加速度的方向与速度变化的关系、加速度的计算 讲义-2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册
2026-09-10
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摘要:
本讲义聚焦加速度的方向与速度变化关系及计算两大核心知识点,系统梳理加速度的矢量本质、直线与曲线运动中的方向规律、速度相关概念辨析,以及定义式、直线代数运算、匀变速逐差法、曲线矢量计算等内容,构建从概念到应用的学习支架。
资料通过概念辨析(如速度与加速度无必然联系)和实例分析(雨滴加速度减小的加速运动)帮助学生形成运动观念,例题与变式训练(汽车碰撞、足球颠球)设计注重科学推理与模型建构,课中辅助教师突破核心难点,课后助力学生巩固应用、查漏补缺。
内容正文:
加速度的方向与速度变化的关系、加速度的计算讲义
加速度的方向与速度变化的关系、加速度的计算讲义
考点目录
加速度的方向与速度变化的关系
加速度的计算
考点一 加速度的方向与速度变化的关系
【知识点解析】
一、核心知识点
1. 加速度的矢量本质
加速度是速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值,描述速度变化的快慢和方向,是矢量。
核心结论:加速度的方向与速度变化量 的方向完全一致,与速度本身的大小、方向无必然联系。
1. 直线运动中的方向规律
在直线运动中,速度方向沿同一直线,加速度方向与速度方向共线,分两种情况:
· 加速度与速度同向:物体做加速直线运动,速度大小持续增大;
· 加速度与速度反向:物体做减速直线运动,速度大小持续减小。
注:物体加速还是减速,只取决于 与 的方向关系,与加速度的大小变化无关。例如加速度减小的加速运动,速度仍在增大,只是增大得越来越慢。
1. 曲线运动中的方向规律
曲线运动中,速度方向沿轨迹切线,加速度方向指向轨迹的凹侧;
· 若 与 夹角为锐角:速度大小增大,方向同时改变;
· 若 与 夹角为钝角:速度大小减小,方向同时改变;
· 若 与 垂直:速度大小不变,仅方向改变(如匀速圆周运动)。
1. 概念辨析:速度、速度变化量、加速度
· 速度 :描述运动的快慢和方向,是状态量;
· 速度变化量 :描述速度改变的多少,是过程量,矢量;
· 加速度 :描述速度变化的快慢和方向,也叫速度的变化率。
三者无必然大小关联:
- 速度大,加速度不一定大(如高速匀速飞行的飞机,);
- 速度为0,加速度不一定为0(如竖直上抛最高点、汽车启动瞬间);
- 速度变化量大,加速度不一定大(如长时间缓慢加速的物体)。
二、解题思路
1. 概念判断题:紧扣“加速度方向与 方向一致”的核心,不被速度的方向、大小干扰判断。
1. 加速减速判断:只看加速度与速度的方向关系——同向加速、反向减速,与加速度大小增减无关。
1. 曲线运动分析:先根据轨迹凹侧判断加速度方向,再根据 与 的夹角判断速度大小的变化趋势。
【例题分析】
例1.(26-27高二上·河南驻马店·开学考试)速度反映运动快慢,加速度反映速度变化快慢,二者无必然大小关联,是高一核心思维难点。下列运动情境中说法正确的是( )
A.速度越大,加速度一定越大
B.速度为零时,加速度一定为零
C.加速度恒定,速度一定均匀变化
D.加速度减小,速度一定减小
【答案】C
【详解】A.根据加速度定义式,加速度是速度的变化率,与速度本身大小无必然关联,例如高速做匀速直线运动的物体,速度很大但加速度为0,故A错误;
B.速度为零时加速度不一定为零,例如竖直上抛运动到最高点时,瞬时速度为0,但加速度等于重力加速度g,故B错误;
C.加速度是描述速度变化快慢的物理量,加速度恒定意味着单位时间内速度的变化量恒定,即速度随时间均匀变化,故C正确;
D.速度增大还是减小由加速度与速度的方向关系决定:若二者同向,即使加速度减小,速度依然会增大,只是增大的快慢程度降低,故D错误。
故选C。
例2.(25-26高一上·四川广安·阶段检测)雨滴从高空由静止下落,由于受到空气阻力作用,其加速度逐渐减小,直到变为零,在此过程中雨滴的运动情况是( )
A.速度逐渐减小,加速度为零时,速度最小 B.速度逐渐增大,加速度为零时,速度最大
C.速度的变化率越来越大 D.速度与加速度的方向相反
【答案】B
【详解】A.雨滴下落过程中加速度方向与速度方向均向下,二者同向时速度始终增大,加速度为零时速度达到最大而非最小,故A错误;
B.加速度与速度同向,加速度减小仅代表速度增大的速率变慢,当加速度减为零时,速度不再增大,达到最大值,故B正确;
C.加速度的物理意义是速度的变化率,题干明确加速度逐渐减小,因此速度的变化率越来越小,故C错误;
D.雨滴做加速下落运动,速度方向向下,加速度方向也向下,二者方向相同,故D错误。
故选B。
例3.(25-26高一上·湖北武汉·期中)下列关于物体的速度和加速度的说法中,正确的是( )
A.物体的速度变化越小,其加速度越小
B.物体的加速度为负,其速度一定逐渐减小
C.物体的速度变化率减小,其加速度可能逐渐变大
D.物体的加速度逐渐减小,其速度可能逐渐变大
【答案】D
【详解】加速度的定义式为,物理意义是速度的变化率,速度增减仅由加速度与速度的方向关系决定:二者同向则速度增大,反向则速度减小,与加速度大小变化无关。
A.加速度由速度变化量和时间的比值共同决定,若很小但更小,加速度仍可能较大,故A错误;
B.加速度为负仅表示方向与规定正方向相反,若速度也为负,二者同向,物体速度会增大,故B错误;
C.加速度的本质就是速度的变化率,速度变化率减小,加速度一定减小,故C错误;
D.当加速度方向与速度方向相同时,即使加速度逐渐减小,速度仍会持续增大(仅增大的速率变慢),如加速度减小的加速运动,故D正确。
故选D。
例4.(25-26高一上·天津北辰·期中·多选)物体A的加速度为5m/s2,物体B的加速度为-6m/s2,下列正确的( )
A.物体A的加速度比物体B的加速度小
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
【答案】AB
【详解】A.加速度的正负表示方向,绝对值表示大小,可知物体A的加速度比物体B的加速度小,故A正确;
B.加速度是描述速度变化快慢的物理量,加速度越大,物体的速度变化越快,故物体B的速度变化比物体A的速度变化快,故B正确;
CD.由于不清楚两物体的速度方向,若速度与加速度同向,则速度增加,若反向,则速度减小,故无法判断两物体是加速还是减速,故CD错误。
故选AB。
【变式训练】
变式1.(25-26高一上·江苏盐城·期中)质点做加速度恒定的直线运动,初速度大小为,2s末速度大小为,则在这2s内质点的加速度
A.大小可能小于 B.大小可能大于
C.方向一定与初速度方向相同 D.方向一定与初速度方向相反
【答案】B
【详解】加速度为矢量,定义式为
规定初速度方向为正方向,,
若末速度与初速度同向,代入得,方向与初速度相同;
若末速度与初速度反向,代入得,大小为,方向与初速度相反。
故选B。
变式2.(25-26高一上·天津·阶段检测)对运动的物体而言,可以问“它运动了多远”,这是路程或位移的概念;也可以问“它运动得多快”,这是速度的概念。然而,在生活用语中,却没有与加速度对应的词语,这使得我们学习加速度的概念较为困难,下列选项对加速度的理解正确的是( )
A.物体的加速度为正值,表示其速度一定越来越大,加速度为负值,表示其速度一定越来越小
B.加速度是描述物体速度变化快慢的物理量,速度变化越快,加速度一定越大
C.物体的速度很大,比如高速飞行的飞机,它的加速度也一定很大
D.物体的速度变化量很大,比如从静止加速的汽车,它的加速度也一定很大
【答案】B
【详解】A.加速度的正负仅表示方向,速度增大或减小取决于加速度方向与速度的方向之间的关系,故A错误;
B.加速度的物理意义是描述物体速度变化的快慢,速度变化越快,加速度一定越大,符合加速度的定义,故B正确;
C.速度大小与加速度大小无必然联系,高速匀速飞行的飞机,速度很大,但速度不变,加速度为零,故C错误;
D.由加速度定义式可知,速度变化量很大,但经历的时间很长,加速度也可能很小,故D错误。
故选B。
变式3.(25-26高一上·江西赣州·期中)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方向相反
B.图甲中汽车正在做加速运动,图乙中汽车正在做减速运动
C.速度的变化量Δv越大,表示加速度也越大
D.速度较小的汽车,其速度的变化率也较小
【答案】B
【详解】A.根据可知无论汽车加速还是减速,其加速度方向与方向一定相同,故A错误;
B.由图甲可知,汽车速度变化量方向与初速度方向相同,则图甲中汽车正在做加速运动;由图乙可知,汽车速度变化量方向与初速度方向相反,则图乙中汽车正在做减速运动,故B正确;
C.只是加速度的定义式,加速度与速度变化量和所用时间均没有直接关系,速度的变化量越大,加速度不一定越大,故C错误;
D.速度较小的汽车,加速度不一定较小,则其速度的变化率不一定较小,故D错误。
故选B。
变式4.(25-26高一上·河北雄安·期末·多选)下列有关物体运动的描述可能正确的是( )
A.物体的加速度和速度方向相同,做加速度逐渐增大的减速运动
B.物体的加速度和速度方向相同,做加速度逐渐减小的加速运动
C.物体的加速度与速度方向相反,做加速度逐渐减小的减速运动
D.物体的加速度与速度方向相反,做加速度逐渐增大的加速运动
【答案】BC
【详解】AB.物体的加速度和速度方向相同,物体做加速运动,若加速度大小逐渐减小,物体做加速度逐渐减小的加速运动,故A错误,B正确;
CD.物体的加速度和速度方向相反,物体做减速运动,若加速度大小逐渐减小,物体做加速度逐渐减小的减速运动,故C正确,D错误。
故选BC。
考点二 加速度的计算
【知识点解析】
一、核心知识点
1. 定义式(普适公式)
· 为速度变化量,是矢量运算; 为对应过程的时间间隔;
· 单位:米每二次方秒();
· 矢量性:加速度的方向与 的方向一致。
1. 直线运动的代数计算
① 规定正方向:通常取初速度 的方向为正方向;
② 带符号运算:与正方向同向的速度取正值,反向取负值;
③ 结果判断:代入公式计算后, 为正说明加速度与正方向同向, 为负说明与正方向反向。
1. 匀变速直线运动的特殊计算方法
· 逐差法:针对纸带等分段位移数据,利用“连续相等时间内的位移差恒定()”计算加速度,可充分利用数据、减小偶然误差。
若有连续6段位移 ,相邻计数点时间间隔为 ,则:
· 推论公式:,已知初末速度和位移时可直接求加速度,无需计算时间。
1. 曲线运动的加速度计算
· 速度变化量 用矢量三角形法则求解:将初速度、末速度的起点重合,从初速度末端指向末速度末端的有向线段即为 ;
· 再由 计算加速度的大小,方向与 一致。
二、解题思路
1. 直线运动常规计算
① 规定正方向,明确初、末速度的大小与方向,确定正负;
② 计算速度变化量 (带符号运算);
③ 代入定义式计算加速度,根据正负说明方向。
1. 纸带/分段位移计算
① 确定相邻计数点的时间间隔 ;
② 将位移按前后对半分组,代入逐差法公式计算。
1. 曲线运动计算
① 作出初、末速度的矢量图,用三角形定则求出 的大小;
② 结合运动时间计算加速度大小,说明方向。
【例题分析】
例1.(25-26高一上·湖南长沙·期中)如图所示,弹丸和足球的初速度均为12m/s,方向水平向右。设它们与木板作用的时间都是0.1s,求:
(1)弹丸击穿木板后速度大小变为6m/s,方向不变,求弹丸击穿木板时的加速度;
(2)足球与木板作用时的加速度大小为200m/s²,求足球与木板碰撞反弹后瞬间的速度。
【答案】(1)60 m/s2,方向与初速度的方向相反
(2)8m/s,方向与初速度的方向相反
【详解】(1)令弹丸初速度方向为正方向,则知子弹的初速度v1=12m/s,末速度v2=6m/s,根据加速度的定义知,此过程中弹丸的加速度
负号表示加速度的方向与初速度的方向相反;
(2)令足球初速度方向为正方向,则知足球的初速度v1=12m/s
v2=v1-a2t=12m/s-200×0.1m/s=﹣8m/s
负号表示末速度的方向与初速度的方向相反。
例2.(25-26高一上·陕西商洛·期中)如图,在一个短边长为a,长边长为b的矩形场地上,跑步者(可视为质点)从A点出发以恒定速率v沿场地边缘顺时针第一次到达B点(A、B为两边的中点),求整个过程中:
(1)跑步者所用时间以及位移的大小和方向;
(2)跑步者运动的平均速度大小和方向;
(3)跑步者运动的平均加速度大小。
【答案】(1),,方向由A指向B
(2),方向由A指向B
(3)
【详解】(1)跑步者从A到B的运动时间为
位移是从初位置指向末位置的有向线段,所以跑步者从A到B的位移大小为
方向由A指向B。
(2)跑步者运动的平均速度大小为
方向由A指向B。
(3)根据题意,以初速度方向为正方向,则初速度为v,末速度为,故跑步者运动的平均加速度为
加速度是矢量,负号表示其方向与规定的正方向相反,所以跑步者运动的平均加速度大小为
例3.(25-26高一上·北京丰台·期中)在桌球比赛中,某球以1.4 m/s的速率垂直撞击边框后,以1.0 m/s的速率反向弹回,球与边框接触的时间 ∆t = 0.08 s。
(1)甲同学以球的初速度为正方向,计算撞击过程中球的加速度大小,过程如下:
请判断甲同学的解答过程是否正确,并说明理由;
(2)乙同学以球反向弹回的方向为正方向,计算撞击过程中球的加速度大小;
(3)判断甲乙两位同学求得的加速度的方向是否相同,说明理由。
【答案】(1)甲同学的解题过程不正确;因为在以球的初速度为正方向时,末速度的方向为负方向。正确过程应该是,负号表示与初速度方向相反,大小为。
(2)
(3)相同,速度和加速度是矢量,正负号表示方向。(1)结果为负,表示加速度方向与初速度方向相反;(2)结果为正,表示加速度方向与末速度方向相同;所以甲乙两位同学求得的加速度的方向相同。
【详解】(1)略;
(2)撞击过程中球的加速度大小
(3)略。
【变式训练】
变式1.(25-26高一上·广东东莞·阶段检测)在某次车辆检测中,小车东西方向公路上以10m/s的速度向东做匀速直线运动。
(1)若小车从某时刻起开足马力加速,经2s钟速度变为16m/s,求小车加速过程中加速度大小和方向;
(2)若小车撞墙,撞击时间为0.1s,如果墙很牢固,车与它碰撞后的一瞬间,以5m/s的速度被弹回来,求这一碰撞过程中的加速度大小及方向。
【答案】(1),方向向东
(2),方向向西
【详解】(1)小车东西方向公路上以10m/s的速度向东做匀速直线运动,从某时刻起开足马力加速,经2s钟速度变为16m/s,则小车加速过程中加速度大小为
方向向东。
(2)若小车撞墙,撞击时间为0.1s,如果墙很牢固,车与它碰撞后的一瞬间,以5m/s的速度被弹回来,以向东为正方向,则有
可知这一碰撞过程中的加速度大小为,方向向西。
变式2.(25-26高一上·海南海口·阶段检测)一个篮球从高的位置由静止开始下落,经1.5s落到水平地面上,达到地面时速度为15m/s,然后撞击地面后以的速度反弹,经0.5s达到最高点,已知篮球与地面碰撞的时间为0.2s,取竖直向上为正方向,求:
(1)篮球从空中下落过程的平均速度;(结果保留小数点后两位)
(2)篮球与地面碰撞过程的平均加速度;
(3)篮球从开始下落到反弹至最高点过程的平均速度大小;(结果保留小数点后两位)
【答案】(1)5.33m/s,方向向下
(2)100m/s2,方向向上
(3)3.09m/s
【详解】(1)篮球从空中下落过程的平均速度
方向向下;
(2)篮球与地面碰撞过程的平均加速度
方向向上。
(3)篮球从开始下落到反弹至最高点过程的平均速度大小
变式3.(25-26高一上·云南楚雄·期中)如图所示,学生练习用脚颠球。某一次足球由离水平地面高的位置静止下落,经,足球以速度大小竖直向下落到脚面上,被重新颠起,足球以速度大小竖直向上离开脚面,再次上升的最高点离水平地面高度,离开脚面上升的时间。已知足球与脚面的作用时间,足球可视为质点且在空中运动时空气阻力不可忽略。求:
(1)足球与脚面接触过程中的平均加速度大小;
(2)足球从开始下落到离开脚面后上升到最高点的平均速度大小。
【答案】(1);(2)
【详解】(1)取竖直向上为正方向,足球与脚面接触过程中的速度变化量
足球与脚面接触过程中的平均加速度大小
解得
(2)足球从开始下落到离开脚面后上升到最高点的位移
该过程中足球的平均速度
解得
即该过程中足球的平均速度大小为。
2
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$加速度的方向与速度变化的关系、加速度的计算讲义
加速度的方向与速度变化的关系、加速度的计算讲义
考点目录
加速度的方向与速度变化的关系
加速度的计算
考点一 加速度的方向与速度变化的关系
【知识点解析】
一、核心知识点
1. 加速度的矢量本质
加速度是速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值,描述速度变化的快慢和方向,是矢量。
核心结论:加速度的方向与速度变化量 的方向完全一致,与速度本身的大小、方向无必然联系。
1. 直线运动中的方向规律
在直线运动中,速度方向沿同一直线,加速度方向与速度方向共线,分两种情况:
· 加速度与速度同向:物体做加速直线运动,速度大小持续增大;
· 加速度与速度反向:物体做减速直线运动,速度大小持续减小。
注:物体加速还是减速,只取决于 与 的方向关系,与加速度的大小变化无关。例如加速度减小的加速运动,速度仍在增大,只是增大得越来越慢。
1. 曲线运动中的方向规律
曲线运动中,速度方向沿轨迹切线,加速度方向指向轨迹的凹侧;
· 若 与 夹角为锐角:速度大小增大,方向同时改变;
· 若 与 夹角为钝角:速度大小减小,方向同时改变;
· 若 与 垂直:速度大小不变,仅方向改变(如匀速圆周运动)。
1. 概念辨析:速度、速度变化量、加速度
· 速度 :描述运动的快慢和方向,是状态量;
· 速度变化量 :描述速度改变的多少,是过程量,矢量;
· 加速度 :描述速度变化的快慢和方向,也叫速度的变化率。
三者无必然大小关联:
- 速度大,加速度不一定大(如高速匀速飞行的飞机,);
- 速度为0,加速度不一定为0(如竖直上抛最高点、汽车启动瞬间);
- 速度变化量大,加速度不一定大(如长时间缓慢加速的物体)。
二、解题思路
1. 概念判断题:紧扣“加速度方向与 方向一致”的核心,不被速度的方向、大小干扰判断。
1. 加速减速判断:只看加速度与速度的方向关系——同向加速、反向减速,与加速度大小增减无关。
1. 曲线运动分析:先根据轨迹凹侧判断加速度方向,再根据 与 的夹角判断速度大小的变化趋势。
【例题分析】
例1.(26-27高二上·河南驻马店·开学考试)速度反映运动快慢,加速度反映速度变化快慢,二者无必然大小关联,是高一核心思维难点。下列运动情境中说法正确的是( )
A.速度越大,加速度一定越大
B.速度为零时,加速度一定为零
C.加速度恒定,速度一定均匀变化
D.加速度减小,速度一定减小
例2.(25-26高一上·四川广安·阶段检测)雨滴从高空由静止下落,由于受到空气阻力作用,其加速度逐渐减小,直到变为零,在此过程中雨滴的运动情况是( )
A.速度逐渐减小,加速度为零时,速度最小 B.速度逐渐增大,加速度为零时,速度最大
C.速度的变化率越来越大 D.速度与加速度的方向相反
例3.(25-26高一上·湖北武汉·期中)下列关于物体的速度和加速度的说法中,正确的是( )
A.物体的速度变化越小,其加速度越小
B.物体的加速度为负,其速度一定逐渐减小
C.物体的速度变化率减小,其加速度可能逐渐变大
D.物体的加速度逐渐减小,其速度可能逐渐变大
例4.(25-26高一上·天津北辰·期中·多选)物体A的加速度为5m/s2,物体B的加速度为-6m/s2,下列正确的( )
A.物体A的加速度比物体B的加速度小
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
【变式训练】
变式1.(25-26高一上·江苏盐城·期中)质点做加速度恒定的直线运动,初速度大小为,2s末速度大小为,则在这2s内质点的加速度
A.大小可能小于 B.大小可能大于
C.方向一定与初速度方向相同 D.方向一定与初速度方向相反
变式2.(25-26高一上·天津·阶段检测)对运动的物体而言,可以问“它运动了多远”,这是路程或位移的概念;也可以问“它运动得多快”,这是速度的概念。然而,在生活用语中,却没有与加速度对应的词语,这使得我们学习加速度的概念较为困难,下列选项对加速度的理解正确的是( )
A.物体的加速度为正值,表示其速度一定越来越大,加速度为负值,表示其速度一定越来越小
B.加速度是描述物体速度变化快慢的物理量,速度变化越快,加速度一定越大
C.物体的速度很大,比如高速飞行的飞机,它的加速度也一定很大
D.物体的速度变化量很大,比如从静止加速的汽车,它的加速度也一定很大
变式3.(25-26高一上·江西赣州·期中)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方向相反
B.图甲中汽车正在做加速运动,图乙中汽车正在做减速运动
C.速度的变化量Δv越大,表示加速度也越大
D.速度较小的汽车,其速度的变化率也较小
变式4.(25-26高一上·河北雄安·期末·多选)下列有关物体运动的描述可能正确的是( )
A.物体的加速度和速度方向相同,做加速度逐渐增大的减速运动
B.物体的加速度和速度方向相同,做加速度逐渐减小的加速运动
C.物体的加速度与速度方向相反,做加速度逐渐减小的减速运动
D.物体的加速度与速度方向相反,做加速度逐渐增大的加速运动
考点二 加速度的计算
【知识点解析】
一、核心知识点
1. 定义式(普适公式)
· 为速度变化量,是矢量运算; 为对应过程的时间间隔;
· 单位:米每二次方秒();
· 矢量性:加速度的方向与 的方向一致。
1. 直线运动的代数计算
① 规定正方向:通常取初速度 的方向为正方向;
② 带符号运算:与正方向同向的速度取正值,反向取负值;
③ 结果判断:代入公式计算后, 为正说明加速度与正方向同向, 为负说明与正方向反向。
1. 匀变速直线运动的特殊计算方法
· 逐差法:针对纸带等分段位移数据,利用“连续相等时间内的位移差恒定()”计算加速度,可充分利用数据、减小偶然误差。
若有连续6段位移 ,相邻计数点时间间隔为 ,则:
· 推论公式:,已知初末速度和位移时可直接求加速度,无需计算时间。
1. 曲线运动的加速度计算
· 速度变化量 用矢量三角形法则求解:将初速度、末速度的起点重合,从初速度末端指向末速度末端的有向线段即为 ;
· 再由 计算加速度的大小,方向与 一致。
二、解题思路
1. 直线运动常规计算
① 规定正方向,明确初、末速度的大小与方向,确定正负;
② 计算速度变化量 (带符号运算);
③ 代入定义式计算加速度,根据正负说明方向。
1. 纸带/分段位移计算
① 确定相邻计数点的时间间隔 ;
② 将位移按前后对半分组,代入逐差法公式计算。
1. 曲线运动计算
① 作出初、末速度的矢量图,用三角形定则求出 的大小;
② 结合运动时间计算加速度大小,说明方向。
【例题分析】
例1.(25-26高一上·湖南长沙·期中)如图所示,弹丸和足球的初速度均为12m/s,方向水平向右。设它们与木板作用的时间都是0.1s,求:
(1)弹丸击穿木板后速度大小变为6m/s,方向不变,求弹丸击穿木板时的加速度;
(2)足球与木板作用时的加速度大小为200m/s²,求足球与木板碰撞反弹后瞬间的速度。
例2.(25-26高一上·陕西商洛·期中)如图,在一个短边长为a,长边长为b的矩形场地上,跑步者(可视为质点)从A点出发以恒定速率v沿场地边缘顺时针第一次到达B点(A、B为两边的中点),求整个过程中:
(1)跑步者所用时间以及位移的大小和方向;
(2)跑步者运动的平均速度大小和方向;
(3)跑步者运动的平均加速度大小。
例3.(25-26高一上·北京丰台·期中)在桌球比赛中,某球以1.4 m/s的速率垂直撞击边框后,以1.0 m/s的速率反向弹回,球与边框接触的时间 ∆t = 0.08 s。
(1)甲同学以球的初速度为正方向,计算撞击过程中球的加速度大小,过程如下:
请判断甲同学的解答过程是否正确,并说明理由;
(2)乙同学以球反向弹回的方向为正方向,计算撞击过程中球的加速度大小;
(3)判断甲乙两位同学求得的加速度的方向是否相同,说明理由。
【变式训练】
变式1.(25-26高一上·广东东莞·阶段检测)在某次车辆检测中,小车东西方向公路上以10m/s的速度向东做匀速直线运动。
(1)若小车从某时刻起开足马力加速,经2s钟速度变为16m/s,求小车加速过程中加速度大小和方向;
(2)若小车撞墙,撞击时间为0.1s,如果墙很牢固,车与它碰撞后的一瞬间,以5m/s的速度被弹回来,求这一碰撞过程中的加速度大小及方向。
变式2.(25-26高一上·海南海口·阶段检测)一个篮球从高的位置由静止开始下落,经1.5s落到水平地面上,达到地面时速度为15m/s,然后撞击地面后以的速度反弹,经0.5s达到最高点,已知篮球与地面碰撞的时间为0.2s,取竖直向上为正方向,求:
(1)篮球从空中下落过程的平均速度;(结果保留小数点后两位)
(2)篮球与地面碰撞过程的平均加速度;
(3)篮球从开始下落到反弹至最高点过程的平均速度大小;(结果保留小数点后两位)
变式3.(25-26高一上·云南楚雄·期中)如图所示,学生练习用脚颠球。某一次足球由离水平地面高的位置静止下落,经,足球以速度大小竖直向下落到脚面上,被重新颠起,足球以速度大小竖直向上离开脚面,再次上升的最高点离水平地面高度,离开脚面上升的时间。已知足球与脚面的作用时间,足球可视为质点且在空中运动时空气阻力不可忽略。求:
(1)足球与脚面接触过程中的平均加速度大小;
(2)足球从开始下落到离开脚面后上升到最高点的平均速度大小。
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