教科版高中物理必修第一册第一章描述运动的基本概念课时PPT课件

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5　速度变化的快慢与方向——加速度基础探究合作探究实践应用基础探究 形成概念·掌握新知知识点一　加速度1.定义:速度的 与发生这一改变所用 的比。情境化导学变化量Δv2.公式:a= 。时间Δt3.单位:在国际单位制中是米每二次方秒,符号是 或m·s-2.4.矢量性:加速度是 量,不仅有大小,而且有方向。5.意义:描述物体速度变化的 和方向。6.方向:加速度a的方向与 的方向相同。m/s2矢快慢速度的变化量Δv初速度方向7.直线运动中的方向在直线运动中,若取 为正方向,则a的方向可用正、负号来表示。(1)在加速直线运动中,加速度的方向和初速度的方向相同,a为正值。(2)在减速直线运动中,加速度的方向和初速度的方向相反,a为负值。知识点二　加速度的测量1.用打点计时器测加速度瞬时速度v1和v2时间ΔT知识点三　速度—时间图像与加速度1.v-t图像不仅能够描述物体运动的速度随时间变化的情况,还能确定物体的加速度。匀变速3.若v-t图像是一条曲线,它每一点的 各不相同,即不同的时刻加速度不同,该运动称为 运动。切线斜率非匀变速思考与自测1.思考判断(1)加速度是表示物体运动快慢的物理量。(　 　)(2)加速度是表示物体速度变化大小的物理量。(　 　)(3)直线运动中,加速度的方向与物体运动的方向一定相同。(　 　)(4)物体的加速度变大,其速度一定变大。(　 　)(5)v-t图像为倾斜直线的运动是匀变速运动。(　 　)(6)在同一v-t图像中,图线倾斜程度越大,对应物体的加速度越大。(　 　)××××√√2.思维探究(1)“我国的隐形战斗机飞得很快。”“小轿车比公交车起步快。”以上两句话中的“快”的含义各是什么?答案:第一个“快”指战斗机的速度大,运动得快;第二个“快”指小轿车比公交车速度增加得快,即前者加速度大。(2)在直线运动中如果加速度为负,一定说明加速度的方向与速度方向相反吗?物体的速度一定减小吗?答案:不一定。在分析问题时,正方向的规定是任意的,加速度为负,只能说明其方向与我们规定的正方向相反,但不一定与速度的方向相反,物体的速度也不一定减小。(3)如图所示,v-t图像中图线的斜率与加速度的大小有什么关系?a,b两图线的加速度哪个大?答案:图线越陡峭,表明加速度越大;图线越平缓,表明加速度越小。图中图线a的加速度比b的大。合作探究 突破要点·提升关键要点一　对加速度的理解问题情境图甲中猎豹捕食时能在4 s内速度由零增加到 30 m/s,图乙中以9 m/s的速度运动的蜻蜓能在1 s内停下来,图丙中战斗机以866 m/s的速度在空中匀速飞行。试结合以上情景分析:(1)哪一个物体的速度变化量最大?答案:(1)猎豹的速度变化量Δv1=vt-v0=30 m/s,蜻蜓的速度变化量Δv2=-9 m/s,战斗机的速度变化量 Δv3=0,即猎豹的速度变化量最大。试结合以上情景分析:(2)哪一个物体的加速度最大?图甲中猎豹捕食时能在4 s内速度由零增加到 30 m/s,图乙中以9 m/s的速度运动的蜻蜓能在1 s内停下来,图丙中战斗机以866 m/s的速度在空中匀速飞行。试结合以上情景分析:(3)蜻蜓的加速度和猎豹的加速度符号相反说明什么问题?图甲中猎豹捕食时能在4 s内速度由零增加到 30 m/s,图乙中以9 m/s的速度运动的蜻蜓能在1 s内停下来,图丙中战斗机以866 m/s的速度在空中匀速飞行。答案:(3)符号不同表明两者的加速度方向与速度方向关系不同,猎豹的加速度为正值,加速度与速度同向,猎豹做加速运动;蜻蜓的加速度为负值,加速度与速度方向相反,蜻蜓做减速运动。归纳拓展1.加速度概念的理解加速度在数值上等于单位时间内速度的变化量,即加速度是速度的变化率,描述速度变化的快慢,与速度大小、速度变化量无关。2.速度、速度变化量、加速度的比较[例1] 一辆汽车沿平直公路向东行驶,如图是该汽车的速度计,在汽车内的观察者观察速度计指针的变化,开始时指针指在如图甲所示的位置,经过5 s后指针指示到如图乙所示的位置,对于该过程中的下列说法正确的是(　 　)A.汽车做加速运动,加速度为2.8 m/s2B.汽车做减速运动,加速度为-2.8 m/s2C.汽车做加速运动,加速度为10 m/s2D.汽车做减速运动,加速度为-10 m/s2B学习笔记(1)加速度是矢量,其正负表示方向。若加速度的方向与规定的正方向相同,则a>0;若加速度的方向与规定的正方向相反,则a<0。(2)物体做直线运动,求速度变化量时,应先按选取的正方向确定v1,v2的正负值,然后代入Δv=v2-v1。若Δv>0,方向与正方向相同,并非速度增大,反之亦然。(3)加速度a的方向与v的方向无直接关系,但与速度变化量Δv的方向一定相同。[针对训练1] 下列关于速度和加速度的说法中,正确的是(　 　)A.物体的速度越大,加速度也越大B.物体的速度为零时,加速度也为零C.物体的速度变化量越大,加速度越大D.物体的速度变化越快,加速度越大D要点二　加速度对物体运动的影响问题情境1.如图甲、乙所示的两种情景中,小车的速度如何变化?为什么?答案:图甲中加速度的方向与速度方向相同,小车速度越来越大,做加速运动;图乙中加速度的方向与速度方向相反,小车速度越来越小,做减速运动。2.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?答案:不一定。若加速度a与初速度v0同向,则物体的速度一定增大,这时若a逐渐减小,说明v增大得慢了;若加速度a与初速度v0反向,则物体的速度一定减小,这时若a逐渐增大,说明v减小得快了。归纳拓展1.加速度的大小决定了速度变化的快慢2.加速度与速度的方向关系决定速度增大或减小物体的速度是增大还是减小与加速度的正负无关,取决于加速度与速度的方向关系,即3.匀变速运动与物体运动的轨迹(1)物体的v-t图像是倾斜直线的运动一定是匀变速运动。(2)匀变速运动中,若加速度方向与速度方向在同一条直线上,物体做匀变速直线运动。若加速度方向与速度方向不在同一直线上,物体做匀变速曲线运动,速度方向变化,但任意时间内速度变化的方向不变。[例2] 一个质点做方向不变的直线运动,加速度的方向始终与速度方向相同,但加速度大小逐渐减小直至为零,则在此过程中(　 　)A.速度逐渐减小,当加速度减小到零时,速度达到最小值B.速度逐渐增大,当加速度减小到零时,速度达到最大值C.位移逐渐增大,当加速度减小到零时,位移将不再增大D.位移逐渐减小,当加速度减小到零时,位移达到最小值B解析:由于加速度的方向始终与速度方向相同,无论加速度大小如何变化,速度一定增加,加速度逐渐减小,则速度增加变慢,当加速度减小到零时,速度不再增加,此时速度达到最大值,故A错误,B正确;由于质点做方向不变的直线运动,所以位移逐渐增大,当加速度减小到零时,速度不为零,所以位移继续增大,故C,D错误。学习笔记速度与加速度关系的易错提醒(1)物体存在加速度,说明物体做变速运动,不一定是加速运动。(2)根据加速度的正负无法判断物体做加速运动还是减速运动,判断的依据是加速度与速度的方向关系,同向加速,反向减速。[针对训练2] 如图所示,汽车向右沿直线运动,原来的速度是v1,经过一小段时间之后,速度变为v2,Δv表示速度的变化量。由图中所示信息可知(　 　)A.汽车在做加速直线运动B.汽车的加速度方向与v1的方向相同C.汽车的加速度方向与Δv的方向相同D.汽车的加速度方向与Δv的方向相反解析:由题图可知v1>v2,表示汽车做减速直线运动,选项A错误;Δv的方向与v1的方向相反,又加速度与Δv的方向相同,所以汽车的加速度的方向与v1的方向相反,选项B,D错误,C正确。C要点三　v-t图像和加速度问题情境1.物体的速度—时间图像为一倾斜直线时,物体的加速度有何特点?如图所示,甲、乙两个质点的加速度分别是多少?2.如果v-t图像是一条曲线,如图所示,物体的运动有什么特点?答案:曲线上某点的切线的斜率表示该时刻的瞬时加速度,图中表明物体在做加速度逐渐减小的加速运动。归纳拓展②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。图中a的加速度大于b的加速度。(2)曲线型的v-t图像①在图线上作某点的切线,切线的斜率表示对应时刻的瞬时加速度。②图线为曲线时,物体的加速度是变化的。切线斜率变大,则加速度变大,如图甲中A,B图线;切线斜率变小,则加速度变小,如图乙中C,D图线。2.由v-t图像确定加速度的方向(1)图像斜率为正,表示加速度的方向与正方向相同;如图甲、乙中各质点的加速度均为正方向。(2)图像斜率为负,表示加速度的方向与正方向相反;如图丙、丁中各质点的加速度为负方向。[例3] 如图为在定点跳伞项目中某运动员跳伞运动过程的v-t图像,假设运动只在竖直方向,在t1时刻,速度达到v1时打开降落伞,做减速运动,在t2时刻以速度v2着地。其速度—时间图像如图所示。下列有关运动过程的分析正确的是(　 　)A.在0～t1时间内加速度增大,在t1～t2时间内加速度减小B.在t1～t2时间内运动员及其降落伞的加速度越来越小C.运动员在t1～t2时间内,加速度大小总是小于在0～t1时间内的加速度大小D.t1～t2时间里,运动员的加速度方向竖直向下B解析:v-t图像的斜率表示加速度,则在0～t1时间内加速度恒定,在t1～t2时间内加速度逐渐减小,故A错误;在 t1～t2时间内,由图线的斜率可知加速度逐渐减小,故B正确;在t1～t2时间内运动员的加速度大小等于图线斜率的绝对值,开始阶段大于0～t1时间内的加速度,故C错误;由运动过程的v-t图像可知,竖直向下为正方向,而t1～t2的加速度a<0,即方向竖直向 上,故D错误。学习笔记分析v-t图像时的技巧(1)加速度是否变化看斜率:图线为直线但某点出现折点或拐点,以及图线为曲线,对应时刻斜率一定发生变化,加速度一定发生变化。(2)速度方向是否变化看与时间轴有无交点:在与时间轴的交点位置前后,纵坐标的正负改变,表示物体的速度方向改变。[针对训练3] (多选)一个质点做变速直线运动的v-t图像如图所示,下列说法正确的是(　 　)A.第1 s内与第5 s内的速度方向相反B.第1 s内的加速度大于第5 s内的加速度C.OA,AB,BC段的加速度大小关系是aBC>aOA>aABD.OA段的加速度与速度方向相同,BC段的加速度与速度方向相反CD实践应用 拓展延伸·凝练素养模型·方法·结论·拓展比值定义法——一种定义新物理量的方法比值定义法就是用两个基本的物理量“之比”来定义一个新的物理量的方法。例如物质的密度、电阻、速度、加速度等。该方法的基本特点是被定义的物理量往往反映物质或运动的最本质的属性,它不随定义所用物理量的大小取舍而改变。BD解析:平均速度、加速度都是用比值法定义的.平均速度是描述物体某一过程位置变化快慢的物理量,与Δx,Δt无决定关系,故A错误,B正确;加速度是描述物体速度变化快慢的物理量,与Δv,Δt无决定关系,故C错误,D正确。科学·技术·社会·环境光电门的应用——测速度和加速度光电门是一个像门一样的装置,一边安装发光装置,一边安装接收装置并与计时装置连接。当物体通过光电门时光被其上的遮光条挡住,计时器开始计时,当物体离开时停止计时,这样就可以根据遮光条的大小与运动时间计算物体运动的速度。若计时装置具备运算功能,可以直接测量物体的瞬时速度和计算瞬时加速度。[示例] 光电计时器是一种研究物体运动情况的常用计时仪器,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物体的挡光时间。图乙中MN是水平桌面,Q是木板与桌面的接触点,1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门,与之连接的两个光电计时器没有画出。让滑块d从木板的顶端滑下,光电门1,2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为2.5×10-2 s和1.0×10-2 s,小滑块d的宽度为0.5 cm,则可测出滑块通过光电门1的速度v1=　　　　,滑块通过光电门2的速度v2=　　　　。滑块从开始遮住第1个光电门到开始遮住第2个光电门的时间为Δt=3.0 s,则滑块的加速度a=　　　　。 答案:0.2 m/s　0.5 m/s　0.1 m/s2课堂小结·思维导图点击进入 课时作业·巩固提升点击进入 检测试题