高一物理怎样描述运动的快慢.ppt

1 4怎样描述速度变化的快慢 1 加速度 1 物理意义 为描述物体运动速度而引入的物理量 2 定义 加速度是与发生这一变化所用时间的 表达式为 3 在国际单位制中 加速度的单位是 符号是 4 加速度是矢量 加速度的方向与的方向相同 直线运动中如果速度增加 加速度的方向与速度方向 如果速度 加速度的方向与速度方向相反 变化的快慢 速度的变化 比值 米每二次方秒 m s2 速度变化 相同 减小 a 2 匀变速运动 1 定义 在运动过程中 保持不变的运动叫做匀变速运动 2 特点 与保持不变 3 直线运动中加速度方向与速度方向的关系 1 由加速度的定义式看加速度方向与速度方向的关系 a 说明a的方向与 由于 v v v0 所以在直线运动中 如果速度 加速度的方向就与速度的方向 如果速度 加速度方向就与速度方向 2 由v t图象看加速度方向与速度方向的关系 只要为正 说明速度增加 则加速度方向与速度方向一致 只要为负 说明速度减小 则加速度方向与速度方向相反 加速度 加速度大小 方向 增大 v的方向相同 减小 相反 加速度 加速度 相同 4 明确打点计时器的工作原理打点计时器是一种使用交流电源的仪器 工作电压以下 它每隔打一次点 由于电源频率是 因此纸带上的点就表示了和纸带相连的运动物体在不同时刻的 研究纸带上各点之间的间隔 就可以了解物体运动的情况 计时 6V 0 02s 50Hz 位置 5 实验中需要注意的几个问题 1 开始释放小车时 应使小车 2 应该先 待打点计时器打点稳定后 再 3 小车另一端所挂的钩码个数要适当 避免加速度过大使纸带上打的点 或者加速度太小 使 4 选择一条理想的纸带 纸带上的 适当舍弃计数点密集的部分 要区别计时器打出的点与人为选取的计数点 一般在纸带上每隔四个点取一个计数点 即时间间隔为T 0 02 5s 0 1s 靠近打点计时器 接通电源 释放小车 过疏 点太密 清晰 一 速度的变化量 难点突破速度变化量是矢量速度的变化量表示的是物体经过一段时间 速度变化的大小和方向 在单方向直线运动中 如果v v0 v的方向与初速度的方向相同 表示物体在加速 如果v v0 v的方向与v0方向相反 表示物体在减速 如下图甲 乙分别表示这两种情况 如果物体经过一段时间对应的初 末速度不在同一直线上 它们的运算法则应遵循矢量的运算方法 可以用一种几何关系来表示 以后我们要讨论 如果物体发生的运动在同一直线上 但不是单方向的 怎么办呢 从上图中我们可以总结出关于同一直线上矢量的运算方法 选定一个正方向 一般情况下选初速度v0的方向为正方向 所有的矢量都以这个正方向为准 和正方向同向的为正值 方向相反的为负值 那么各量的表达式中含有了正负号 就可以直接进行加减运算了 速度的变化量 v与初速度v0的大小无必然的联系 速度大的物体 速度变化不一定大 例如做匀速直线运动的物体 它的速度可以很大 但它在任意一段时间内速度的变化量却为零 速度小的物体速度变化量不一定小 例如出枪口的子弹 初速度为零 在枪膛内经过加速 可以达到800m s 速度的变化量 v的方向可能与v0同向 也可能反向 二 加速度 要点梳理 1 定义 加速度是表示速度改变快慢的物理量 它等于速度的变化量与发生这一改变所用时间的比值 用a表示加速度 2 表达式 a v vt v0 vt v0表示速度的改变 式中v0表示物体开始时刻的速度 初速度 vt表示经过一段时间 末时刻的速度 末速度 3 物理意义 加速度是表示速度改变快慢的物理量 4 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 常用的单位还有cm s 2 或cm s2 5 加速度a是矢量 其方向与 v的方向相同 疑点辨析 对a 的理解 1 a 只是加速度a的定义式 不是决定式 即一个物体运动的加速度a的决定因素不是v0 vt和t 以后我们会知道 a决定于物体的质量和它所受合外力的大小 2 加速度不但有大小 而且有方向 是矢量 在匀变速直线运动中 加速度的方向跟速度的变化量的方向相同 3 叫速度的变化率 越大 a越大 4 速度 加速度 速度改变量的比较 三 对匀变速直线运动的理解 要点梳理质点做直线运动 如果加速度保持不变 质点的运动就是匀变速直线运动 加速度不变有两层含义 加速度的大小和方向都不变 若其中之一变化也不是匀变速直线运动 例 某一质点向东运动时加速度大小是1m s2 方向向西 返回时加速度大小仍是1m s2方向向东 这个运动的加速度大小不变但方向变化了 显然不是匀变速直线运动 如果返回时加速度方向仍然向西时 就是匀变速直线运动了 虽然此时速度的方向改变 因此 加速度与速度没有必然联系 疑点辨析任意相等的时间内速度改变相等由公式a 可知 做匀变速直线运动的物体 经过相等的时间间隔 速度的变化是相同的 包括大小和方向 但相等时间间隔内的速度变化相同就不一定是匀变速直线运动了 例如 一质点沿直线运动 第1个10s内它的速度变化了5m s 第2个10s内变化了5m s 第3个10s内也变化了5m s 能否判断质点做的运动一定是匀变速直线运动 大家思考一下 对于匀变速直线运动 它在任意相等的时间间隔内速度的变化量都相等 必须是任意时间内 四 利用打点计时器测量瞬时速度 重点突破由可知 当 t足够短时 这个时间间隔上的平均速度就非常接近t时刻的瞬时速度 而打点计时器的时间间隔是0 02s 如果要求不是非常的精确 这就可以看成是比较小的时间间隔了 因此可以用纸带上待测点附近的两点间的平均速度来表示待测点的瞬时速度 用极值法研究物体的运动是物理学的一种很重要的方法 从原理上讲 与待测点的时间间隔 t越小 所求得的平均速度值就越接近该点的瞬时速度 但同时这两点间的距离也会随之变小 测量时误差较大 因此应具体问题具体分析 某汽车做匀变速直线运动 10s内速度从5m s增加到25m s 求汽车在这段运动中的加速度大小和方向 如果遇到紧急情况刹车 2s内速度减为零 这个过程也是匀变速的 求这个过程中加速度的大小和方向 解析 以初速度的方向为正方向 有v0 5m s vt 25m s t 10s 则a m s2 2m s2得到a为正值 表示其方向与规定的正方向相同 对于刹车阶段 v0 25m s vt 0 t 2s 则a m s2 12 5m s2 即加速度的大小为12 5m s2 方向与规定的正方向相反 答案 见解析 警示 a 是矢量式 如下图所示是汽车中的速度计 某同学在汽车中观察速度计指针位置的变化 开始时指针指示在图甲所示的位置 经过7s后指针指示在图乙所示的位置 若汽车做匀变速直线运动 那么它的加速度大小约为 A 7 1m s2B 5 7m s2C 1 6m s2D 2 6m s2 解析 开始时观察速度计 为初速度v1 20km h 7s后观察速度计时为末速度v2 60km h 由a 得a 1 6m s2 答案 C 下列说法正确的是 A 速度越大 速度变化也就越大B 速度变化越快 速度就越大C 在相等的时间内 速度变化越大 速度的变化率就越大D 速度变化越大 速度的变化率也就越大 解析 速度 速度变化 速度的变化率是三个完全不同的概念 速度变化大时 速度并不一定大 速度的变化率等于速度的变化与发生这一变化所用时间的比值 它可以用来描述速度的变化快慢 速度变化率越大速度也就变化越快 故正确答案为C 答案 C 思维提升 速度 速度的变化和速度的变化率三者之间没有任何因果关系 不能从一个物理量的大小而推导出另外两个物理量的大小 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 速度方向也保持不变D 加速度大小不断变小 速度大小也不断变小 解析 加速度是表示速度变化快慢的物理量 所以速度变化得越快 加速度就越大 所以A错 B对 加速度方向和速度方向可以相同 也可以相反 也可能加速度方向保持不变 速度方向改变 也可能速度方向保持不变 加速度方向改变 所以C错 若加速度大小不断变小 但是只要加速度和速度是同向的 速度就是在增大的 所以D是错误的 答案 B 在本节的实验中 打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz 记录小车运动的纸带如下图所示 在纸带上选择6个计数点A B C D E F 相邻两计数点之间还有四个点未画出 各点到A点的距离依次是2 0cm 5 0cm 9 0cm 14 0cm 20 0cm 1 根据学过的知识可以求出小车在B点的速度为vB m s CE间的平均速度为 m s 2 以打B点时为计时起点 建立v t坐标系如图所示 请在图中作出小车运动的速度与时间的关系图线 3 根据图线可得小车运动的加速度为 m s2 解析 1 相邻两个计数点间的时间间隔为0 1s所以vB m s 0 25m sCE m s 0 45m s 2 v t图象如下图所示 3 在v t图象中 图线的斜率表示加速度 即a m s2 1m s2 答案 1 0 250 45 2 见解析 3 1 如右图所示 为同一打点计时器打出的两条纸带 由纸带可知 A 在打下计数点 0 至 5 的过程中 纸带甲的平均速度比乙的大B 在打下计数点 0 至 5 的过程中 纸带甲的平均速度比乙的小C 纸带甲的加速度比乙的大D 纸带甲的加速度比乙的小 解析 在打下计数点 0 至 5 的过程中 两纸带所用时间相同 但甲纸带位移小于乙纸带位移 故 选项A错 B对 相邻计数点间所用时间相等 但乙的速度变化得更快 故a甲 a乙 选项C错 D对 答案 BD 下列说法正确的是 A 加速度增大 速度一定增大B 速度变化量 v越大 加速度就越大C 物体有加速度 速度就增加D 物体速度很大 加速度可能为零 指点迷津 加速度大小等于而不是等于 所以 v越大 时间 t可能越长 加速度不一定大 加速度越大说明速度变化越快 当速度与加速度同向时速度增加 反向时速度减小 答案 D 关于下图中对应物理量的变化说法正确的是 A 甲 乙两图都描述物体做匀速直线运动B 甲 乙两图描述的物体离出发点的最大位移都为5mC 甲图中物体做单方向直线运动 乙物体运动2s后运动方向改变D 甲图中物体运动的最大位移为10m 乙图中运动的最大位移为5m 指点迷津 分析图象问题时 首先看清图象所描述的物理情境 然后利用不同图象的不同规律求解 例 甲图为v t图象 在t轴上方速度方向不变 而乙图为s t图象 在t轴上方位移方向不变 请同学们学会辨别 答案 CD 利用图象描述运动的技巧 1 各物理量间的函数关系用图象表示时 图线不是轨迹 2 两种图象s t及v t的斜率分别表示速度 加速度 坐标 截距 交点在两种图象中所表示的量的物理意义不同 3 在v t图象中 图线与横轴夹的面积表示位移 在实验中得到小车做直线运动的s t关系如图所示 1 由图可以确定 小车在AC段和DE段的运动分别为 A AC段是匀加速运动 DE段是匀速运动B AC段是加速运动 DE段是匀加速运动C AC段是加速运动 DE段是匀速运动D AC段是匀加速运动 DE段是匀加速运动 2 在与AB AC AD对应的平均速度中 最接近小车在A点瞬时速度的是 段中的平均速度 解析 1 由s t图象判断小车的运动情况时 如果图象是一条倾斜的直线 则小车做匀速直线运动 如果图象是抛物线的一部分 则小车做变速直线运动 对一般的曲线 应根据曲线上点的切线斜率的变化判断小车的速度变化 2 B点更靠近A点 所以AB段的平均速度更接近小车在A点的瞬时速度 答案 1 C 2 AB 1 物体A的加速度为3m s2 物体B的加速度为 5m s2 下列说法中 正确的是 A 物体A的加速度比物体B的加速度大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 B 2 如右图所示 实线为两个在同一直线上运动的物体a和b的速度 时间图象 由图可以知道 A 两物体的速度方向相反 加速度方向也相反 a的加速度小于b的加速度B 两物体的速度方向相反 加速度方向也相反 a的加速度大于b的加速度C 两物体的速度方向相同 加速度方向相反 a的加速度大于b的加速度D 两物体的速度方向相同 加速度方向相同 a的加速度大于b的加速度 解析 由于a b都在第一象限 物体的速度方向均为正 即两物体速度的方向相同 由于图线的斜率等于加速度 两图线的斜率有正有负 即表示两物体的加速度的方向相反 两直线的斜率的绝对值a大于b 即a的加速度大于b的加速度 故C正确 A B D均错 答案 C 3 物体做匀加速直线运动中 已知加速度为2m s2 那么在任意1s内 A 物体的末速度一定等于初速度的2倍B 物体的末速度一定比初速度大2m sC 物体的初速度一定比前1s内的末速度大2m sD 物体的末速度一定比前1s内的初速度大2m s 解析 根据加速度的定义式a a 2m s2 当 t 1s时 v v0 2m s 所以B正确 A错误 物体这一秒的初速度与前一秒的末速度是同一时刻的速度 应相等 物体这一秒的末速度与前一秒的初速度是相隔2s的两个速度 相差4m s 所以C D错 该题的易错点是混淆这一秒初 末与前一秒初 末的确切意义 理解加速度和各时刻的确切含义是解题的关键 答案 B 4 甲 乙两物体都以10m s的初速度沿x轴正方向做匀变速直线运动 甲经4s速度变为18m s 乙经2s速度变为4m s 则甲的加速度是 m s2 乙的加速度是 m s2 的速度变化大 的速度变化快 的加速度大 答案 2 3甲乙乙 5 有些国家的交通管理部门为了交通安全 特制定了死亡加速度为500g这一数值 g 10m s2 以醒世人 意思是如果行车的加速度超过此值 将有生命危险 这么大的加速度 一般车辆是达不到的 但是如果发生交通事故时 将会达到这一数值 现有两辆摩托车以36km h的速度 即10m s 相向而行发生碰撞 碰撞时间为2 10 3s 试判定一下驾驶员是否有生命危险 解析 v0 36km h 10m s 规定摩托车行驶方向为正方向 则由加速度定义式a 知 发生交通事故后 摩托车驾驶员的加速度为a m s2 5 103m s2 500g 负号表明加速度方向与规定正方向相反 因为死亡加速度为500g 所以驾驶员有生命危险 答案 有生命危险 章末综合检测