1-4速度變化快慢的描述-加速度(解析版)(人教2019必修第一冊(cè)-)

第一章運(yùn)動(dòng)的描述1.4速度變化快慢的描述——加速度素養(yǎng)導(dǎo)航素養(yǎng)導(dǎo)航課標(biāo)要求素養(yǎng)要求課標(biāo)解讀1．知道加速度的比值定義法，理解加速度的物理意義。2．理解加速度的矢量性，知道其方向與速度變化方向一致。3．知道速度、加速度、速度變化量的關(guān)系。4．知道v-t圖像中斜率的含義，會(huì)用v-t圖像求加速度。1．物理觀念：理解加速度的概念。能區(qū)分；會(huì)應(yīng)用計(jì)算有關(guān)問題，由加速度與速度的方向關(guān)系，會(huì)判斷物體的運(yùn)動(dòng)情況2．科學(xué)思維：經(jīng)歷建構(gòu)加速度概念的過程，體會(huì)物理學(xué)中的抽象思維方法；體會(huì)運(yùn)用v-t圖像描述物體運(yùn)動(dòng)速度變化的快慢。。自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)必備知識(shí)教材原句01加速度要比較速度變化的快慢，可以用速度的變化量除以時(shí)間。物理學(xué)中把速度的變化量與發(fā)生這一變化所用時(shí)間之比，叫作加速度。自主思考(1)對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體而言，可以問“它運(yùn)動(dòng)了多遠(yuǎn)”，這是路程或位移的概念；也可以問“它運(yùn)動(dòng)得多快”，這是速度的概念．然而，在生活用語中，卻沒有與加速度對(duì)應(yīng)的詞語．日常生活中一般只有籠統(tǒng)的“快”和“慢”，這里有時(shí)指的是速度，有時(shí)模模糊糊地指的是加速度．你能分別舉出這樣的例子嗎？【答案】(1)日常生活中所說的“快”與“慢”，多指速度的大小，有時(shí)也指加速度的大小，例如“高鐵比轎車運(yùn)動(dòng)得快”“飛機(jī)比貨車運(yùn)動(dòng)得快”都是指速度的大小．有時(shí)候我們也說“賽車啟動(dòng)很快”，指的是賽車啟動(dòng)時(shí)加速度很大．教材原句02加速度的方向加速度是矢量，加速度a的方向與速度的變化量的方向相同。自主思考圖中做直線運(yùn)動(dòng)的列車，在40s內(nèi)速度由10m/s增加到20m/s，那么列車在40s內(nèi)速度的變化量是多少？列車的加速度是多少？加速度的方向與速度變化量的方向有什么關(guān)系？【答案】速度的變化量Δv＝v2－v1＝10m/s，列車的加速度a＝eq\f(Δv,Δt)＝0．25m/s2，加速度a的方向與速度變化量Δv方向相同。教材原句03從v－t圖像看加速度v-t圖像中圖線的傾斜程度可以判斷加速度的大小。自主思考觀察圖，思考下列問題。坡的“陡”與“緩”與圖線的“陡”與“緩”有什么聯(lián)系？【答案】坡“陡”與圖線“陡”均表示速度變化得快；坡“緩”與圖線“緩”均表示速度變化得慢?；?dòng)探究互動(dòng)探究關(guān)鍵能力探究點(diǎn)01速度變化量情境探究根據(jù)圖1回答問題．(向右為運(yùn)動(dòng)的正方向)甲物體乙物體圖1(1)速度變化量定義式：Δv＝____________.(2)請(qǐng)分別把甲物體和乙物體的速度變化量在圖中表示出來，并寫出數(shù)據(jù)．(3)兩圖中物體的速度變化量相同嗎？你能得到什么結(jié)論？【答案】(1)v2－v1(2)(3)不相同，兩物體速度變化量大小相等、方向不同，速度變化量有方向，為矢量，可以用速度變化量的正負(fù)表示它的方向．探究歸納在直線運(yùn)動(dòng)中，末速度v與初速度v0之差就是物體速度的變化量，即Δv＝v－v0，規(guī)定正方向，把v、v0代入可得Δv，Δv為正表示與規(guī)定的正方向相同；Δv為負(fù)表示與規(guī)定的正方向相反．【探究應(yīng)用1】如圖所示,在世界女排大獎(jiǎng)賽中,中國(guó)球員朱婷跳起將速度為20m/s、水平飛來的排球迎面擊出,排球以30m/s的速率水平返回。假設(shè)朱婷對(duì)排球的擊打時(shí)間為0.25s。求:排球被擊打過程中的速度變化Δv;【答案】50m/s,方向與排球飛來的方向相反【解析】規(guī)定排球飛來的方向?yàn)檎较?已知初速度v0=20m/s,末速度v1=-30m/s根據(jù)速度變化量的定義得:Δv=v1-v0=(-30-20)m/s=-50m/s,負(fù)號(hào)表示方向與排球飛來的方向相反?！具w移應(yīng)用1】判斷下列說法的正誤．(1)一小球以10m/s的速度與墻相撞，彈回時(shí)速度大小也為10m/s，小球的速度變化量為0.()(2)甲物體的速度變化量為3m/s，乙物體的速度變化量為－5m/s，甲物體的速度變化量大．()【答案】(1)×(2)×【解析】(1)錯(cuò)．以初速度方向?yàn)檎?，速度變化量為?0m/s;(2)錯(cuò)．乙的大，負(fù)號(hào)表示速度變化量的方向與正方向相反，不表示大?。骄奎c(diǎn)02加速度情境探究下表列出了三種車輛起步后速度變化情況初速度時(shí)間末速度自行車05s14m/s小型轎車020s30m/s旅客列車0100s40m/s(1)哪種車輛速度變化大？哪種車輛速度增加得快？(2)三種車輛的加速度分別為多大？(3)由計(jì)算結(jié)果分析加速度a與速度v、速度的變化量Δv有無必然聯(lián)系．【答案】(1)旅客列車速度變化大，自行車速度增加的快．(2)三車的加速度分別是自行車a1＝eq\f(Δv1,Δt1)＝eq\f(14,5)m/s2＝2.8m/s2轎車a2＝eq\f(Δv2,Δt2)＝eq\f(30,20)m/s2＝1.5m/s2列車a3＝eq\f(Δv3,Δt3)＝eq\f(40,100)m/s2＝0.4m/s2(3)加速度a與速度v、速度的變化量Δv無必然聯(lián)系．探究歸納1．公式a＝eq\f(v2－v1,t)中v1表示物體的初速度，v2表示物體的末速度，應(yīng)用時(shí)不能將兩者顛倒．2．公式a＝eq\f(v2－v1,t)是矢量式，速度、速度的變化量、加速度皆為矢量．應(yīng)用該公式解題時(shí)要先規(guī)定好正方向，v1、v2的方向與規(guī)定的正方向相同時(shí)取正值，相反時(shí)取負(fù)值．3．最后要注意根據(jù)計(jì)算所得的加速度a的正、負(fù)來確定加速度的方向．【探究應(yīng)用2】乒乓球被稱為中國(guó)的國(guó)球，在歷次國(guó)際性的比賽中，中國(guó)隊(duì)都取得了非常好的成績(jī)．假設(shè)在某次比賽中，中國(guó)選手馬琳接住了對(duì)手打來的速度大小為30m/s的乒乓球，并將球以45m/s的速度反向扣殺，從接住到扣殺歷時(shí)0.15s，則乒乓球在被扣殺時(shí)平均加速度大小為()A．50m/s2 B．100m/s2C．250m/s2 D．500m/s2【答案】D【解析】以45m/s方向?yàn)檎较颚＝v2－v1＝45m/s－(－30m/s)＝75m/sa＝eq\f(Δv,Δt)＝500m/s2方向與45m/s方向相同，故D正確．【遷移應(yīng)用2】一物體做變速直線運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻速度的大小為4m/s，1s后速度的大小變?yōu)?0m/s，在這1s內(nèi)該物體的()A．速度變化的大小可能為4m/sB．速度變化的大小可能為10m/sC．加速度可能小于4m/s2D．加速度可能大于10m/s2【答案】D【解析】速度大小已知，而方向未知，故可能的情況有以下四種：v1＝4m/s，v2＝10m/s；v1＝4m/s，v2＝－10m/s；v1＝－4m/s，v2＝10m/s；v1＝－4m/s，v2＝－10m/s.由此可知速度變化對(duì)應(yīng)四種情況：Δv＝6m/s，Δv＝－14m/s，Δv＝14m/s，Δv＝－6m/s.加速度也有四種：a＝6m/s2，a＝－14m/s2，a＝14m/s2，a＝－6m/s2，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確．探究點(diǎn)03從v－t圖像看加速度情境探究(1)圖線斜率絕對(duì)值越大，說明速度變化越________，那么加速度越________，如圖中aOA________aBC；斜率為0，說明速度保持________，即加速度為________(如圖中AB段)．(2)斜率為正，表示加速度的方向與正方向________(如圖中OA段)．斜率為負(fù)，表示加速度的方向與正方向________(如圖中BC段)．【答案】(1)快大＞不變0(2)相同相反探究歸納1．v－t圖像的意義：v－t圖像描述的是物體速度隨時(shí)間的變化規(guī)律．2．圖像上的“點(diǎn)、截距、斜率”的意義點(diǎn)某時(shí)刻的速度截距橫截距速度為零的時(shí)刻縱截距初速度斜率大小加速度的大小正負(fù)加速度的方向3.確定物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：若圖線平行于時(shí)間軸，說明物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)；若圖線遠(yuǎn)離時(shí)間軸，說明物體做加速運(yùn)動(dòng)；若圖線靠近時(shí)間軸，說明物體做減速運(yùn)動(dòng)．如圖所示，a做勻速直線運(yùn)動(dòng)，b、c做加速直線運(yùn)動(dòng)，d、e做減速直線運(yùn)動(dòng)．定性比較同一坐標(biāo)系中，利用不同物體的v－t圖像斜率的絕對(duì)值可以比較它們的加速度大小，如圖所示，a的加速度大于b的加速度定量計(jì)算(1)根據(jù)v－t圖像的物理意義，圖線的斜率在數(shù)值上等于質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的加速度大小(2)在v－t圖像上任取兩點(diǎn)(t1，v1)和(t2、v2)，根據(jù)a＝eq\f(Δv,Δt)(eq\f(Δv,Δt)即圖像的斜率)可確定加速度(3)eq\f(Δv,Δt)的正、負(fù)表示加速度的方向，eq\f(Δv,Δt)的絕對(duì)值表示加速度的大小【探究應(yīng)用3】如圖是某物體做直線運(yùn)動(dòng)的速度-時(shí)間圖像,有關(guān)物體運(yùn)動(dòng)情況判斷正確的是 ()A.前2s的加速度大小為5m/s2B.2s末運(yùn)動(dòng)方向改變C.4s末物體回到出發(fā)點(diǎn)D.6～8s做勻速運(yùn)動(dòng)【答案】A【解析】前2s的加速度大小a=10m/s2s=5m/s2,選項(xiàng)A正確;前4s內(nèi)的速度均為正值,表示速度方向與正方向相同,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;4s末運(yùn)動(dòng)方向變化,并不表示物體回到出發(fā)點(diǎn),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;6～8s物體做變速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)D【遷移應(yīng)用3】某火箭由地面豎直向上發(fā)射時(shí),其v-t圖像如圖所示,則下列表述正確的是 ()A.火箭在t2～t3時(shí)間內(nèi)向下運(yùn)動(dòng)B.火箭在t1～t2時(shí)間內(nèi)加速度最大C.0～t3時(shí)間內(nèi),火箭一直向上運(yùn)動(dòng)D.火箭在運(yùn)動(dòng)過程中的最大加速度大小為v【答案】C【解析】由題圖看出,火箭的速度一直為正值,說明火箭一直在上升,故A錯(cuò)誤,C正確。由v-t圖像的斜率表示加速度,可知在t2～t3時(shí)間內(nèi)火箭的加速度最大,最大加速度大小為a=v2t3-t2評(píng)價(jià)檢測(cè)評(píng)價(jià)檢測(cè)素養(yǎng)提升學(xué)業(yè)合格練1.(多選)由公式a＝eq\f(Δv,Δt)可知()A．a(chǎn)與Δv成正比B．物體加速度大小由Δv決定C．a(chǎn)的方向與Δv的方向相同D.eq\f(Δv,Δt)叫速度的變化率，就是加速度【答案】CD【解析】物體加速度大小不是由Δv決定，與Δv無關(guān)，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；a的方向與Δv的方向相同，C項(xiàng)正確；a＝eq\f(Δv,Δt)是加速度的定義式，反映的是速度變化快慢，即速度的變化率，D項(xiàng)正確．2.純電動(dòng)汽車不排放污染空氣的有害氣體，具有良好的發(fā)展前景，現(xiàn)對(duì)如圖所示的純電動(dòng)汽車的加速性能進(jìn)行測(cè)試．如圖所示是速度計(jì)，在汽車內(nèi)的觀察者觀察速度計(jì)指針的變化，開始時(shí)指針指在如圖甲所示的位置，經(jīng)過8s后指針指示到如圖乙所示的位置，那么它的加速度約為()A．11m/s2 B．－5.0m/s2C．1.4m/s2 D．－1.4m/s2【答案】D【解析】由題圖可知汽車的初速度v0＝60km/h≈16.7m/s，末速度v＝20km/h≈5.6m/s.由加速度的定義式得a＝eq\f(v－v0,t)＝eq\f(5.6－16.7,8)m/s2≈－1.4m/s2，故D正確．3.如圖甲所示，火箭發(fā)射時(shí)，速度能在10s內(nèi)由0增加到100m/s；如圖乙所示，汽車以108km/h的速度行駛，急剎車時(shí)能在2.5s內(nèi)停下來，初速度的方向?yàn)檎较?，下列說法中正確的是()A．10s內(nèi)火箭的速度改變量為10m/sB．2.5s內(nèi)汽車的速度改變量為－30m/sC．火箭的速度變化比汽車的快D．火箭的加速度比汽車的加速度大【答案】B【解析】規(guī)定初速度的方向?yàn)檎较颍鸺乃俣雀淖兞喀＝v2－v1＝100m/s－0＝100m/s，故A錯(cuò)誤；汽車的初速度v1′＝108km/h＝30m/s，汽車的速度改變量Δv′＝v2′－v1′＝0－30m/s＝－30m/s，故B正確；根據(jù)a＝eq\f(Δv,Δt)得火箭的加速度a1＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(100,10)m/s2＝10m/s2，汽車的加速度為a2＝eq\f(Δv′,Δt′)＝eq\f(－30,2.5)m/s2＝－12m/s2，所以火箭的加速度比汽車的加速度小，火箭的速度變化比汽車的慢，故C、D錯(cuò)誤．4.(多選)物體運(yùn)動(dòng)的初速度為6m/s，經(jīng)過10s速度的大小變?yōu)?0m/s，則加速度大小可能是()A．0.8m/s2 B．1.4m/s2C．2.0m/s2 D．2.6m/s2【答案】BD【解析】設(shè)初速度方向?yàn)檎较?，根?jù)a＝eq\f(v2－v1,t)，后來20m/s的速度方向可能與初速度的方向相同，也可能相反，相同時(shí)a1＝eq\f(20－6,10)m/s2＝1.4m/s2，相反時(shí)a2＝eq\f(－20－6,10)m/s2＝－2.6m/s2.故B、D正確．5.如圖所示，實(shí)線為兩個(gè)在同一直線上運(yùn)動(dòng)的物體a和b的v－t圖像，由圖可以知道()A．兩物體的速度方向相反，加速度方向也相反，a的加速度小于b的加速度B．兩物體的速度方向相反，加速度方向也相反，a的加速度大于b的加速度C．兩物體的速度方向相同，加速度方向相反，a的加速度大于b的加速度D．兩物體的速度方向相同，加速度方向相同，a的加速度大于b的加速度【答案】C【解析】由于a、b的v－t圖像都在第一象限，物體的速度方向均為正，即兩物體的運(yùn)動(dòng)速度方向相同；由于圖線的斜率eq\f(Δv,Δt)等于加速度，兩圖線的斜率eq\f(Δv,Δt)一正一負(fù)，即表示兩物體的加速度的方向相反，即a為正方向，b為負(fù)方向；兩直線的斜率eq\f(Δv,Δt)的絕對(duì)值a大于b，即a的加速度大于b的加速度，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤．6.(多選)在下列四個(gè)圖像中t0時(shí)間內(nèi)加速度發(fā)生變化的是()【答案】BD【解析】v－t圖像的斜率表示加速度，A、C斜率不變，加速度不變，B、D斜率變化，加速度變化．7.如圖所示為一物體做直線運(yùn)動(dòng)的v－t圖像，用v1、a1表示物體在0～t1時(shí)間內(nèi)的速度和加速度，v2、a2表示物體在t1～t2時(shí)間內(nèi)的速度和加速度，則由圖可知()A．v1與v2方向相同，a1與a2方向相同，a1>a2B．v1與v2方向相同，a1與a2方向相反，a1<a2C．v1與v2方向相反，a1與a2方向相同，a1>a2D．v1與v2方向相反，a1與a2方向相反，a1<a2【答案】B【解析】0～t1時(shí)間內(nèi)速度方向沿正方向，加速度(圖像斜率)為正，t1～t2時(shí)間內(nèi)速度方向沿正方向，加速度為負(fù)，即沿負(fù)方向，從圖像的斜率大小可判斷a1<a2，B正確．8.(v－t圖像的應(yīng)用)(多選)如圖所示是A、B兩個(gè)物體做直線運(yùn)動(dòng)的v－t圖像，則下列說法中正確的是()A．物體A做加速直線運(yùn)動(dòng)B．物體B做減速直線運(yùn)動(dòng)C．物體A的加速度大于B的加速度D．體B的速度變化比A的速度變化快【答案】AD【解析】由兩物體的速度圖像可知，兩物體速度的絕對(duì)值都在增大，都在做加速運(yùn)動(dòng)，A正確，B錯(cuò)誤，由兩物體運(yùn)動(dòng)圖線的斜率可知，物體A的加速度為1m/s2，物體B的加速度為－2m/s2，所以B的加速度大于A的加速度，從而B的速度變化比A的速度變化快，C錯(cuò)誤，D正確．學(xué)業(yè)等級(jí)練9.雨滴從高空由靜止下落，由于空氣阻力作用，其加速度逐漸減小，直到變?yōu)榱悖诖诉^程中雨滴的運(yùn)動(dòng)情況是()A．速度不斷減小B．速度越來越大C．位移越來越小D．速度的變化率越來越大【答案】B【解析】雨滴做加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度減小，雨滴下落的速度增加得越來越慢，加速度為零時(shí)，雨滴的速度最大，A錯(cuò)，B對(duì)；雨滴一直下落，位移逐漸增大，C錯(cuò)；加速度即為速度變化率，加速度減小，故速度變化率減小，D錯(cuò)．10.一質(zhì)點(diǎn)沿某條直線運(yùn)動(dòng)時(shí)速度—時(shí)間圖像如圖所示，則以下說法中正確的是()A．第1s末質(zhì)點(diǎn)的速度改變方向B．第2s末質(zhì)點(diǎn)的加速度改變方向C．第2s內(nèi)和第3s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的加速度大小方向均相同D．第3s內(nèi)和第4s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的加速度大小方向均相同【答案】C【解析】分析速度—時(shí)間圖像可知，圖像在時(shí)間軸上方表示速度為正，在時(shí)間軸下方表示速度為負(fù)，第1s末質(zhì)點(diǎn)的速度沒有改變方向，A錯(cuò)誤；速度—時(shí)間圖像的斜率表示加速度，第2s末質(zhì)點(diǎn)的加速度沒有改變方向，B錯(cuò)誤；第2s內(nèi)和第3s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的加速度大小方向均相同，C正確；第3s內(nèi)和第4s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的加速度大小相同，方向相反，D錯(cuò)誤．11.中國(guó)“利劍”無人機(jī)發(fā)展迅速，最近更“取得重大成果”，并“實(shí)現(xiàn)歷史性跨越”．軍事專家分析認(rèn)為，“利劍”是以航母艦載機(jī)為發(fā)展目標(biāo)的新一代無人機(jī)，未來將登上航母，成為無人攻擊機(jī)，在某次“利劍”進(jìn)行滑行試驗(yàn)中，某檢測(cè)裝置觀測(cè)到其降落后的滑行過程中制動(dòng)力逐漸增大，下列各圖中能反映其速度v隨時(shí)間t變化關(guān)系的是()【答案】D【解析】由題意可知“利劍”的制動(dòng)力逐漸增大，故其加速度越來越大，則飛機(jī)做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng)，故只有D正確．12.世界女排大獎(jiǎng)賽在中國(guó)香港站的比賽中，某運(yùn)動(dòng)員跳起將速度為20m/s水平飛來的排球水平擊出，排球以30m/s的速率水平返回(如圖)，假設(shè)排球被擊打過程中的平均加速度大小為200m/s2，則運(yùn)動(dòng)員對(duì)排球的擊打時(shí)間為()A．0.05s B．0.25sC．0.1s D．0.15s【答案】B【解析】規(guī)定初速度方向?yàn)檎较?，則v1＝20m/s，v2＝－30m/s根據(jù)加速度的定義式a＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(v2－v1,Δt)得：Δt＝eq\f(v2－v1,a)＝eq\f(－30－20,－200)s＝0.25s，故選B.13.如圖所示，將彈性小球以10m/s的速度從距地面2m處的A點(diǎn)豎直向下拋出，小球落地后豎直反彈經(jīng)過距地面1.5m高的B點(diǎn)時(shí)，向上的速度為7m/s，從A到B，小球共用時(shí)0.3s，則此過程中()A．小球發(fā)生的位移的大小為0.5m，方向豎直向上B．小球速度變化量的大小為3m/s，方向豎直向下C．小球平均速度的大小為8.5m/s，方向豎直向下D．小球平均加速度的大小約為56.7m/s2，方向豎直向上【答案】D【解析】位移是初位置指向末位置的有向線段，從題中可以看出，小球的位移為0.5m，方向由A點(diǎn)指向B點(diǎn)，即豎直向下，故A錯(cuò)誤；速度的變化量等于末速度減初速度，規(guī)定向下為正，則Δv＝－7m/s－10m/s＝－17m/s，負(fù)號(hào)表示與規(guī)定方向相反，即速度變化量的方向向上，故B錯(cuò)誤；平均速度等于位移與時(shí)間的比值，小球的位移為x＝0.5m，方向豎直向下，所以小球的平均速度eq\x\to(v)＝eq\f(x,t)＝eq\f(0.5,0.3)m/s＝eq\f(5,3)m/s，方向豎直向下，故C錯(cuò)誤；規(guī)定向下的方向?yàn)檎较?，由加速度公式a＝eq\f(Δv,Δt)知：a＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(－7－10,0.3)m/s2≈－56.7m/s2，負(fù)號(hào)表示方向豎直向上，故D正確．沖刺“雙一流”14.(多選)一質(zhì)點(diǎn)某時(shí)刻的速度大小為2m/s,2s后的速度大小變?yōu)?m/s，則下列判斷正確的是()A．該質(zhì)