高中物理 速度變化快慢的描述—加速度學(xué)案1 新人教版必修1

1、1.5 速度變化快慢的描述加速度自主探究用信息技術(shù)手段做實(shí)驗(yàn)搬新居時(shí)常常要丈量房間的面積，過(guò)去一般用皮尺量出長(zhǎng)和寬，再用計(jì)算器算出面積。測(cè)高度，還得用梯子?，F(xiàn)在，人們常用一個(gè)超聲波測(cè)距儀靠在一邊墻上，對(duì)準(zhǔn)對(duì)面的墻壁，按下按鈕，屏幕上立刻就能顯示距離的數(shù)值。一旦長(zhǎng)與寬測(cè)量完畢，面積也就立即顯示出來(lái)了。測(cè)高度時(shí)，只要將測(cè)距儀放在地面就行了。這種儀器的測(cè)量值可以精確到1cm 。這個(gè)超聲波測(cè)距儀實(shí)際上是利用電子技術(shù)發(fā)射超聲波，再接收反射的超聲波，經(jīng)過(guò)檢測(cè)處理來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量的，它集探測(cè)、記錄、運(yùn)算、顯示于一體。數(shù)字化、信息化技術(shù)給物理量的測(cè)量帶來(lái)了革命性的變化，不但簡(jiǎn)單方便，而且測(cè)量精度高，誤差小。下面將簡(jiǎn)

2、單介紹如何用現(xiàn)代信息技術(shù)手段來(lái)做物理實(shí)驗(yàn)。利用現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，我們稱(chēng)做DIS實(shí)驗(yàn)，如前言所述，它們分別是英文digital information system 三個(gè)詞的縮寫(xiě)。在物理學(xué)中有許多物理量，如距離、位移、力、速度、溫度、壓強(qiáng)、電壓、電流等， 都可以用這類(lèi)儀器進(jìn)行測(cè)量。任何測(cè)量都有三個(gè)組成部分：主要器件1. 傳感器。常用的有力、運(yùn)動(dòng)、溫度、光、電壓、電流等物理傳感器。2. 數(shù)據(jù)采集器。它要與傳感器結(jié)合才能進(jìn)行測(cè)量，它采集的數(shù)據(jù)可以數(shù)字形式顯示在屏上，也可運(yùn)用圖形計(jì)算器轉(zhuǎn)換成圖像。 3. 圖形計(jì)算器，它類(lèi)似于我們常用的計(jì)算器，所不同的是它有一個(gè)大尺寸的液晶顯示屏，不但能顯示運(yùn)算

3、結(jié)果，還能將結(jié)果顯示為函數(shù)圖像。 測(cè)量系統(tǒng)框圖 研究對(duì)象-傳感器 數(shù)據(jù)采集器圖形計(jì)算器這種裝置的特點(diǎn)是器件輕小、便于攜帶，在野外也能使用用計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)做以下物理實(shí)驗(yàn)：1) 用運(yùn)動(dòng)傳感器和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)尋找其他的做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的物體，或者自己“制造”一個(gè)可能的勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，然后用圖形計(jì)算器技術(shù)加以檢驗(yàn)，看看是不是勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)？(包括對(duì)速度的測(cè)定)2）取一個(gè)飲料瓶，底部打一小孔，插入細(xì)吸管，使它不停地均勻滴水。用手提著瓶，或?qū)⑺鼟煸谲?chē)邊， 能否檢驗(yàn)人或車(chē)的運(yùn)動(dòng)是不是勻速運(yùn)動(dòng)？能否用它來(lái)測(cè)定速度？( 想一想如何確定每滴下一滴水的時(shí)間間隔？) 做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，并測(cè)定速度。3）在圖中用作圖法解答下面的問(wèn)題

4、：公路的一端是筑路工地，離工地20 km 處有一發(fā)車(chē)站。工地上每10 min 開(kāi)出一輛運(yùn)泥車(chē)，車(chē)速均為30 km/h 當(dāng)?shù)谝惠v運(yùn)泥車(chē)開(kāi)出時(shí)，恰好有一輛空車(chē)從發(fā)車(chē)站開(kāi)出，向工地進(jìn)發(fā)，其初始速度也是30 km/h。當(dāng)它與第一輛運(yùn)泥車(chē)相遇后，速度減為15 km/h，則空車(chē)在途中將與幾輛運(yùn)泥車(chē)相遇？教材詳解1.加速度加速度是描述物體速度變化快慢和變化方向的物理量，它等于速度的變化量與發(fā)生這一變化所用時(shí)間的比值。通常用a表示。若用表示速度在時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生的變化，則有。式中表示運(yùn)動(dòng)物體的初速度，表示運(yùn)動(dòng)物體的末速度。在國(guó)際單位制中，加速度的單位是米每二次方秒，符號(hào)是m/s2或ms-2。加速度是矢量，既有大

5、小又有方向。在直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中，如果速度增加，速度方向與加速度方向相同，如果速度減小，加速度方向與速度方向相反。加速度始終保持不變的運(yùn)動(dòng)叫勻變速運(yùn)動(dòng)。2加速度、速度變化量、速度的關(guān)系（1）加速度為，速度變化量為，速度為。由此可見(jiàn)，三者都是矢量，加速度與速度變化量方向相同，與初、末速度方向無(wú)關(guān)。 （2）加速度大表示物體速度變化快，并不表示此時(shí)物體的速度變化量大，也不表示此時(shí)物體的速度大，反之亦然。 （3）加速度為零，速度變化量為零但速度不一定為零；速度為零，加速度也不一定為零。時(shí)間圖像（v-t圖象）勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)速度時(shí)間圖象 我們以橫軸表示時(shí)間，縱軸表示速度，在平面直角坐標(biāo)系中就能作出勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的

6、v-t圖象。v-t直觀的反映了速度隨時(shí)間的變化規(guī)律，如圖所示。說(shuō)明：根據(jù)v-t圖象可以確定的是（1）運(yùn)動(dòng)物體初速度的大小v0 ，即圖象中縱軸截距。（2）判斷是加速運(yùn)動(dòng)，還是減速運(yùn)動(dòng)，在圖中，甲是加速的，乙是減速的。（3）算出加速度。加速度的大小為（4）確定運(yùn)動(dòng)物體在某時(shí)刻的速度或運(yùn)動(dòng)物體達(dá)到某速度所需要的時(shí)間。合作學(xué)習(xí)例題1：有的同學(xué)說(shuō)，物體運(yùn)動(dòng)的速度越大，加速度越大。還有同學(xué)說(shuō)，如果物體有加速度，速度就一定增加。他們的說(shuō)法對(duì)嗎？說(shuō)明理由。解析：該題考查了加速度、速度和速度變化之間的聯(lián)系與區(qū)別。加速度的大小等于單位時(shí)間內(nèi)的速度變化量，而與其它因素?zé)o關(guān)。當(dāng)物體速度方向與加速度方向相反時(shí)，物體速度

7、將減小。答案：他們的說(shuō)法都不正確。理由見(jiàn)解析。例題2：一足球以8 m/s的速度飛來(lái)，一足球運(yùn)動(dòng)員迎球一腳，將足球以12m/s的速度反向踢回。已知作用時(shí)間為0.2 s。求足球的加速度。解析：要解決該題就要用加速度公式，運(yùn)用時(shí)要注意正方向的選取，通過(guò)選取正向?qū)⑹噶渴睫D(zhuǎn)化為標(biāo)量式。再進(jìn)行求解。答案：取足球原運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎?，由公式得?00m/s2式中的“”號(hào)，表示足球的加速度方向與原運(yùn)動(dòng)方向相反。例題3：一輛汽車(chē)開(kāi)始以1m/s的速度緩慢行駛，后來(lái)它的速度提高到25m/s。如果汽車(chē)在勻加速后8s就能獲得這個(gè)速度，求汽車(chē)的加速度。解析：本題考查了加速度的計(jì)算，取原運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎?，?jù)加速度的定義可得，汽車(chē)的

8、加速度答案：，方向與運(yùn)動(dòng)方向相同。例題4：一輛汽車(chē)在公路上以72 km/h的速度行駛，駕駛員在看到前方亮起紅燈時(shí)，立刻采取制動(dòng)措施，經(jīng)過(guò)5 s汽車(chē)停止。這輛汽車(chē)剎車(chē)時(shí)的加速度是多大？方向如何？解析：本題考查了在實(shí)際問(wèn)題中加速度的計(jì)算，在計(jì)算時(shí)一定要注意正向的選取，將矢量式轉(zhuǎn)化為標(biāo)量式，然后再進(jìn)行計(jì)算。答案：v=72 km/h20 m/s，取原運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎?，則有，式中的“”號(hào)表示加速度方向與原運(yùn)動(dòng)方向相反。師生互動(dòng)1一輛汽車(chē)沿平直公路做勻加速直線(xiàn)運(yùn)，已知其加速度為2 m/s2，那么該車(chē)在任意1 s內(nèi)2 m/sC.初速度一定比前1 s內(nèi)的末速度大2 m/s D.末速度一定比前1 s內(nèi)的初速度大2

9、m/s2國(guó)家對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)的運(yùn)行有著嚴(yán)格的安全技術(shù)指標(biāo)。例如，總質(zhì)量小于4.5 t的汽車(chē)以30 km/h的速度行駛時(shí)，要求制動(dòng)時(shí)間t<1.6 s，那么，這種汽車(chē)制動(dòng)時(shí)的加速度至少是多少？3在步槍發(fā)射子彈的過(guò)程中，子彈在某一時(shí)刻的速度是100 m/s，經(jīng)過(guò)0.0015 s速度變?yōu)?00m/s，求子彈的加速度。4一只鷹在俯沖時(shí)，速度從15 m/s增加到22 m/s，時(shí)間則經(jīng)過(guò)4 s，它的加速度是多大？5一輛轎車(chē)急剎車(chē)后，經(jīng)3 s停止運(yùn)動(dòng)，已知?jiǎng)x車(chē)過(guò)程中加速度大小為5 m/s2，則汽車(chē)的初速度多大？6一個(gè)乒乓球以30 m/s的速度飛來(lái)，被運(yùn)動(dòng)員揮拍一擊，仍以30 m/s的速度逆著原來(lái)速度反彈，測(cè)得球

10、接觸拍的時(shí)間是0.02 s，求這個(gè)過(guò)程中的加速度。課后習(xí)題解答1答案：據(jù)加速度的定義可得；A、B、C三種型號(hào)的轎車(chē)在測(cè)試時(shí)的平均加速度分別為：/s2 =/s2=/s22答案：A 如高速沿直線(xiàn)運(yùn)行的列車(chē)，其速度不為零，而速度變化量為零因而加速度為零。B 例如在30s內(nèi)飛機(jī)速度由零增加到90m25m/s。此時(shí)飛機(jī)的速度變化量較大。飛機(jī)的加速度，子彈的加速度?？梢?jiàn)子彈的加速度大，飛機(jī)加速度小。C 如向西減速運(yùn)行的卡車(chē)，此時(shí)它的速度方向向西，而加速度的方向與速度方向相反為向東。t/sv/ms-11234512345D如右圖所示，由v-t可知，第一秒內(nèi)的加速度為4 m/s2，在后四秒內(nèi)的加速度為0.25 m/s2。雖然加速度變小