06 第一章 4.速度变化快慢的描述——加速度-【名师导航】2024-2025学年高中物理必修第一册同步课件(人教版2019)

第一章　运动的描述 4．速度变化快慢的描述——加速度 整体感知·自我新知初探 [学习任务] 任务1．理解加速度的概念，知道加速度的定义式、方向和单位，理解加速度的矢量性。 任务2．会根据速度变化的方向判断加速度的方向，并结合速度的方向判断运动性质。 任务3．理解加速度与速度、速度变化量和速度变化率之间的区别与联系。 任务4．根据v-t图像分析、计算加速度的大小。 4．速度变化快慢的描述——加速度 [问题初探] 问题1　加速度的物理意义是什么？ 问题2　物体运动的速度越大，加速度一定越大吗？ 问题3　加速度为正值时速度一定增大吗？ [自我感知]　经过你认真的预习，结合你对本节课的理解和认识，请画出本节课的知识逻辑体系。 整体感知 探究重构 应用迁移 阅读材料 4．速度变化快慢的描述——加速度 探究重构·关键能力达成 [链接教材]　结合教材中如图所示的情境及结论，思考物体运动速度增大或减小的条件是什么？ 知识点一　加速度的理解与计算 提示：物体运动的加速度方向与速度方向同向时，物体速度增大，反之减小 。 4．速度变化快慢的描述——加速度 1．定义：速度的______与发生这一变化所用____之比，通常用a表示。 2．表达式：a＝＝(v0：初速度；v：末速度)。 3．单位：在国际单位制中，加速度的单位是_____。 4．物理意义：描述物体________________的物理量。 变化量 时间 m/s2 运动速度变化快慢 整体感知 探究重构 应用迁移 阅读材料 4．速度变化快慢的描述——加速度 如图所示，猎豹在追赶羚羊时，可在4.5 s内速度由零增加到最大速度30 m/s，羚羊在逃跑时，可在4 s内速度由零增加到最大速度25 m/s。 问题1　猎豹和羚羊的速度增加量各是多少？ 提示：30 m/s；25 m/s。 整体感知 探究重构 应用迁移 阅读材料 4．速度变化快慢的描述——加速度 问题2　猎豹和羚羊的速度平均每秒各增加多少？ 提示：6.67 m/s；6.25 m/s。 问题3　猎豹和羚羊谁的速度增加得快？ 提示：猎豹速度增加得快。 问题4　猎豹和羚羊谁的加速度大？ 提示：猎豹。 问题5　引入加速度的物理意义是什么？ 提示：描述物体运动速度变化快慢。 整体感知 探究重构 应用迁移 阅读材料 4．速度变化快慢的描述——加速度 1．速度、速度变化量、加速度的对比   速度v 速度变化量Δv 加速度a 定义式 v＝ Δv＝v－v0 a＝ 意义 表示运动的快慢 表示速度变化的多少 表示速度变化的快慢 大小 位移与时间的比值，位移相对时间的变化率 某段时间末时刻和初时刻的速度之差 速度变化量与时间的比值，速度相对时间的变化率 整体感知 探究重构 应用迁移 阅读材料 4．速度变化快慢的描述——加速度   速度v 速度变化量Δv 加速度a 方向 质点运动的方向 在直线运动中，可能与v0方向相同，也可能与v0方向相反 与Δv方向相同 单位 m/s m/s m/s2 整体感知 探究重构 应用迁移 阅读材料 4．速度变化快慢的描述——加速度 2．应用a＝计算加速度的步骤 (1)先规定正方向，一般选取初速度方向为正方向。 (2)根据题意，求出初速度v0和末速度v，利用Δv＝v－v0求出Δv。 (3)找出发生Δv所用的时间Δt。 (4)由a＝计算加速度，并对a的方向作出说明。 整体感知 探究重构 应用迁移 阅读材料 4．速度变化快慢的描述——加速度 【典例1】　(对加速度的理解)关于速度、速度的变化量和加速度，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，其加速度可以为零 C．某时刻物体的速度为零，其加速度一定为零 D．加速度很大时，运动物体的速度一定很快变大 √ 整体感知 探究重构 应用迁移 阅读材料 4．速度变化快慢的描述——加速度 B　[由a＝可知，当知道速度的变化量，但不知道Δt的大小时，无法确定加速度的大小，A错误；高速匀速飞行的战机，速度很大，但速度的变化量为零，加速度为零，B正确；速度为零的物体加速度不一定为零，例如，汽车启动时，速度为零，加速度不为零，C错误；加速度很大，说明速度变化很快，速度可能很快变大，也可能很快变小，D错误。] 【典例2】　(加速度的计算)气排球运动是一项集运动、休闲、娱乐为一体的群众性体育项目，作为一项新的体育运动项目，如今已经受到越来越多人的喜爱。某市教职工气排球比赛中，一球员跳起将速度为4 m/s水平飞来的气排球迎面击出，气排球以 8 m/s 的速率水平返回。假设该球员对气排球的击打时间为0.60 s。求： (1)气排球被击打过程中的速度变化量Δv的大小； (2)气排球被击打过程中的平均加速度。 整体感知 探究重构 应用迁移 阅读材料 4．速度变化快慢的描述——加速度 [解析]　(1)取气排球飞来的方向为正方向，气排球的末速度 v＝－8 m/s，速度变化量为 Δv＝v－v0＝－12 m/s 速度变化量的大小为12 m/s。 (2)根据a＝ 解得a＝－20 m/s2 平均加速度的大小为20 m/s2，方向与飞来的方向相反。 [答案]　(1)12 m/s　(2)20 m/s2，方向与飞来的方向相反 1．加速度的方向 (1)加速度是____，既有大小，也有方向。 (2)加速度的方向与__________的方向相同。 (3)加速运动时，加速度的方向与初速度的方向____；减速运动时，加速度的方向与初速度的方向____。 2．加速度与速度的方向关系——在直线运动中： (1)如果速度增加，加速度的方向与初速度的方向____。 (2)如果速度减小，加速度的方向与初速度的方向____。 知识点二　加速度与运动的分析与判断 矢量 速度变化量 相同 相反 相同 相反 整体感知 探究重构 应用迁移 阅读材料 4．速度变化快慢的描述——加速度 如图为蜻蜓、火箭的运动示意图。 图甲：以8 m/s的速度飞行的蜻蜓能在0.7 s内停下来。 图乙：火箭发射10 s内速度由0增加到100 m/s。 整体感知 探究重构 应用迁移 阅读材料 4．速度变化快慢的描述——加速度 问题1　计算蜻蜓和火箭加速度的大小并说明谁的速度变化快。 提示：11.4 m/s2；10 m/s2；蜻蜓的速度变化快。 问题2　分析蜻蜓和火箭的加速度方向与速度方向的关系。 提示：蜻蜓的加速度方向与速度方向相反；火箭的加速度方向与速度方向相同。 问题3　试根据上述情境和问题讨论在直线运动中物体做加速运动或减速运动的条件分别是什么。 提示：在直线运动中，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。 整体感知 探究重构 应用迁移 阅读材料 4．速度变化快慢的描述——加速度 1．加速度的大小决定了速度变化的快慢 加速度大，其速度变化一定快；加速度小，其速度变化一定慢。加速度增大，则速度变化得越来越快；加速度减小，则速度变化得越来越慢。如图所示： (1) 整体感知 探究重构 应用迁移 阅读材料 4．速度变化快慢的描述——加速度 (2) 整体感知 探究重构 应用迁移 阅读材料 4．速度变化快慢的描述——加速度 2．加速度的方向影响速度的增减 在直线运动中，加速度与速度方向相同，则速度增大；加速度与速度方向相反，则速度减小。 3．匀速直线运动 在直线运动中，当a＝0时，v不随时间的增加而发生变化，物体做匀速直线运动。 整体感知 探究重构 应用迁移 阅读材料 4．速度变化快慢的描述——加速度 【典例3】　(物体运动性质的判断)(多选)根据给出的速度和加速度的正负，对下列物体的运动性质的判断正确的是(　　) A．v0＜0，a＞0，物体先做加速运动，后做减速运动 B．v0＜0，a＜0，物体做加速运动 C．v0＞0，a＜0，物体先做减速运动，后做加速运动 D．v0＞0，a＝0，物体做匀速直线运动 √ √ √ 整体感知 探究重构 应用迁移 阅读材料 4．速度变化快慢的描述——加速度 BCD　[v0与a同向时，做加速直线运动，v0与a反向时，先做减速直线运动，后做与初速度方向相反的加速运动，a＝0时，做匀速直线运动。故选项A错误，B、C、D正确。] 【典例4】　(加速度大小对运动的影响)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 √ 整体感知 探究重构 应用迁移 阅读材料 4．速度变化快慢的描述——加速度 B　[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，在此过程中，由于加速度的方向始终与速度方向相同，所以速度逐渐增大，当加速度减小到零时，物体将做匀速直线运动，速度不变，而此时速度达到最大值，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，C、D错误。] 1．v-t图像反映了物体的速度随____变化的规律。 2．在v-t图像中，从图线的倾斜程度(斜率大小)就能判断______的大小。倾角(图线与横坐标轴的夹角)越大，加速度____。 3．匀变速直线运动的v-t图像是一条倾斜的直线， 直线的____表示加速度。比值就是加速度的大 小(如图所示)。 知识点三　从v-t图像看加速度 时间 加速度 越大 斜率 整体感知 探究重构 应用迁移 阅读材料 4．速度变化快慢的描述——加速度 问题1　四个物体运动的v-t图像如图所示，它们分别做什么运动？ 提示：甲做匀速直线运动；乙做匀加速直线运动；丙做匀减速直线运动；丁做反向匀加速直线运动。 整体感知 探究重构 应用迁移 阅读材料 4．速度变化快慢的描述——加速度 问题2　匀加速直线运动的v-t图像斜率一定为正值吗？匀减速直线运动的v-t图像斜率一定为负值吗？ 提示：不一定；不一定。 问题3　如图所示是甲、乙两个质点的v-t图像，能根据图中数据求出它们的加速度的大小吗？ 提示：a甲＝＝ m/s2＝2 m/s2 a乙＝＝ m/s2＝1 m/s2。 整体感知 探究重构 应用迁移 阅读材料 4．速度变化快慢的描述——加速度 问题4　试说明v-t图像中图线的“陡”和“缓”与加速度有什么关系？ 提示：由问题3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v-t图像中，图线“陡”的加速度较大，图线“缓”的加速度较小。 整体感知 探究重构 应用迁移 阅读材料 4．速度变化快慢的描述——加速度 1．匀速直线运动的v-t图像是一条平行于时间轴的直线。 2．匀变速直线运动的v-t图像是一条倾斜的直线，如图所示，a表示匀加速直线运动，b表示匀减速直线运动。 (1)v-t图线的斜率的绝对值等于物体的加速度的大小，斜率的正、负表示加速度的方向。 (2)v-t图线与纵轴的交点的纵坐标表示物体的初速度。 整体感知 探究重构 应用迁移 阅读材料 4．速度变化快慢的描述——加速度 3．非匀变速直线运动的v-t图像 (1)非匀变速直线运动的v-t图像是一条曲线，如图甲、乙所示，速度v随时间t的增加都增大。 (2)曲线上某点切线的斜率等于该时刻物体的加速度。甲图中，在相等的时间Δt内Δv2>Δv1，斜率逐渐增大，加速度增大；乙图中，在相等的时间Δt′内Δv2′<Δv1′，斜率逐渐减小，加速度减小。 整体感知 探究重构 应用迁移 阅读材料 4．速度变化快慢的描述——加速度 【典例5】　(匀变速直线运动的v-t图像)如图为一个质点做直线运动的v-t图像，该质点在前2 s内向西运动，则(　　) A．前6 s内质点的速度方向变化三次 B．前4 s内质点的加速度方向始终向西 C．在前4 s内质点的加速度方向先向东后向西 D．在后2 s内质点的加速度方向始终向西 √ 整体感知 探究重构 应用迁移 阅读材料 4．速度变化快慢的描述——加速度 D　[由题图可知，前2 s内速度为负，向西运动，说明向东为正方向，则0～2 s，速度为负，方向向西，2～5 s，速度为正，方向向东，5～6 s，速度为负，方向向西，速度方向变化两次，故A错误；根据v-t图像的斜率表示加速度，由题图可知，前4 s内加速度为正，说明物体的加速度向东，故B、C错误；后2 s斜率为负，即加速度为负，方向向西，故D正确。] 【典例6】　(非匀变速直线运动的v-t图像)某汽车0～100 km/h加速的v-t图线如图所示。可将0～1.8 s内汽车的运动视为加速度大小为a1的匀加速直线运动；1.8 s～7.4 s内汽车的运动视为加速度大小为a2的匀加速直线运动，下列关于汽车加速度的说法正确的是(　　) A．因为1.8 s前速度比1.8 s后速度小，所以a1<a2 B．因为0～1.8 s速度变化量比1.8 s～7.4 s速度变 化量小，所以a1<a2 C．因为0～1.8 s速度变化比1.8 s～7.4 s速度变化 快，所以a1>a2 D．1.8 s时加速度的方向一定发生变化 √ 整体感知 探究重构 应用迁移 阅读材料 4．速度变化快慢的描述——加速度 C　[由加速度的定义a＝可知，加速度的大小与速度的大小、速度的变化量无关，与速度变化的快慢有关，故A、B错误，C正确；1.8 s后，由v-t图可知，汽车依旧做加速运动，直线倾斜方向不变，所以加速度的方向不变，故D错误。] 【教用·备选例题】 【典例1】　关于加速度表达式a＝，下列说法正确的是(　　) A．加速度a与Δv成正比，与Δt成反比 B．Δv表示在Δt时间内物体速度变化的快慢，是矢量 C．利用a＝求得的加速度是Δt时间内的平均加速度，是标量 D．表示速度变化的快慢，是矢量 √ 整体感知 探究重构 应用迁移 阅读材料 4．速度变化快慢的描述——加速度 D　[a＝是加速度的定义式，加速度a与速度改变量、变化的时间无关，故A错误；Δv表示在Δt时间内物体速度变化量，是矢量，故B错误；利用a＝求得的加速度是Δt时间内的平均加速度，是矢量，故C错误；表示加速度，即速度变化的快慢，是矢量，故D正确。] 【典例2】　物体沿轴做直线运动，取轴正方向为速度正方向，其 v-t图像如图所示，则下列说法正确的是(　　) A．在3.5 s末，物体速度为1.5 m/s B．4 s末，物体加速度为0 C．第4秒内，物体做沿轴负方向的减速运动 D．第8秒内，物体做沿轴负方向的减速运动 √ 整体感知 探究重构 应用迁移 阅读材料 4．速度变化快慢的描述——加速度 D　[由v-t图像能直接读出物体的速度，则在3.5 s末，物体速度为 1 m/s，故A错误；v-t图像中图线的斜率等于物体的加速度，则从题图中可以看出4 s末，图线斜率不为零，则物体加速度不为零，故B错误；第4秒内，从题图中可以看出，物体速度大于零，加速度小于零，速度方向与加速度方向相反，故物体做沿轴正方向的减速运动，故C错误；第8秒内，从题图中可以看出，物体速度小于零，加速度大于零，速度方向与加速度方向相反，故物体做沿轴负方向的减速运动，故D正确。] 应用迁移·随堂评估自测 1．关于物体的加速度，下列说法正确的是(　　) A．加速度很大，物体速度的变化一定很大 B．加速度增大，物体的速度一定增大 C．加速度越大，物体速度的变化越快 D．加速度为正值，物体一定加速运动；加速度为负值，物体一定减速运动 2 4 3 题号 1 √ 4．速度变化快慢的描述——加速度 C　[加速度很大，物体速度的变化不一定很大，还取决于速度变化所用的时间，故A错误；当物体加速度方向与物体速度方向相反时，无论加速度增大、减小还是不变，物体的速度都减小，故B错误；加速度是描述物体速度变化快慢的物理量，则加速度越大，物体速度的变化越快，故C正确；若加速度为正值，物体速度为负值，物体做减速运动，若加速度为负值，速度也为负值，物体做加速运动，故D错误。] 2 4 3 题号 1 2．(多选)一物体做匀变速直线运动，加速度为4 m/s2，下列说法正确的是(　　) A．物体在某秒末的速度一定是该秒初的4倍 B．物体在某秒末的速度一定比该秒初改变了4 m/s C．物体在某秒末的速度一定比前秒初改变了4 m/s D．物体速度的改变与这段时间的比值一定是4 m/s2 2 3 题号 1 4 √ √ 整体感知 探究重构 应用迁移 阅读材料 4．速度变化快慢的描述——加速度 BD　[由于物体做匀变速直线运动，加速度为 4 m/s2, 根据Δv＝a·Δt可得，物体在某秒末的速度一定比该秒初改变了4 m/s，但不一定是该秒初的4倍，故A错误，B正确；物体在某秒末与前秒初相差2 s，根据Δv＝a·Δt可得，物体在某秒末的速度一定比前秒初改变了8 m/s，故C错误；根据加速度定义式a＝可知，物体速度的改变与这段时间的比值一定是4 m/s2，故D正确。] 2 3 题号 1 4 3．如图所示为某新型电动汽车试车时的 v-t图像，则下列说法中正确的是(　　) A．在0～6 s内，新型电动汽车做加速运动 B．在6～10 s内，新型电动汽车处于静止状态 C．在4 s末，新型电动汽车运动方向改变 D．在12 s末，新型电动汽车的加速度为－1 m/s2 2 3 题号 4 1 √ 整体感知 探究重构 应用迁移 阅读材料 4．速度变化快慢的描述——加速度 D　[根据题图可知，在4～6 s内，新型电动汽车的速度在减小，故A错误；在6～10 s内，新型电动汽车的速度不变，做匀速直线运动，故B错误；在4 s末，新型电动汽车运动方向未变，故C错误；在12 s末，新型电动汽车的加速度为a＝＝ m/s2＝－1 m/s2，故D正确。] 2 3 题号 4 1 4．某同学在距水平桌面一定高度处将一橡皮擦由静止释放，橡皮擦以3 m/s的速度与水平桌面发生碰撞，碰撞后以1 m/s的速度反向弹回，已知碰撞的时间为0.2 s，则橡皮擦与桌面发生碰撞过程中的平均加速度为(　　) A．10 m/s2，方向向下 B．20 m/s2，方向向上 C．30 m/s2，方向向上 D．40 m/s2，方向向上 2 4 3 题号 1 B　[取向下为正方向，则碰撞过程中橡皮擦的初速度为v1＝3 m/s，末速度为v2＝－1 m/s，根据加速度的定义式有＝＝＝ m/s2＝ －20 m/s2，所以加速度大小为20 m/s2，方向竖直向上，B选项正确。] √ 整体感知 探究重构 应用迁移 阅读材料 4．速度变化快慢的描述——加速度 回归本节知识，完成以下问题： 1．怎样根据速度变化的方向判断加速度的方向？ 提示：加速度的方向与速度变化量的方向相同。 整体感知 探究重构 应用迁移 阅读材料 4．速度变化快慢的描述——加速度 提示：加速度是矢量，在计算加速度或比较加速度时，必须同时考虑它们的大小和方向。取初速度方向为正方向。 (1)对加速直线运动，vt＞v0，a＞0，加速度为正，表示加速度方向与初速度方向相同。 (2)对减速直线运动，vt＜v0，a＜0，加速度为负，表示加速度方向与初速度方向相反。 2．结合速度的方向如何判断物体是加速还是减速？ 整体感知 探究重构 应用迁移 阅读材料 4．速度变化快慢的描述——加速度 提示：根据a＝(即v-t图线的斜率)可确定加速度。 (1)斜率的大小表示加速度的大小。斜率大小越大，加速度越大；斜率大小越小，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规定的正方向相同；斜率为负，表示加速度的方向与规定的正方向相反。 3．根据v-t图像怎样确定加速度？ 整体感知 探究重构 应用迁移 阅读材料 4．速度变化快慢的描述——加速度 阅读材料·拓宽物理视野 中国高铁 中国高速铁路是指新建设计开行250 km/h(含预留)及以上动车组列车、初期运营速度不小于200 km/h的客运专线铁路。至2023年底，中国高速铁路营业总里程达到4.5万千米，居世界第一。 中国高铁已成为一张有重量的“中国名片”，那么高铁为什么比传统列车的速度快？ 4．速度变化快慢的描述——加速度 (1)消除了钢轨连接口。 (2)使用动车组。 传统的列车开动，首先要火车头的车轮转起来，即火车头自己先开动起来，然后拖动列车。而对高铁，动车组有牵引电机的绝不只是火车头，几乎每节车厢都有电动机，几乎每个车轮都有动力驱动。这样一来，动车组前进，就像赛龙舟一样个个都奋力划桨，所有车轮一致地运转，列车就跑得更快了。 整体感知 探究重构 应用迁移 阅读材料 4．速度变化快慢的描述——加速度 问题　沪杭高铁是连接上海和杭州的现代化高速铁路，试运行时最大速度就达到了416.6 km/h，再次刷新世界纪录。沪杭高速列车在一次运行中由A站开往B站，假设A、B车站间的铁路为直线。技术人员乘此列车从A车站出发，列车从启动加速到100 m/s，用了250 s，在匀速运动了 10 min后，列车开始减速运动，经过300 s后刚好停在B车站。求此高速列车启动、减速时的加速度大小。 整体感知 探究重构 应用迁移 阅读材料 4．速度变化快慢的描述——加速度 提示：加速过程的初速度v0＝0，末速度v1＝100 m/s，用时t1＝250 s， 该过程的加速度大小 a1＝＝ m/s2＝0.4 m/s2 减速过程的初速度v1＝100 m/s，末速度v2＝0，用时t2＝300 s，该过程的加速度大小 a2＝＝ m/s2≈0.33 m/s2。 整体感知 探究重构 应用迁移 阅读材料 4．速度变化快慢的描述——加速度 $$