物理鲁科必修1：2.3《速度和加速度》

欢迎进入物理课堂 第3节速度和加速度 目标导航 一 平均速度和瞬时速度1 二者的比较 时间 时刻 位置 粗略 精确 位移 运动 2 瞬时速度测量方法 可以用很短时间内的 来代替 1 用光电门实验装置可测物体的 2 汽车的瞬时速度可由 直接读出 平均速度 瞬时速度 速度计 想一想1 甲 乙两人同时从同一地点A出发 沿着不同的路线同时到达另一地点B 请问此过程甲 乙两人的平均速度相同吗 提示 相同 平均速度等于位移与时间的比值 甲 乙两人的位移和时间都相同 故甲 乙两人的平均速度相同 二 加速度1 物理意义 表示物体运动速度 的物理量 2 定义 物体 的变化跟发生这一变化所用 的比值 3 定义式 a 4 单位 符号m s2 5 矢量性 加速度是矢量 其方向与 的方向相同 变化快慢 速度 时间 速度变化 米 秒2 想一想2 物体运动时有加速度 其速度就一定增加吗 提示 不一定 加速度是描述物体运动速度变化快慢的物理量 物体运动的速度可能增加 也可能减小 学案导引1 平均速度越大 瞬时速度也越大吗 2 速度的平均值与平均速度的大小相等吗 1 平均速度 1 定义运动物体的位移跟发生这段位移所用时间的比值 叫做物体在这段位移 或这段时间 内的平均速度 2 物理意义平均速度是表示物体运动快慢的物理量 也是表示物体位置变化快慢的物理量 它是对运动物体在某段时间或位移内的运动快慢和方向的描述 但不能反映运动过程的细节 只能粗略地描述物体运动的快慢 平均速度越大 表示物体运动得越快 其位置变化也越快 特别提醒 在变速直线运动中 不同时间 或不同位移 内的平均速度一般是不相同的 因此 求出的平均速度必须指明是对哪段时间 或哪段位移 而言的 5 平均速度和平均速率之间的区别和联系 2 瞬时速度 1 瞬时速度精确地描述了物体运动的快慢及方向 是矢量 一般情况下所提到的速度都是指瞬时速度 2 瞬时速度与某一时刻某一位置相对应 即对应于某一状态 3 瞬时速率是指瞬时速度的大小 简称速率 它是标量 只有大小 没有方向 4 瞬时速度三性 3 两者的关系 1 当位移足够小或时间足够短时 可以认为瞬时速度就等于平均速度 2 在匀速直线运动中 平均速度和瞬时速度相等 特别提醒 1 瞬时速度的大小和方向与平均速度的大小和方向无必然联系 2 在匀速直线运动中 瞬时速度与平均速度相同 但在其他运动中 两者一般是不相同的 2012年伦敦奥运会期间 有三位中国华侨A B C从所住的同一地点M出发 前往赛场N为中国的运动员加油 他们分别选择了三条不同的路径 最后同时到达赛场 如图所示 则下列说法中正确的是 A 三位华侨从M点到N点的平均速度相同B 三位华侨到达N点的瞬时速度相同C 三位华侨从M点到N点的平均速率相同D B华侨从M到N的平均速度方向与任意时刻的瞬时速度方向相同 思路点拨 解答本题可以参考下面的思路进行 精讲精析 三位华侨从同一地点出发沿不同路径到达同一地点 位移相同 所用时间相同 故平均速度相同 选项A正确 三位华侨的路程不同 故平均速率不同 选项C错误 无法判断谁到达N点的瞬时速度大 但三位华侨到达N点的瞬时速度方向不同 选项B错误 B华侨沿直线运动 全程中他的速度方向是不变的 选项D正确 答案 AD 变式训练1 下列所说的速度中 哪些是平均速度 哪些是瞬时速度 1 百米赛跑的运动员以9 5m s的速度冲过终点线 2 经过提速后列车的速度达到250km h 3 由于堵车 汽车在隧道内的车速仅为1 2m s 4 返回地面的 神八 返回舱以2 5m s的速度落到内蒙古主着陆场 5 子弹以800m s的速度撞击在墙上 解析 平均速度与某段时间或位移相对应 而瞬时速度与某一时刻或某一位置相对应 由题目中所给的信息可以看出 1 4 5 为瞬时速度 而 2 3 为平均速度 答案 1 4 5 为瞬时速度 2 3 为平均速度 学案导引1 速度为零时 加速度一定也为零吗 2 加速度增大 速度一定增大吗 加速度减小 速度一定减小吗 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 4 物理意义加速度是描述物体运动速度变化快慢的物理量 加速度反映的是速度变化的快慢 而不是速度变化的大小 也不是速度的大小 在数值上加速度等于单位时间内速度的变化量 5 判断物体做加速运动还是减速运动的方法可以根据加速度方向和速度方向的关系判断物体是做加速运动还是做减速运动 只要加速度方向和速度方向相同 则物体做加速运动 若加速方向和速度方向相反 则物体做减速运动 可用如下方式表示 特别提醒 1 加速度是一个用比值定义的物理量 由速度变化量和发生这一变化所用的时间共同确定 不要理解为它与 v成正比 与 t成反比 实际上加速度a与速度 v无直接联系 与速度v也无直接联系 2 物体做加速运动还是减速运动与加速度的正 负无关 加速度为负时不一定做减速运动 加速度为正时也不一定做加速运动 已知飞来的排球具有水平方向20m s的速度 被击打后以原速率水平返回 排球与运动员的手接触时间为0 2s 设0 2s内排球的速度均匀变化 求排球在被击打过程中的加速度 答案 200m s2 方向沿排球返回方向 变式训练2 计算下列运动中的物体的加速度 1 某飞机的起飞速度是50m s 因地面跑道的限制 要求飞机在8s内离开跑道 求飞机起飞时的最小加速度 2 一辆汽车正以54km h的速度行驶 因发生紧急情况关闭油门 刹车后做减速直线运动 经5s停止 求汽车的加速度 答案 1 6 25m s2 与起飞方向相同 2 3m s2 与初速度方向相反 学案导引1 速度变化量大 加速度一定大吗 2 加速度变小 速度就变小吗 思路点拨 速度增大还是减小取决于加速度和速度的方向关系 解析 当加速度方向与速度方向相反时 物体做减速运动 速度在不断减小 若加速度增大 速度减小得更快 当加速度方向与速度方向相同时 物体做加速运动 速度在不断增大 若加速度减小 只是速度增大得慢了 当速度为零时 加速度可能为零 也可能不为零 加速度是描述速度变化快慢的物理量 有了加速度 物体的速度一定要发生变化 答案 D 变式训练3 关于速度和加速度的关系 下列说法正确的是 A 速度变化得越多 加速度就越大B 速度变化得越快 加速度就越大C 加速度方向保持不变 则速度方向也保持不变D 加速度大小不断变小 则速度大小也不断变小 判断物体做加速运动还是减速运动的方法 经典案例 8分 若以t为横轴 以v为纵轴 则可画出物体运动的v t图象 表示物体的速度随时间的变化情况 如图所示表示某物体运动的v t图象 试分析各段时间内物体做什么运动 加速度是多大 加速度的方向是什么 哪段时间内加速度较大 审题指导 根据v t图象 可知随着时间的增加 速度的大小如何变化 越来越大则是加速 反之则是减速 v t图象不代表物体的运动轨迹 图线斜率的大小和正负分别表示加速度的大小和方向 误区警示 1 物体是做加速运动还是减速运动 不能根据加速度的正负来判断 当加速度与速度均为负值时 速度就增加 2 速度的变化趋势与加速度的变化趋势无关 加速度减小时 速度不一定减小 科学思维方法与数形结合一 科学思维方法的应用1 科学的抽象思维 物理模型的建立为了研究问题方便 抓住主要因素 忽略次要因素 从实际问题中抽象出物理模型 把实际复杂的问题简化处理 如质点就是一个理想模型 尽管质点在实际中并不存在 但这种思维方法会给我们带来很大的方便 在今后的学习中还会建立更多的理想模型 2 极限思想的应用对于一个变速直线运动的物体 求其在某一时刻的瞬时速度时 通常的做法是在物体经过的某一位置后取一段很小的位移 这段位移取得越小 物体在该段时间内速度变化就越小 在该段位移上的平均速度就越能精确地描述物体在该点的运动快慢情况 当位移足够小 或时间足够短 时 该段位移上的平均速度就等于物体经过该点时的瞬时速度 这充分体现了物理中常用的无限取微逐渐逼近的极限思想 在今后学习中经常会用到这种方法 二 数形结合法的应用1 物体运动规律可以用文字表述 公式表达 也可以用图象表述 在图象法中实施了 数 对 形 的转换 能动态反映物理量的变化过程 具有形象 直观的特点 利用图象处理问题 简化了公式运算的繁琐 使解题过程简单明了 提高了解题效率 特别是解一些非定量计算的问题 以及运动的追及和相遇问题时尤为方便 要正确 灵活地运用图象解题 一定要对图象的物理意义有透彻的理解 2 利用s t图象描述物体的运动 1 从s t图象中可以找出物体在各个时刻对应的位移 2 若物体做匀速直线运动 则s t图象是一条倾斜的直线 直线的斜率表示物体的速度 如图甲直线 所示 3 若s t图象与时间轴平行 表示物体处于静止状态 如图甲直线 所示 甲乙 4 若图象是一条曲线 则表示物体做非匀速直线运动 图象上两点连线的斜率表示这段时间内的平均速度 如图乙中线段AB 图象上某点切线的斜率表示这点的瞬时速度 5 若图甲中图象不过原点 有两种情况 图线在纵轴上的截距表示开始计时时物体的位移不为零 相对于参考点 如图直线 所示 图线在横轴上的截距表示物体过一段时间才从参考点出发 如图直线 所示 6 两图线相交说明两物体相遇 其交点的横坐标表示相遇的时刻 纵坐标表示相遇处对参考点的位移 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全