1.4 速度变化快慢的描述——加速度 讲义-2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册
2026-09-05
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摘要:
本讲义聚焦“速度变化快慢的描述——加速度”核心知识点,系统梳理速度变化量的矢量性、加速度的定义与物理意义、平均与瞬时加速度的区别,以及加速度方向与速度变化的关系,通过v-t图像斜率分析加速度,构建从概念到应用的学习支架。
资料以表格对比明晰概念、图像分析深化理解,结合火箭升空、汽车制动等实例,融入实验题与计算题,培养学生模型建构与科学推理能力。课中辅助教师高效授课,课后助力学生通过分层练习查漏补缺,提升物理观念与科学探究素养。
内容正文:
高一物理必修第一册秋季同步培优专项讲义
1.4 速度变化快慢的描述——加速度
知识归纳与题型总结
考点01 加速度
1.速度的变化量
(1)定义:速度的变化量也叫速度的改变量,是指速度改变的多少,它等于物体的末速度v2 与初速度v1的矢量差,即速度的变化量为∆v=v2-v1。
(2)∆v=v2-v1是矢量式,其方向由初速度和末速度共同决定。
①如图甲所示,若v2与v1同向,均为正值,且v2>v1,则,表示与v1方向相同,说明物体做加速直线运动。
②如图乙所示,若v2与v1同向,均为正值,且v2<v1,则,表示与v1方向相反,说明物体做减速直线运动。
2.加速度
(1)定义: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a表示。
(2)表达式:,∆v表示速度在时间∆t内的变化量。
(3)单位:在国际单位制中,加速度的单位是米每二次方秒,符号是m/s2或m·s-2。
(4)物理意义:表示速度变化快慢的物理量。
(5)方向:加速度是矢量,其方向与速度变化量方向相同。
3.平均加速度和瞬时加速度
平均加速度
瞬时加速度
定义
物体在一段时间内的速度变化量与这段时间的比
物体在某一时刻或经过某一位置时的加速度
标矢性
矢量
矢量
物理
意义
粗略描述物体在一段时间内速度变化快慢的物理量
精确描述物体在某一时刻或某一位置速度变化快慢的物理量
联系
(1)公式中,∆t→0时,平均加速度近似等于瞬时加速度;
(2)在加速度不变的运动中,平均加速度与瞬时加速度相等
考点02 加速度的方向
1.加速度方向与速度方向的关系
加速度方向与速度变化量∆v的方向相同,对于速度变化量的方向,可从以下三种运动形式来理解(设初速度v0的方向为正方向):
运动形式
初速度v0
末速度v
图示
速度变化量∆v
加速度a
加速运动
3m/s
7m/s
4m/s
加速度方向与初速度方向相同
减速运动
7m/s
3m/s
-4m/s
加速度方向与初速度方向相反
先速至速度为0,后反向加速
7m/s
-3m/s
-10m/s
加速度方向与初速度方向相反
2.物体做加速运动或减速运动的判断
只要a、v同向,物体就做加速运动;a、v反向,就做减速运动,具体情况概括:
考点03 从v-t图象看加速度
1.v-t图像的斜率表示加速度
(1)v-t图像斜率的绝对值大小表示加速度大小,在如图所示的v-t图像中,图线的斜率,表示物体的加速度。斜率的绝对值越大,加速度越大;斜率的绝对值越小,加速度越小;斜率为零,加速度为零,即速度保持不变。
(2)v-t图像斜率的正、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。
2.由v-t图像判断速度的变化
(1)在0~t0时间内,v<0,a>0,物体做减速运动;
(2)在t>t0时间内,v>0,a>0,物体做加速运动。
3.如果速度变化不均匀,说明物体的加速度在变化,其v-t图像为曲线
曲线上某点切线斜率的绝对值表示该点对应时刻的瞬时加速度大小。
4.常见运动的v-t图像
如图所示:①匀速直线运动;②初速度为零,沿正方向做加速度不变的加速直线运动;③初速度为正,沿正方向做加速度不变的加速直线运动;④初速度为负,先沿负方向做加速度不变的减速直线运动,后沿正方向做加速度不变的加速直线运动;⑤初速度为正,先沿正方向做加速度不变的减速直线运动,再沿负方向做加速度不变的加速直线运动;⑥初速度为负,沿负方向做加速度不变的加速直线运动;⑦初速度为零,沿正方向做变加速(加速度逐渐减小)直线运动。
考向01 加速度的定义
【例1】(多选)下列关于速度和加速度的说法中,正确的是( )
A.物体的加速度为零,速度不一定为零
B.物体的速度为零时,加速度一定为零
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
考向02 速度、速度变化量和加速度的区别
【例2】做变速运动的物体具有加速度,其加速度的表达式为,公式中的为速度的变化量。在图甲、乙所示的两个匀变速直线运动中如何表示速度的变化量?(、分别表示物体的初速度和末速度)
考向03 加速度的计算
【例3】一物体做加速度不变的直线运动,某时刻速度的大小为4 m/s,2 s后速度大小为8 m/s。则关于物体在这2 s内的说法错误的是( )
A.速度变化量的大小可能大于8 m/s
B.速度变化量的大小可能小于4 m/s
C.加速度的大小可能大于4 m/s2
D.加速度的大小可能等于2 m/s2
考向04 加速度的方向与速度变化的关系
【例4】下列说法正确的是( )
A.研究车轮的转动时,可将车轮看作质点
B.物体在第4秒内指的是从第3秒末到第4秒末的时间
C.参考系必须是静止的物体
D.物体的加速度为负值,一定做减速运动
【对点1】以下关于加速度的说法正确的是 ( )
A.速度变化越大,加速度越大
B.速度变化越快,加速度越大
C.做加速运动的物体,加速度一定大
D.做减速运动的物体,加速度一定小
【对点2】我国长征火箭点火升空瞬间的情境如图所示,则下列说法正确的是( )
A.在火箭点火升空的瞬间,火箭的速度很小,但加速度可能很大
B.在火箭点火升空的瞬间,火箭的速度很小,故加速度也小
C.火箭速度变化得越大,其加速度就大
D.火箭速度变化得越快,其加速度就变化得越快
【对点3】一辆汽车制动时,在3s内速度由21m/s减到了0,则该汽车加速度的大小为( )
A.3m/s2 B.5m/s2 C.7m/s2 D.9m/s2
【对点4】关于物体的运动,下列说法正确的是( )
A.物体加速度越大,则速度一定越大
B.物体的速度为0,加速度也一定为0
C.物体加速度方向与速度变化方向相同
D.物体速度变化量越大,则加速度一定越大
一、单选题
1.下列关于物体的速度和加速度的说法中,正确的是( )
A.加速度是描述物体位置变化快慢的物理量
B.物体的速度变化量大,它的加速度一定大
C.物体的速度变化率减小,其加速度可能逐渐变大
D.物体的速度在减小,其加速度可能在逐渐变大
2.小蔡同学在水平篮球场上拍篮球,如图所示,试分析篮球与地面作用过程中,从作用前到作用后,篮球平均加速度的方向为( )
A.斜左下 B.斜右上 C.竖直向上 D.竖直向下
3.关于奥运会女子双人10 m台跳水比赛,下列说法中正确的是( )
A.10 m指的是运动员在空中运动的路程
B.跳水过程中可以将运动员看成质点
C.两位运动员在最高点时的加速度相同
D.以一位运动员为参考系,另一位运动员做自由落体运动
4.关于教材中的四幅插图,下列说法正确的是( )
A.图-1中,当跳伞运动员俯视大地,看到大地迎面而来,是以大地为参考系
B.图-2中,汽车速度表上的示数指的是平均速度的大小
C.图-3中,速度的变化量的方向与加速度a的方向始终相同
D.图-4中,把整个运动过程细分成很多小段,每一小段近似看作匀速直线运动,然后将这些小段的位移相加,得到总位移,这种方法运用了假设法
5.一个物体的加速度为,下列说法正确的是( )
A.该物体一定做减速运动
B.该物体的加速度一定比的加速度大
C.该物体的速度每秒内减小了5m/s
D.该物体的加速度方向与速度变化的方向相反
6.关于速度的定义式,以下叙述正确的是( )
A.物体做匀速直线运动时,速度v与运动的位移成正比,与运动时间成反比
B.速度v的大小与运动的位移和时间都无关
C.物体的加速度减小,速度也一定减小
D.、,因为,所以
7.急动度是描述加速度变化快慢的物理量,定义式“”。为评估某品牌新能源汽车起步时的平稳性,一辆测试车从静止开始沿平直公路启动,车载系统在起步阶段“0-4 s”内将急动度设定为: ()。已知t=0时,a0=0,下列关于汽车在起步阶段“0-4 s”内的说法正确的是( )
A.汽车的加速度随时间均匀增加 B.汽车的加速度随时间均匀减小
C.汽车在t=2 s时加速度达到最大值 D.汽车在t=2 s时速度达到最大值
二、多选题
8.(多选)如图所示,一物体从点沿足够长的光滑固定斜面上滑,1s末时速度为8m/s,方向沿斜面向上,4s初速度大小变为2m/s。则该物体运动的加速度大小可能为(
A. B.
C. D.
9.(多选)已知甲、乙两物体沿同一直线运动,甲的加速度为,乙的加速度为。关于甲、乙的运动情况,下列说法正确的是( )
A.甲的加速度大于乙的加速度
B.甲可能在做减速运动,乙可能在做加速运动
C.甲、乙的运动方向可能相同
D.甲的速度变化比乙的快
10.(多选)一个做变速直线运动的物体,其加速度方向不变而大小逐渐减小到零,那么该物体的运动情况可能是( )
A.速度不断增大,到加速度减小到零时速度达到最大,而后做匀速直线运动
B.速度不断减小,到加速度减小为零时速度达到最小,而后做匀速直线运动
C.速度不断减小,到加速度减小到零时运动停止
D.速度不断减小到零后,又反向做加速运动,最后做匀速运动
三、填空题
11.放置在气垫导轨上的滑块,安装了宽度的遮光条,滑块在恒定外力的作用下,先后通过两个光电门,配套的数字计时器记录了遮光条通过第一个光电门的时间,通过第二个光电门的时间,遮光条从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间,则滑块的加速度大小为__________。
12.一物体做匀变速直线运动,某时刻速度大小为4m/s,经过2s后速度大小为10m/s,那么在这2s内,物体的加速度的大小可能为______或_____m/s2。
13.F1是英文Formula One的缩写,即一级方程式赛车,是仅次于奥运会和世界杯足球赛的世界第三大赛事。F1赛车的变速系统非常强劲,从时速0加速到100km/h仅需2.3s,从0加速到200km/h再急停到0只需12s。假定F1赛车加速时的加速度随时间的增大而均匀减小,急停时的加速度大小恒为9.2m/s2,而且运动的最大速度超过200km/h。上海F1赛道全长5.451km,比赛要求选手跑完56圈决出胜负。若某车手平均时速为210km/h,则跑完全程用时__________h;该车手的F1赛车的最大加速度为__________m/s2。(结果均保留2位小数)
四、实验题
14.某实验小组用如图甲所示的实验装置来完成“研究匀变速直线运动的规律”实验。放置在气垫导轨上的滑块上装有遮光条,滑块在牵引力的作用下先后通过光电门1、2。
(1)用游标卡尺测遮光条的宽度,示数如图乙所示,则遮光条的宽度为_____cm。
(2)某次实验时测得滑块经过光电门1、2时遮光条的遮光时间分别为、,遮光条从开始遮住光电门1到开始遮住光电门2的时间。滑块经过光电门1时的速度大小为________,滑块的加速度大小为________。(计算结果均保留两位有效数字)
15.物理兴趣小组利用手机中“声学秒表”软件测量当地的重力加速度。如图甲所示,他们将铁架台放在水平台面上,上端固定电磁铁M能吸住小球,打开手机软件,断开开关,小球下落撞击挡板A,手机接收到断开开关的声音和小球撞击挡板A的声音,算出时间间隔t,改变小球距离挡板A的高度h及对应的时间间隔t,测量多组数据。
某次记录声音响度随时间变化曲线如图乙,第一、第二个尖峰的横坐标分别对应断开开关的声音和撞击挡板A的声音,小球下落的时间t=______s。作出如图丙所示的图线,可得到重力加速度g=______m/s2(结果保留小数点后1位)。
五、计算题
16.如图,运动员在直线跑道上进行训练,从A点以3m/s的速度出发,运动到C点后立即折回,以6m/s的速度到达B点,全程用时1min。已知:xAB=60m,xBC=90m,求整个过程中:
(1)运动员的平均速度大小;
(2)运动员的平均加速度大小。
17.一辆汽车沿直线做加速运动,在40s内速度从10m/s增大到20m/s。若前方红灯亮了,汽车刹车沿直线做减速运动,在2s内速度从10m/s减小到0。
(1)做加速运动时,汽车在这40s内速度的变化量是多少?汽车的加速度是多少?加速度方向与速度方向有什么关系?加速度方向与速度变化量的方向有什么关系?
(2)做减速运动时,汽车在这2s内速度的变化量是多少?汽车的加速度是多少?加速度方向与速度方向有什么关系?
(3)根据上述(1)(2)的计算结果与结论总结总结物体做加速或减速运动的条件。
(4)加速度增大,汽车的速度一定增大吗?
18.汽车沿平直的公路行驶,小明坐在汽车驾驶员旁,注视着速度计,并记下间隔相等的各时刻的速度值,如表所示。
(1)请你根据表中的数据,在本题图中的坐标系中标出对应的点,并用平滑的线连接各点,作出汽车运动的v-t图像。
(2)计算汽车各段时间内的运动加速度。
t/s
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
v/(km/h)
20
30
40
50
50
50
50
35
20
5
0
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1.4 速度变化快慢的描述——加速度
知识归纳与题型总结
考点01 加速度
1.速度的变化量
(1)定义:速度的变化量也叫速度的改变量,是指速度改变的多少,它等于物体的末速度v2 与初速度v1的矢量差,即速度的变化量为∆v=v2-v1。
(2)∆v=v2-v1是矢量式,其方向由初速度和末速度共同决定。
①如图甲所示,若v2与v1同向,均为正值,且v2>v1,则,表示与v1方向相同,说明物体做加速直线运动。
②如图乙所示,若v2与v1同向,均为正值,且v2<v1,则,表示与v1方向相反,说明物体做减速直线运动。
2.加速度
(1)定义: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a表示。
(2)表达式:,∆v表示速度在时间∆t内的变化量。
(3)单位:在国际单位制中,加速度的单位是米每二次方秒,符号是m/s2或m·s-2。
(4)物理意义:表示速度变化快慢的物理量。
(5)方向:加速度是矢量,其方向与速度变化量方向相同。
3.平均加速度和瞬时加速度
平均加速度
瞬时加速度
定义
物体在一段时间内的速度变化量与这段时间的比
物体在某一时刻或经过某一位置时的加速度
标矢性
矢量
矢量
物理
意义
粗略描述物体在一段时间内速度变化快慢的物理量
精确描述物体在某一时刻或某一位置速度变化快慢的物理量
联系
(1)公式中,∆t→0时,平均加速度近似等于瞬时加速度;
(2)在加速度不变的运动中,平均加速度与瞬时加速度相等
考点02 加速度的方向
1.加速度方向与速度方向的关系
加速度方向与速度变化量∆v的方向相同,对于速度变化量的方向,可从以下三种运动形式来理解(设初速度v0的方向为正方向):
运动形式
初速度v0
末速度v
图示
速度变化量∆v
加速度a
加速运动
3m/s
7m/s
4m/s
加速度方向与初速度方向相同
减速运动
7m/s
3m/s
-4m/s
加速度方向与初速度方向相反
先速至速度为0,后反向加速
7m/s
-3m/s
-10m/s
加速度方向与初速度方向相反
2.物体做加速运动或减速运动的判断
只要a、v同向,物体就做加速运动;a、v反向,就做减速运动,具体情况概括:
考点03 从v-t图象看加速度
1.v-t图像的斜率表示加速度
(1)v-t图像斜率的绝对值大小表示加速度大小,在如图所示的v-t图像中,图线的斜率,表示物体的加速度。斜率的绝对值越大,加速度越大;斜率的绝对值越小,加速度越小;斜率为零,加速度为零,即速度保持不变。
(2)v-t图像斜率的正、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。
2.由v-t图像判断速度的变化
(1)在0~t0时间内,v<0,a>0,物体做减速运动;
(2)在t>t0时间内,v>0,a>0,物体做加速运动。
3.如果速度变化不均匀,说明物体的加速度在变化,其v-t图像为曲线
曲线上某点切线斜率的绝对值表示该点对应时刻的瞬时加速度大小。
4.常见运动的v-t图像
如图所示:①匀速直线运动;②初速度为零,沿正方向做加速度不变的加速直线运动;③初速度为正,沿正方向做加速度不变的加速直线运动;④初速度为负,先沿负方向做加速度不变的减速直线运动,后沿正方向做加速度不变的加速直线运动;⑤初速度为正,先沿正方向做加速度不变的减速直线运动,再沿负方向做加速度不变的加速直线运动;⑥初速度为负,沿负方向做加速度不变的加速直线运动;⑦初速度为零,沿正方向做变加速(加速度逐渐减小)直线运动。
考向01 加速度的定义
【例1】(多选)下列关于速度和加速度的说法中,正确的是( )
A.物体的加速度为零,速度不一定为零
B.物体的速度为零时,加速度一定为零
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
【答案】AD
【详解】A.物体的加速度为零,代表物体速度不变,而物体速度不一定为零,故A正确;
B.物体的速度为零时,加速度不一定为零,例如自由落体运动刚开始的时候,故B错误;
CD.根据可知,物体的速度变化量越大,加速度不一定越大;物体的速度变化越快,加速度越大,故C错误,D正确。
故选AD。
考向02 速度、速度变化量和加速度的区别
【例2】做变速运动的物体具有加速度,其加速度的表达式为,公式中的为速度的变化量。在图甲、乙所示的两个匀变速直线运动中如何表示速度的变化量?(、分别表示物体的初速度和末速度)
【答案】在直线运动中速度的变化量如下图中的所示。
【详解】见答案。
考向03 加速度的计算
【例3】一物体做加速度不变的直线运动,某时刻速度的大小为4 m/s,2 s后速度大小为8 m/s。则关于物体在这2 s内的说法错误的是( )
A.速度变化量的大小可能大于8 m/s
B.速度变化量的大小可能小于4 m/s
C.加速度的大小可能大于4 m/s2
D.加速度的大小可能等于2 m/s2
【答案】B
【详解】A.设初速度方向为正,初、末速度方向相反时,、。速度变化量
其大小为,故A正确;
B.初、末速度同向时,,反向时,,所以速度变化量的大小最小为,不可能小于,故B错误;
C.速度变化量的大小最大为,故加速度大小最大为,故C正确;
D.初、末速度同向时,,故D正确。
故选B。
考向04 加速度的方向与速度变化的关系
【例4】下列说法正确的是( )
A.研究车轮的转动时,可将车轮看作质点
B.物体在第4秒内指的是从第3秒末到第4秒末的时间
C.参考系必须是静止的物体
D.物体的加速度为负值,一定做减速运动
【答案】B
【详解】A.质点模型忽略物体的形状和大小,仅适用于平动问题。研究车轮转动时需考虑其半径和不同点的运动差异,不能视为质点。故A错误;
B.“第4秒内”定义为时间间隔,标准表述为从第3秒末到第4秒末,故B正确;
C.参考系是描述物体运动的参照物,可为任意物体,例如以运动的车厢为参考系描述乘客运动,因此参考系无需静止。故C错误;
D.加速度的正负取决于坐标系方向,物体减速需加速度方向与速度方向相反。若物体速度方向为负,加速度也为负,则物体速度大小增加,故D错误。
故选B。
【对点1】以下关于加速度的说法正确的是 ( )
A.速度变化越大,加速度越大
B.速度变化越快,加速度越大
C.做加速运动的物体,加速度一定大
D.做减速运动的物体,加速度一定小
【答案】B
【详解】A.加速度的定义式为
加速度大小同时由速度变化量和变化所用时间共同决定,若速度变化量大但用时极长,加速度也可能很小,故A错误;
B.加速度的物理意义就是描述速度变化的快慢,速度变化越快则加速度越大,故B正确;
C.加速运动仅说明加速度与速度方向相同,加速度大小可以很小,比如缓慢加速的汽车,加速度很小仍做加速运动,故C错误;
D.减速运动仅说明加速度与速度方向相反,加速度大小可以很大,比如汽车紧急刹车时加速度很大,仍做减速运动,故D错误。
故选B。
【对点2】我国长征火箭点火升空瞬间的情境如图所示,则下列说法正确的是( )
A.在火箭点火升空的瞬间,火箭的速度很小,但加速度可能很大
B.在火箭点火升空的瞬间,火箭的速度很小,故加速度也小
C.火箭速度变化得越大,其加速度就大
D.火箭速度变化得越快,其加速度就变化得越快
【答案】A
【详解】AB.火箭点火瞬间,速度很小,几乎为零,但此时火箭得到的反冲力较大,速度变化得很快,火箭的加速度可能很大,故A正确,B错误;
CD.加速度是描述物体速度变化快慢的物理量,速度变化得越快,加速度就越大,但加速度不一定变化得快。火箭速度变化得越大,如果时间更长,其加速度不一定大,故C、D错误。
故选A。
【对点3】一辆汽车制动时,在3s内速度由21m/s减到了0,则该汽车加速度的大小为( )
A.3m/s2 B.5m/s2 C.7m/s2 D.9m/s2
【答案】C
【详解】根据加速度的定义式
其中汽车初速度,末速度,制动时间,代入公式得
负号表示加速度方向与汽车运动方向相反,加速度大小为。
故选C。
【对点4】关于物体的运动,下列说法正确的是( )
A.物体加速度越大,则速度一定越大
B.物体的速度为0,加速度也一定为0
C.物体加速度方向与速度变化方向相同
D.物体速度变化量越大,则加速度一定越大
【答案】C
【详解】A.加速度是描述速度变化快慢的物理量,加速度大小与速度大小无直接关联,加速度大仅说明速度变化快,速度不一定大,故A错误;
B.速度为0时加速度不一定为0,例如物体从静止开始加速运动,加速度不为零,故B错误;
C.根据加速度定义式,时间是标量,因此加速度的方向与速度变化量的方向一定相同,故C正确;
D.加速度是速度变化量与对应时间的比值,速度变化量越大时,若变化所用时间也很长,加速度可能很小,故D错误。
故选C。
一、单选题
1.下列关于物体的速度和加速度的说法中,正确的是( )
A.加速度是描述物体位置变化快慢的物理量
B.物体的速度变化量大,它的加速度一定大
C.物体的速度变化率减小,其加速度可能逐渐变大
D.物体的速度在减小,其加速度可能在逐渐变大
【答案】D
【详解】A.加速度是描述速度变化快慢的物理量,不是描述位置变化快慢,位置变化快慢由速度描述,故A错误;
B.速度变化量大,但所用时间可能很长,加速度不一定大,加速度大揭示速度变化率大,由力与质量决定,故B错误;
C.速度变化率就是加速度,速度变化率减小即加速度减小,故C错误;
D.速度在减小说明加速度方向与速度方向相反,加速度的大小可以逐渐变大(如加速度从增大到),速度减小得越来越快,故D正确。
故选D。
2.小蔡同学在水平篮球场上拍篮球,如图所示,试分析篮球与地面作用过程中,从作用前到作用后,篮球平均加速度的方向为( )
A.斜左下 B.斜右上 C.竖直向上 D.竖直向下
【答案】C
【详解】由加速度的定义式可知,加速度的方向与速度变化量的方向相同。篮球在与地面作用的过程中,水平方向上速度保持不变,因此水平方向的速度变化量为零,即加速度在水平方向的分量为零;竖直方向上,篮球从向下运动变为向上运动,设竖直向上为正方向,则速度变化量 ,即速度变化量的方向竖直向上。综合可知,篮球的平均加速度方向为竖直向上。
故选C。
3.关于奥运会女子双人10 m台跳水比赛,下列说法中正确的是( )
A.10 m指的是运动员在空中运动的路程
B.跳水过程中可以将运动员看成质点
C.两位运动员在最高点时的加速度相同
D.以一位运动员为参考系,另一位运动员做自由落体运动
【答案】C
【详解】A.10 m指的是跳台到水面的距离,实际运动员的路程比10 m大一些,故A错误;
B.跳水过程中需要观察运动员的动作细节,不能将运动员看成质点,故B错误;
C.两位运动员在最高点时,都只受重力,加速度为重力加速度,则加速度相同,故C正确;
D.两名运动员的动作基本上是同步的,以一位运动员为参考系,另一位运动员处于静止状态,故D错误。
故选C。
4.关于教材中的四幅插图,下列说法正确的是( )
A.图-1中,当跳伞运动员俯视大地,看到大地迎面而来,是以大地为参考系
B.图-2中,汽车速度表上的示数指的是平均速度的大小
C.图-3中,速度的变化量的方向与加速度a的方向始终相同
D.图-4中,把整个运动过程细分成很多小段,每一小段近似看作匀速直线运动,然后将这些小段的位移相加,得到总位移,这种方法运用了假设法
【答案】C
【详解】A.图1中,当跳伞运动员俯视大地,看到大地迎面而来,是以运动员自己为参考系,故A错误;
B.图2中,汽车速度表上的示数指的是瞬时速率,故B错误;
C.图3中,速度的变化量的方向与加速度a的方向始终相同,故C正确;
D.图4中,把整个运动过程细分成很多小段,每一小段近似看作匀速直线运动,然后将这些小段的位移相加,得到总位移,这种方法运用了微元法,故D错误。
故选C。
5.一个物体的加速度为,下列说法正确的是( )
A.该物体一定做减速运动
B.该物体的加速度一定比的加速度大
C.该物体的速度每秒内减小了5m/s
D.该物体的加速度方向与速度变化的方向相反
【答案】B
【详解】A.物体的加速度为负,表示加速度方向与设定的正方向相反,但不一定与初速度方向相反,物体不一定做减速运动,故A错误;
B.加速度是矢量,正负号表示方向,不表示大小,所以物体的加速度一定比的加速度大,故B正确;
C.物体加速还是减速取决于加速度方向和速度方向之间的关系,而不是由加速度的正负决定的,故C错误;
D.加速度的方向与速度变化的方向一定相同,故D错误。
故选B。
6.关于速度的定义式,以下叙述正确的是( )
A.物体做匀速直线运动时,速度v与运动的位移成正比,与运动时间成反比
B.速度v的大小与运动的位移和时间都无关
C.物体的加速度减小,速度也一定减小
D.、,因为,所以
【答案】B
【详解】A.匀速直线运动中速度是恒定值,位移与时间成正比,的大小与、均无关,不存在正比、反比关系,故A错误;
B.速度由与的比值定义,但其大小由物体本身的运动状态决定,与和都无关,故B正确;
C.当加速度方向与速度方向相同时,即使加速度减小,速度仍在增大(仅增大的速率变慢),故C错误;
D.速度是矢量,正负号表示方向,比较大小需看绝对值,,因此的大小大于,不能直接通过代数值比较矢量大小,故D错误。
故选B。
7.急动度是描述加速度变化快慢的物理量,定义式“”。为评估某品牌新能源汽车起步时的平稳性,一辆测试车从静止开始沿平直公路启动,车载系统在起步阶段“0-4 s”内将急动度设定为: ()。已知t=0时,a0=0,下列关于汽车在起步阶段“0-4 s”内的说法正确的是( )
A.汽车的加速度随时间均匀增加 B.汽车的加速度随时间均匀减小
C.汽车在t=2 s时加速度达到最大值 D.汽车在t=2 s时速度达到最大值
【答案】C
【详解】A.急动度是加速度对时间的变化率,即
加速度随时间均匀变化要求为恒定值,但本题 是随时间变化的函数,因此加速度不是均匀变化,故A错误;
B.同理,加速度均匀减小也要求为恒定负值,不是恒定值,故B错误;
C.已知t=0时,a0=0,t=2s时,急动度为零,之前为正值,说明加速度增加到最大值,之后急动度为负值,加速度开始减小,t=2s时,加速度达到最大值,故C正确;
D.t=2s时,加速度达到最大值,但速度仍在增大,当加速度减小到零,速度达到最大,故D错误。
故选C。
二、多选题
8.(多选)如图所示,一物体从点沿足够长的光滑固定斜面上滑,1s末时速度为8m/s,方向沿斜面向上,4s初速度大小变为2m/s。则该物体运动的加速度大小可能为(
A. B.
C. D.
【答案】BD
【详解】经过2s的时间,其速度大小变为2m/s,若此时速度方向沿斜面向上,则加速度大小为
若此时速度方向沿斜面向下,则加速度大小为
故选BD。
9.(多选)已知甲、乙两物体沿同一直线运动,甲的加速度为,乙的加速度为。关于甲、乙的运动情况,下列说法正确的是( )
A.甲的加速度大于乙的加速度
B.甲可能在做减速运动,乙可能在做加速运动
C.甲、乙的运动方向可能相同
D.甲的速度变化比乙的快
【答案】BC
【详解】A.比较加速度的大小只比较绝对值,即甲的加速度小于乙的加速度,故A错误;
BC.当加速度与速度方向相反时,物体做减速运动,反之,物体做加速运动,我们只知道甲、乙两者加速度的方向,而不知道二者速度的方向,所以B和C都有可能正确,故BC正确;
D.乙的加速度大,乙速度的变化快,故D错误。
故选BC。
10.(多选)一个做变速直线运动的物体,其加速度方向不变而大小逐渐减小到零,那么该物体的运动情况可能是( )
A.速度不断增大,到加速度减小到零时速度达到最大,而后做匀速直线运动
B.速度不断减小,到加速度减小为零时速度达到最小,而后做匀速直线运动
C.速度不断减小,到加速度减小到零时运动停止
D.速度不断减小到零后,又反向做加速运动,最后做匀速运动
【答案】ABCD
【详解】A.当加速度方向与速度方向相同时,物体速度不断增大,到加速度减小到零时速度达到最大,而后做匀速直线运动,A正确;
BCD当加速度方向与速度方向相反时,物体的速度不断减小,以下有三种可能:
①如果加速度先减小到零,则物体的速度不再减小,而后物体做匀速直线运动,B正确;
②如果速度先减小到零,则物体又反向做加速运动,加速度减小到零时,物体向反方向做匀速直线运动,D正确;
③如果加速度和速度同时减小到零,则物体停止运动,C正确。
故选ABCD。
三、填空题
11.放置在气垫导轨上的滑块,安装了宽度的遮光条,滑块在恒定外力的作用下,先后通过两个光电门,配套的数字计时器记录了遮光条通过第一个光电门的时间,通过第二个光电门的时间,遮光条从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间,则滑块的加速度大小为__________。
【答案】
【详解】通过第一个光电门的速度
通过第二个光电门的速度
总时间为
加速度
12.一物体做匀变速直线运动,某时刻速度大小为4m/s,经过2s后速度大小为10m/s,那么在这2s内,物体的加速度的大小可能为______或_____m/s2。
【答案】 3 7
【详解】根据加速度定义式可得,
所以物体加速度的大小可能为3m/s2、7m/s2。
13.F1是英文Formula One的缩写,即一级方程式赛车,是仅次于奥运会和世界杯足球赛的世界第三大赛事。F1赛车的变速系统非常强劲,从时速0加速到100km/h仅需2.3s,从0加速到200km/h再急停到0只需12s。假定F1赛车加速时的加速度随时间的增大而均匀减小,急停时的加速度大小恒为9.2m/s2,而且运动的最大速度超过200km/h。上海F1赛道全长5.451km,比赛要求选手跑完56圈决出胜负。若某车手平均时速为210km/h,则跑完全程用时__________h;该车手的F1赛车的最大加速度为__________m/s2。(结果均保留2位小数)
【答案】 1.45 13.74
【详解】[1]由平均速率公式,解得车手跑完全程用时
[2] F1赛车加速时的加速度随时间的增大而均匀减小,则
当t=2.3s时
车从200km/h降到0用时为t0秒,则有
则车加速到200km/h用时
当时
解得该车手的F1赛车的最大加速度是
四、实验题
14.某实验小组用如图甲所示的实验装置来完成“研究匀变速直线运动的规律”实验。放置在气垫导轨上的滑块上装有遮光条,滑块在牵引力的作用下先后通过光电门1、2。
(1)用游标卡尺测遮光条的宽度,示数如图乙所示,则遮光条的宽度为_____cm。
(2)某次实验时测得滑块经过光电门1、2时遮光条的遮光时间分别为、,遮光条从开始遮住光电门1到开始遮住光电门2的时间。滑块经过光电门1时的速度大小为________,滑块的加速度大小为________。(计算结果均保留两位有效数字)
【答案】(1)1.25
(2) 2.0 1.0
【详解】(1)[1]遮光条的宽度。
(2)[1][2]滑块经过光电门1时的速度大小
滑块经过光电门2时的速度大小
滑块的加速度大小
15.物理兴趣小组利用手机中“声学秒表”软件测量当地的重力加速度。如图甲所示,他们将铁架台放在水平台面上,上端固定电磁铁M能吸住小球,打开手机软件,断开开关,小球下落撞击挡板A,手机接收到断开开关的声音和小球撞击挡板A的声音,算出时间间隔t,改变小球距离挡板A的高度h及对应的时间间隔t,测量多组数据。
某次记录声音响度随时间变化曲线如图乙,第一、第二个尖峰的横坐标分别对应断开开关的声音和撞击挡板A的声音,小球下落的时间t=______s。作出如图丙所示的图线,可得到重力加速度g=______m/s2(结果保留小数点后1位)。
【答案】 0.4 9.5
【详解】[1]根据图乙可知,第一、第二个尖峰的横坐标分别对应断开开关和撞击挡板的时间,分别为和,则小球下落的时间为
代入数据解得
[2]小球下落过程做自由落体运动,根据位移时间关系有
整理得
可知图像的斜率表示当地的重力加速度,即,由图丙取直线上两点和,可得图像斜率为
解得
则当地的重力加速度大小为
五、计算题
16.如图,运动员在直线跑道上进行训练,从A点以3m/s的速度出发,运动到C点后立即折回,以6m/s的速度到达B点,全程用时1min。已知:xAB=60m,xBC=90m,求整个过程中:
(1)运动员的平均速度大小;
(2)运动员的平均加速度大小。
【答案】(1)1m/s
(2)0.15m/s2
【详解】(1)运动员的平均速度大小
(2)以初速度方向为正方向,运动员的平均加速度大小为
故运动员的平均加速度大小为0.15m/s2。
17.一辆汽车沿直线做加速运动,在40s内速度从10m/s增大到20m/s。若前方红灯亮了,汽车刹车沿直线做减速运动,在2s内速度从10m/s减小到0。
(1)做加速运动时,汽车在这40s内速度的变化量是多少?汽车的加速度是多少?加速度方向与速度方向有什么关系?加速度方向与速度变化量的方向有什么关系?
(2)做减速运动时,汽车在这2s内速度的变化量是多少?汽车的加速度是多少?加速度方向与速度方向有什么关系?
(3)根据上述(1)(2)的计算结果与结论总结总结物体做加速或减速运动的条件。
(4)加速度增大,汽车的速度一定增大吗?
【答案】(1),,加速度方向与速度方向相同,与速度变化量的方向相同;
(2),,加速度方向与速度方向相反;
(3)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;
(4)不一定。
【详解】(1)做加速运动时,40s内汽车速度的变化量
根据,汽车的加速度,以初速度方向为正,为正值,a为正值,即加速度方向与速度方向相同,与速度变化量的方向相同;
(2)做减速运动时,2s内速度的变化量为
根据,汽车的加速度,以初速度方向为正,a为负值,即加速度方向与速度方向相反;
(3)综上可得,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;
(4)不一定,加速阶段,汽车的加速度增大,速度增大得更快;减速阶段,汽车加速度增大,速度减小得更快,故加速度增大,速度不一定增大。
18.汽车沿平直的公路行驶,小明坐在汽车驾驶员旁,注视着速度计,并记下间隔相等的各时刻的速度值,如表所示。
(1)请你根据表中的数据,在本题图中的坐标系中标出对应的点,并用平滑的线连接各点,作出汽车运动的v-t图像。
(2)计算汽车各段时间内的运动加速度。
t/s
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
v/(km/h)
20
30
40
50
50
50
50
35
20
5
0
【答案】(1) ;(2) 0~15s内,,加速度方向与运动方向相同;15~30s内,;30~45s内,,加速度方向与运动方向相反;45~50s内,,加速度方向与运动方向相反。
【详解】(1) 汽车运动的v-t图像如下图所示
(2)0~15s内的加速度为
加速度方向与运动方向相同;
15~30s内的加速度为
30~45s内的加速度大小为
加速度方向与运动方向相反
45~50s内的加速度大小为
加速度方向与运动方向相反。
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