物体速度增加得越来越快;
②当??减小时,表示物体速度增加得越来越慢;
③当??不变时,表示物体速度匀速增加;
总结:只要??与v方向相同,不论??是变大还是变小或是不变,v一定增大。
(2)在直线运动中若??与v方向相反,表示是减速运动
①当??增大时,表示物体速度减小得越来越快
②当??减小时,表示物体速度减小得越来越慢
③当??不变时,表示物体速度匀速减小
总结:只要??与v方向相反,不论??是变大还是变小或是不变,v一定减小
思考讨论:日常生活中一般只有笼统的“快”和“慢”,这里有时指的是速度,有时模模糊糊地指的是加速度。你能分别举出这样的例子吗?
参考答案:你看我开车多快,时速表都指示180了。(指速度)
“一挂高档,—踩油门,忽的一下,时速表就从20变到40”表达了一种对加速度的模模糊糊的认识。因为“忽的一下”说明他考虑到了时间在其中的作用,可认为是加速度。
(三)加速度的测量方法
1.用打点计时器测加速度
用打点计时器在纸带上打出一系列点迹,求得了两个不同时刻和的速度和,则加速用公式即可求出加速度。
2.用光电门测加速度
在相近的位置固定两个光电门,分别测量出小车通过这两个光电门时的瞬时速度和,以及在两个光电门间的运动时间,则这段时间内有,只要两个光电门距离足够小,则足够短,就可以认为小车在这段时间内保持以这个加速度运动。
(四)从图像看加速度
思考讨论:由图像能知道物体的加速度吗?
如图:小三角形水平的直角边代表时间间隔,竖直直角边代表速度的变化量。
与的比为加速度,其比值为该直线的斜率
图像的斜率就是加速度
A物体的加速度为___________
B物体的加速度为___________。
答案:
越靠近纵轴斜率越大,即加速度越大。
A的加速度大于B的加速度
例3:如图的图像,请说出A、B、C图像的加速度的大小和方向。
、与规定的正方向相同,与规定的正方向相反
总结:图线的斜率表示加速度,图线的倾斜程度反映加速度的大小;
斜率为正,表示加速度与所设正方向相同;
斜率为负,表示加速度方向与所设正方向相反;
三、主题探究,突破重点
(一)主题一:加速度
【问题探究】
探究点:2018年元旦前夕,石家庄至济南高铁正式开通运营,两地旅行时间从原来最快约4个小时缩短到约2个小时,标志着我国“四纵四横”高铁网中的“四横”完美收官。
下列三种车辆起步后,经不同的时间达到了不同的速度。
(1)哪种列车速度变化大?
(2)哪种列车速度增加得快?请说明原因。
(3)“速度(v)大”“速度变化()大”和“速度变化得快”的意义相同吗?
(4)物体的速度很大,加速度一定很大吗?
(5)物体的速度变化大,加速度一定很大吗?
(6)物体的速度变化快,加速度一定很大吗?
提示:(1)K字头快车速度变化大.
(2)G字头动车速度增加得快,因为:
G字头动车内速度增加
T字头特快车内速度增加
K字头快车内速度增加
,所以G字头动车速度增加得快。
(3)“速度(v)大”“速度变化()大”和“速度变化得快”的意义不同.
(4)速度v大表示物体运动得快,加速度a不一定大,如飞机匀速飞行时的速度很大,a却等于零;v小,a也不一定小,如射击时火药爆炸瞬间,子弹的速度v可以看作零,这时加速度a却很大。
(5)速度变化大,即大,加速度a却不一定大,如列车由静止到高速行驶,其速度变化量很大,但经历的时间也很长,所以加速度并不大。
(6)速度变化得快,表示单位时间内速度变化大,即加速度大.
探究总结
1.速度v、速度变化量和加速度a的比较
2.速度v、速度变化量和加速度a的关系
(1)速度的变化量与速度的大小v无必然的联系。
(2)加速度的大小与速度的大小及速度变化量的大小都无必然联系。
知识链接:物体的速度为0,加速度不一定为0。
百米赛跑的运动员起跑瞬间,速度为0,但是速度变化得快,加速度不为0。
典例示范
例1关于速度、速度的变化量、加速度,下列说法正确的是( )
A.物体运动时,速度的变化量越大,它的加速度一定越大
B.速度很大的物体,其加速度不可能为零
C.某时刻物体的速度为零,其加速度不可能很大
D.加速度方向一定与速度变化量的方向相同
解析:根据加速度的定义式,如果物体的速度变化大,但所需时间更长的话,物体速度的变化率可能很小,则加速度就会很小,A错误;运动物体的速度很大,其加速度可能为零,例如匀速直线运动,B错误;运动物体的速度为零,其加速度可能很大,如刚开始发射的火箭,C错误;根据加速度的定义式,可以知道a与方向相同,D正确.
答案:D
例2:(1)高速列车过桥后沿平直铁路匀加速行驶,经速度从提高到,求列车加速度的大小。
(2)沿光滑水平地面以运动的小球,匀速运动后垂直撞到墙上,撞墙后以原速率大小反弹,与墙壁接触时间为,求小球与墙壁相碰过程中加速度的大小。
解析:
规定以初速度方向为正方向,则
(1)对列车,,,则
。
(2)对小球,,球与墙相作用的时间,则
。
答案:(1)(2);方向与初速度方向相反
知识链接:计算加速度的步骤
(1)直线运动中一般规定初速度的方向为正方向。
(2)根据,求得。
(3)找到发生对应的时间。
(4)应用计算加速度,并对a正负的含义做出说明。
主题二:加速度方向与速度方向的关系
问题探究
探究点:山东菏泽城区新增的100辆新能源公交车全部投入使用,6条公交线路完成开通。
某公交车出站时的加速度是,进站时的加速度也是,进站和出站时的加速度大小是相等的。
(1)出站时速度怎样变化?
(2)进站时速度又是怎样变化的呢?
(3)进站和出站时速度的变化情况一样吗?
(4)加速度的方向与速度改变量的方向有什么关系?
(5)若物体的加速度逐渐减小,速度一定减小吗?若物体的加速度逐渐增大,速度一定增大吗?
提示:(1)汽车出站时速度增大。
(2)进站时速度减小。
(3)出站时的加速度和进站时的加速度虽然大小相等,但是汽车速度的变化情况是相反的。
(4)加速度的方向与速度改变量的方向相同。
(5)不一定。若加速度a与初速度同向,则物体做加速直线运动,这时若a逐渐减小,只是说明v增加得慢了;若加速度a与初速度反向,则物体做减速直线运动,这时若a逐渐增大,只是说明v减小得快了。
知识链接:
物体运动性质的四种情况
(1)a、v都为正或都为负时,物体做加速直线运动。
(2)a、v一正一负时,物体做减速直线运动。
探究总结
1.物体做加速运动或减速运动的判断
根据a、方向间的关系判断:a、同向,做加速运动;a、反向,做减速运动.具体情况概括如下:
(1)a、同向,v增大(加速运动)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a不变,v均匀增大,a增大,v增加变快,a减小,v增加变慢))
(2)a、反向,v减小(减速运动)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a不变,v均匀减小,a增加,v减小变快,a减小,v减小变慢))
2.“加速度”的几个不一定
(1)物体的速度大,其加速度不一定大。
(2)物体的速度变化大,其加速度不一定大。
(3)物体的速度为0时,其加速度也不一定为0。
例如:机车启动时,速度等于0,如果加速度也为0,那么机车将无法启动。
(4)物体的加速度不断减小,物体的速度不一定减小。
(5)物体的加速度不断增大,物体的速度不一定增大。
(6)物体的速度大小不变,物体的加速度不一定为0。
(7)物体的加速度方向不一定总是与速度的方向相同或相反。
物体的加速度与物体速度变化的方向一致,与速度方向无关。
典例示范
例3:一物体的初速度为,加速度为,它表示( )
A.物体的加速度方向与速度方向相同,而物体的速度在减小
B.物体的加速度方向与速度方向相同,而物体的速度在增大
C.物体的加速度方向与速度方向相反,而物体的速度在减小
D.物体的加速度方向与速度方向相反,而物体的速度在增大
解析:物体的初速度为正值,表明速度方向与规定正方向同向,加速度为负值,表明加速度方向与规定的正方向相反,因此,加速度方向与速度方向相反,物体做减速运动,C选项正确。
答案:C
知识链接:
只要加速度方向和速度方向相同,就是加速;加速度方向和速度方向相反,就是减速。这与加速度的变化和加速度的正、负无关。
主题三:从图像看加速度
问题探究
探究点
如图所示是甲、乙两个质点的速度—时间图像。
(1)试求出甲、乙两质点的加速度。
(2)试说明图像中图线的“陡”和“缓”与加速度有什么关系?
提示:(1)
(2)由第(1)问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”“缓”就可以比较加速度的大小。在同一个图像中,图线“陡”的加速度较大。
探究总结
1.图像的斜率大小表示加速度大小:如图所示的图像中,图线的倾斜程度(斜率)表示物体的加速度.斜率越大,加速度越大;斜率越小,加速度越小;斜率为零,加速度为零,即速度保持不变。
2.斜率的正负表示加速度的方向:斜率为正,表示加速度的方向与初速度方向相同;斜率为负,表示加速度的方向与初速度方向相反。
知识链接:
根据图像判断技巧:根据图像,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.解答本题要把握以下四点:
(1)运动的方向看速度的正负;
(2)运动的快慢看速度的大小;
(3)速度大小的比较看同一时刻纵坐标的大小;
(4)加速度的大小看图线的斜率.
典例示范
例4
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两物体的运动方向一定相反
B.内A比B物体运动得快
C.时,A、B两物体的速度相同
D.A物体的加速度比B物体的加速度大
解析:A错:两物体的速度都为正值,所以运动方向相同。B错:内,B的速度大,B运动得快,内,A的速度大,A运动得快。C对:时,A、B两物体的速度都为,所以两物体的速度相同。D错:从图像上可以看出,B的斜率比A的斜率大,所以B的加速度大于A的加速度。
答案:C
易错提醒
根据图像判断物体运动的两个易错点
(1)误认为图线斜向上物体就做加速运动.如图所示,物体做减速运动。
(2)误认为跨过t轴的倾斜直线前后两段加速度大小相等方向相反。如图所示,和物体加速度大小相等方向相同。
四、课堂练习
1.位移是描述物体_______变化的物理量,加速度是描述物体_________快慢的物理量。
答案:位置;速度变化
2.做匀加速运动的火车,在内速度从增加到,
则火车的加速度大小为______;汽车紧急刹车时做匀减速运动,在内速度从减小到零,则汽车的加速度的大小为______。
答案:0.255
3.下列说法中正确的是( )
A.加速度就是增加的速度
B.加速度反映了速度变化的快慢
C.加速度反映了速度变化的大小
D.速度越小,加速度就越小
答案:B
4.关于速度和加速度的关系,下列说法中正确的是( )
A.加速度大的物体,速度一定大
B.由可知:??的方向与的方向相同,??的大小与成正比
C.速度增大时,加速度一定增大
D.速度不变时,加速度一定为零
答案:D
5.甲、乙两车在路口等候绿灯。绿灯亮后,两车同时由静止加速。甲车经过加速到后做匀速运动,乙车经过加速到后做匀速运动。若将两车的加速过程均视为匀加速直线运动,对于两车加速过程中的加速度大小,下列说法中不正确的是( )
A.甲车的加速度大于乙车的加速度
B.甲车的加速度小于乙车的加速度
C.甲、乙两车的加速度大小相等
D.根据已知条件,无法判断甲、乙两车加速度的大小关系
答案:ACD
拓展提高
1.排球运动员把球击出,撞到网后沿反方向弹回,已知撞前速度大小,撞后速度大小,撞击时间,则此撞网过程中排球速度变化量的大小为_______,如果按照匀变速运动处理,此过程中加速度大小为_______。
答案:15
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2.关于速度、速度变化、加速度三者的关系下列说法正确的是( )
A.速度变化越大,加速度越大
B.速度变化得越快,加速度越大
C.速度越大,加速度越大
D.加速度的方向与速度变化的方向相同
答案:BD时间
速度
G字头动车
T字头特快车
K字头快车
相关量比较项
速度v
速度变化量
加速度a
物理意义
描述物体运动快慢和方向的物理量,状态量
描述物体速度改变大小及方向的物理量,过程量
描述物体速度变化快慢及方向的物理量,状态量
定义式
或
或
单位
方向
质点的运动方向
与的方向可能相同,也可能相反
与的方向相同
高中物理人教版 (2019)必修 第一册4 速度变化快慢的描述——加速度教案: 这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册4 速度变化快慢的描述——加速度教案,共7页。教案主要包含了加速度,从v-t图象看加速度等内容,欢迎下载使用。
高中物理人教版 (新课标)必修15 速度变化快慢的描述──加速度教案及反思: 这是一份高中物理人教版 (新课标)必修15 速度变化快慢的描述──加速度教案及反思,共6页。教案主要包含了教学目标等内容,欢迎下载使用。
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