第1章 第4节 速度变化快慢的描述——加速度（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中物理必修第一册（人教版2019）

运动的描述 第4节　速度变化快慢的描述——加速度 第一章 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 1．(物理与交通)如图所示，小轿车与大客车停在交通路口的停止线前等待绿灯，当绿灯亮后，小轿车能够以更快的速度启动。请判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 × √ √ 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 我国上市的一款新能源汽车如图所示。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [问题设计] 这款轿车整车参数中“官方0～100 km/h加速(s)”说明了什么？ 提示：说明了轿车速度变化的快慢。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 2．加速度的大小决定物体速度变化的快慢 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 3．速度、速度的变化量、加速度的比较 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 4.加速度的分类 (1)平均加速度：一段时间或一段位移内的加速度。 (2)瞬时加速度：某个时刻或某个位置时的加速度。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 【例1】 北京大学著名物理学家赵凯华教授曾经说过这样一句话：“加速度是人类认识史上最难建立的概念之一，也是每个初学物理的人最不易掌握的概念……”关于速度、加速度，下列说法正确的是(　　) A．汽车的速度越大，速度变化就越大，加速度也越大 B．火箭发射的瞬间速度为零，加速度也为零 C．飞机具有向东的加速度，它不可能向西运动 D．蹦床运动员竖直上升到最高点时，速度为零，加速度不为零 关键能力 互动探究 D 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 关键能力 互动探究 D 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 计算加速度的一般方法 (1)确定研究对象，规定正方向(一般以初速度方向为正方向)； (2)明确研究过程； (3)分析过程，根据规定的正方向判定初、末速度(v1、v2)的正负； (4)代入公式中求解； (5)得出结论，完整表述结果。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [练1] (2023·广西桂林高一期末)2022年卡塔尔世界杯是第二十二届世界杯足球赛，如图所示，在某次比赛中，射门时足球接触门框的速度大小为30 m/s，方向水平向右。设足球与门框作用的时间是0.01 s，作用后反向弹回的速度大小为20 m/s，关于足球与门框作用的过程，以下说法正确的是(　　) A．足球的速度变化量大小为10 m/s，方向水平向左 B．足球的速度变化量大小为50 m/s，方向水平向右 C．足球的加速度大小为5 000 m/s2，方向水平向左 D．足球的加速度大小为1 000 m/s2，方向水平向左 关键能力 互动探究 C 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 加速度的方向 在变速直线运动中，速度的方向始终在同一直线上，取初速度v0的方向为正，则： (1)如果速度增大，即加速直线运动中，末速度vt大于初速度v0，则Δv＝vt－v0＞0，a＞0，加速度方向与初速度方向相同； (2)如果速度减小，即减速直线运动中，末速度vt小于初速度v0，则Δv＝vt－v0＜0，a＜0，加速度方向与初速度方向相反。 结论：加速度的方向和速度变化量的方向相同，与速度方向无关。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 【例3】 关于质点做直线运动的速度、速度的变化量和加速度的关系，下列说法正确的是(　　) A．质点速度变化率越大，则速度增加得越快 B．速度越来越大，加速度一定越来越大 C．速度变化的方向为正，加速度的方向也为正 D．质点的加速度方向为负，一定做减速运动 关键能力 互动探究 C 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [练2] (多选)物体在一条直线上运动，用正、负号表示方向的不同，根据给出速度和加速度的正负，下列对运动的描述正确的是(　　) A．v0>0，a<0，物体做加速运动 B．v0>0，a<0，物体做减速运动 C．v0<0，a<0，物体做减速运动 D．v0<0，a<0，物体做加速运动 关键能力 互动探究 BD 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [练3] 物体A、B做直线运动，A的加速度为3 m/s2，B的加速度为－5 m/s2，下列说法正确的是(　　) 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 关键能力 互动探究 B 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 (1)加速度的正、负不表示大小，只表示方向。 (2)不能根据矢量的正、负值直接比较大小。 (3)不能单从加速度的正、负来判断物体是做加速运动还是减速运动，必须与初速度相结合一起考虑。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 (2)v-t图像为倾斜直线时，表示物体的加速度恒定；图 线为曲线时表示物体的加速度变化，图线的斜率表示这 一时刻的瞬时加速度。如图中A点的切线e的斜率等于该 时刻的瞬时加速度，整个运动过程中物体的加速度在减小。 2．v-t图像斜率的正负表示加速度的方向。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 3．由v-t图像判断速度的变化 通过v-t图像可直观判断速度的变化与加速度的正负无关，如图所示。 (1)在0～t0时间内，v<0，a>0，物体做匀减速运动； (2)在t>t0时间内，v>0，a>0，物体做匀加速运动。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 【例4】 (多选)(2023·河南叶县高一检测)一个物体做直线运动，其v-t图像如图所示，以下说法正确的是(　　) A.0～8 s内物体通过的路程先增大后减小 B．4～6 s内物体的速度先减小后增大 C．4～6 s内物体的加速度为3 m/s2 D．6～8 s内物体的加速度方向与速度方向相反 关键能力 互动探究 BD 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [练4] 两个质点A、B从同一地点开始运动的速度—时间图像如图所示，下列说法正确的是(　　) A．质点A的加速度大小为0.5 m/s2 B．t＝1 s时，质点B的运动方向发生改变 C．t＝2 s时，质点B的加速度方向发生改变 D．第2 s内，质点B的速度方向与加速度方向相同 关键能力 互动探究 A 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [练5] (交通情境)(多选)有些国家的交通管理部门为了交通安全，特别规定了“死亡加速度”为500g(g＝10 m/s2)，以警告世人，意思是如果行车加速度超过此值将有生命危险。同时按照相关规定，卡车在市区行驶的速度不得超过40 km/h，则下列说法正确的是(　　) 关键能力 互动探究 AC 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 A．以36 km/h的速度行驶的汽车撞向障碍物停下，碰撞时间0.001 s，驾驶员有生命危险 B.以36 km/h的速度行驶的汽车撞向障碍物停下，碰撞时间为0.01 s，驾驶员有生命危险 C．一辆卡车以8 m/s2的加速度开始刹车，刹车后经1.5 s停止，则该卡车超速 D．一辆卡车以5 m/s2的加速度开始刹车，刹车后经1.5 s停止，则该卡车超速 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [练6] (交通情境)汽车制造商为测定汽车性能而做破坏性试验，一辆汽车以20 m/s的速度向着墙壁撞去，在0.05 s内汽车以10 m/s的速度弹回，则这一过程中汽车的加速度为(　　) A．600 m/s2，方向与撞前运动方向相同 B．600 m/s2，方向与撞前运动方向相反 C．200 m/s2，方向与撞前运动方向相同 D．200 m/s2，方向与撞前运动方向相反 关键能力 互动探究 B 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [练7] (生活情境)列车匀速前进，司机突然发现前方有一头牛在横穿铁轨，司机立即使列车制动，做减速运动，车未停下时牛已离开轨道，司机又使列车做加速运动，直到恢复原速，继续做匀速直线运动，列车运动的v-t图像应是(　　) 关键能力 互动探究 B 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 (1)在运算中必须规定正方向，通常以初速度方向为正方向，则与正方向同向的物理量取为正，与正方向相反的物理量取为负； (2)速度变化量Δv的运算一定是末速度减去初速度； (3)要注意分析加速度的方向及计算结果中正、负号的物理意义。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 1. 如图所示，一种生活在马粪堆里的微生物水玉霉，在繁殖过程中可以在2×10－3 s内，由静止加速到20英里/小时(约为9 m/s)，这段时间内它的平均加速度大小为(　　) A．4.5 m/s2 B．45 m/s2 C．450 m/s2 D．4 500 m/s2 素养训练 学业评价 D 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 素养训练 学业评价 A 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 素养训练 学业评价 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 素养训练 学业评价 C 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 4．(多选)(2023·湖北卷)t＝0时刻，质点P从原点由静止开始做直线运动，其加速度a随时间t按图示的正弦曲线变化，周期为2t0。在0～3t0时间内，下列说法正确的是(　　) A.t＝2t0时，P回到原点 B．t＝2t0时，P的运动速度最小 C．t＝t0时，P到原点的距离最远 素养训练 学业评价 BD 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 5．第24届冬季奥林匹克运动会于2022年2月在北京、河北张家口举办，其中冰球比赛是一种运动速度快、对抗性强的集体运动，极具侵略性，对运动员配合度的要求高，且观赏性极强，越来越受观众们欢迎。在冰球比赛时，若球杆与速度为0的冰球作用0.1 s后，冰球获得30 m/s的速度，冰球在冰上运动0.3 s后被守门员用小腿挡住，守门员小腿与球接触时间为0.1 s，且冰球被挡出后以10 m/s的速度沿原路反弹，忽略冰球与冰的摩擦，求： (1)球杆与冰球作用时，冰球平均加速度的大小； (2)守门员挡住冰球时，冰球的平均加速度。 素养训练 学业评价 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 谢谢观看 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 时间 米每二次方秒 一、加速度 1．物理意义：描述物体运动速度变化的____。 2．定义：____________与发生这一变化所用____之比。 3．定义式：a＝。 ↓ 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。 快慢 速度的变化量 相同 相反 二、加速度的方向 1．加速度的方向：加速度是__量，加速度a的方向与________________的方向相同。 ↓ 　　　 　 2．加速度方向与初速度方向的关系 在直线运动中，如果速度增大，加速度方向与初速度方向____；如果速度减小，加速度方向与初速度方向____。 矢 速度的变化量Δv 三、从v-t图像看加速度 1．定性判断：v-t图像的________反映加速度的大小。 2．定量计算：如图所示，在v-t图像上取两点E(t1，v1)、F(t2，v2)，则加速度的数值a＝＝。 倾斜程度 (1)小轿车比客车运动的速度大是指小轿车的加速度大。(　　 　　) (2)小轿车比客车启动得快是指小轿车的加速度大。(　　 　　) (3)小轿车启动时，速度的变化率大。(　　 　　) 2．(教材拓展P28)“加速度方向与速度方向的关系示意图” (1)加速度的正负表示什么意义？ (2)如何判断物体加速还是减速？ 提示：(1)表示加速度的方向，与大小无关。 (2)当加速度方向与速度方向相同时，物体做加速运动；当加速度方向与速度方向相反时，物体做减速运动。 探究点一加速度 1．对加速度的理解：a＝ 是用比值定义法定义的物理量。加速度a的大小与Δv、Δt的大小无关，因此不能说a与Δv成正比、与Δt成反比。 如果汽车做匀速运动，则速度变化为0，即速度越大，加速度不一定越大，加速度可能为0，A错误；火箭发射的瞬间速度为零，但火箭向上做加速运动，即加速度不为零，B错误；飞机具有向东的加速度，但如果飞机的速度方向向西，则飞机向西做减速运动，C错误；蹦床运动员竖直上升到最高点时，速度为零，但运动员受重力作用，加速度不为零，D正确。 【例2】 某些汽车会用“G值”来表示其加速能力，“G值”越大，加速越快。“G值”的大小约为车辆从静止加速到100 km/h(百公里加速)的平均加速度的。某车百公里加速时间为6.2 s，由此推算，该车的“G值”是(　　) A．0.30 B．0.35 C．0.40 D．0.45 根据加速度定义可得，汽车的加速度为a＝＝＝ m/s2≈4.5 m/s2，可知该车的“G值”为4.5×＝0.45，D正确。 探究点二加速度的方向 质点的速度变化率越大，速度变化越快，但不一定是增加快，A错误；速度越来越大，说明物体的速度方向与加速度方向相同，但加速度可能在减小，B错误；加速度方向与速度变化量的方向相同，速度变化方向为正，加速度方向为正，C正确；质点的加速度方向为负，只能代表加速度的方向与规定正方向相反，当加速度方向与速度方向相同时质点做加速运动，反之才是减速，D错误。 由v0>0，a<0可知，加速度方向与速度方向相反，物体做减速运动，A错误，B正确；由v0<0，a<0可知，加速度和速度方向相同，故物体做加速运动，C错误，D正确。 比较加速度的大小应比较它们的绝对值，物体A的加速度比物体B的加速度小，物体B的速度变化较快，A错误，B正确；当加速度与初速度方向相同时，物体做加速直线运动，反之则做减速直线运动，本题由于不知A、B两个物体的运动方向与其加速度方向的关系，故不能确定它们做的是加速运动还是减速运动，C、D错误。 探究点三从v-t图像看加速度 1．v-t图像的斜率大小表示加速度大小。 在v-t图像中，比值反映了直线的倾斜程度，叫作直线的斜率，其值等于物体运动的加速度。 (1)在同一个坐标系中，斜率越大，加速度越大。 路程是物体运动轨迹的长度，则0～8 s内物体通过的路程一直增大，A错误；由题图可知，物体在4～6 s内，先做正方向的减速运动，后做负方向的加速运动，B正确；根据v-t图像中图线的斜率表示加速度，由题图可得，4～6 s内物体的加速度为a＝ m/s2＝－3 m/s2，C错误；由题图可知，6～8 s内物体做负方向的减速运动，则加速度方向与速度方向相反，D正确。 质点A的加速度大小为a＝ m/s2＝0.5 m/s2，A正确；t＝1 s时，质点B的速度为负值，即运动方向没有改变，B错误；t＝2 s时，质点B的速度方向改变但加速度方向不变，C错误；第2 s内，质点B的速度方向为负，加速度方向为正，D错误。 探究点四解决实际问题 已知v0＝36 km/h＝10 m/s，v＝0，则车碰撞时驾驶员的加速度大小为a＝＝ m/s2＝10 000 m/s2＝1 000g>500g，因此汽车驾驶员有生命危险，A正确；同理可得，当碰撞时间是0.01 s时，驾驶员的加速度为a′＝＝ m/s2＝1 000 m/s2＝100g<500g，因此汽车驾驶员没有生命危险，B错误；根据公式a＝可得Δv＝a·Δt＝8×1.5 m/s ＝12 m/s＝43.2 km/h>40 km/h，则该卡车超速，C正确；同理根据公式a＝可得Δv′＝a′·Δt＝5×1.5 m/s＝7.5 m/s＝27 km/h<40 km/h，则该卡车未超速，D错误。 以撞前运动方向为正方向，则a＝＝ m/s2＝－600 m/s2，负号表示与撞前运动方向相反，B正确。 从速度发生变化开始分析：图A表示列车先做加速运动，接着做减速运动，再做加速运动，最后做匀速直线运动，与题意不符，A错误；图B表示列车先做减速运动，速度未达到零，接着做加速运动，最后做匀速直线运动，与题意相符，B正确；图C表示列车先做减速运动，速度达到零，接着做加速运动，最后做匀速直线运动，与题意不符，C错误；图D表示列车先做加速运动，接着做减速运动，最后做匀速直线运动，与题意不符，D错误。 根据加速度的公式有a＝＝4 500 m/s2，D正确。 2．研究汽车速度变化时画出的示意图如图所示。若汽车原来的速度是v1，经过一小段时间之后速度变为v2，在图中以原来速度v1的箭头端为起点，以后来速度v2的箭头端为终点，作出一个新的有向线段，用它表示速度的变化量Δv。则以下说法正确的是(　　) A．图甲中汽车速度增加，图乙中汽车速度减小 B．速度的变化量Δv越大，表示加速度也越大 C.速度较小的汽车其加速度也较小，速度较大的汽车其加速度也较大 D．汽车加速时，其加速度与Δv的方向相同；汽车减速时，其加速度与Δv的方向相反 由题图甲可知，汽车速度的变化量Δv的方向与速度方向相同，所以汽车做加速运动，由题图乙可知，汽车速度的变化量Δv的方向与速度方向相反，所以汽车做减速运动，A正确；根据加速度的定义式a＝可知，加速度的大小还与Δt有关，B错误；加速度的大小与速度变化率有关，与速度的大小无关，C错误；汽车加速时，其加速度方向与Δv方向相同，汽车减速时，其加速度方向与Δv方向也相同，D错误。 3．(2023·广西南宁高一期中)物体沿一条东西方向的水平线做直线运动，取向东为运动的正方向，其速度—时间图像如图所示，下列说法正确的是(　　) A．在1 s末，物体的速度为8 m/s B．0～2 s内，物体的加速度为6 m/s2 C．6～7 s内，物体做速度方向向西的加速运动 D．10～12 s内，物体做速度方向向东的加速运动 令1 s末速度为v1，根据图像有＝，解得v1＝9 m/s，A错误；0～2 s内，物体的加速度为a1＝＝ m/s2＝3 m/s2，B错误；vt中速度的正负表示方向，题中向东为运动的正方向，6～7 s内，速度为负值，其大小在增加，表明6～7 s内，物体做速度方向向西的加速运动，C正确；10～12 s内，速度为负值，其大小在减小，表明10～ 12 s内，物体做速度方向向西的减速运动，D错误。 D．t＝时，P的运动速度与t＝时相同 质点在0～t0时间内从静止出发先做加速度增大的加速运动再做加速度减小的加速运动，此过程一直向前加速运动，t0～2t0时间内加速度和速度反向，先做加速度增加的减速运动再做加速度减小的减速运动，2t0时刻速度减小到零，此过程一直向前做减速运动，2t0～4t0重复此过程的运动，即质点一直向前运动，A、C错误，B正确；a-t图像的面积表示速度变化量，～内速度的变化量为零，因此时刻的速度与时刻相同，D正确。 答案：(1)300 m/s2　(2)400 m/s2，方向与初速度方向相反 (1)球杆与冰球作用时，设冰球运动方向为正方向，由加速度的定义式可得，冰球的平均加速度大小为 a1＝＝ m/s2＝300 m/s2 方向与冰球运动方向相同。 (2)守门员挡住冰球时，设冰球的初速度方向为正方向，则冰球的平均加速度为 a2＝＝ m/s2＝－400 m/s2 方向与初速度方向相反。 $$