《速度变化快慢的描述——加速度》教学设计.docx
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1、速度变化快慢的描述加速度教学设计速度改变快慢的描述加速度教案分析 速度改变快慢的描述加速度教案分析 理解领悟加速度是力学中的重要概念,也是高一物理课较难懂的概念,要结合详细实例加深理解。要留意区分“速度快”、“速度改变大”与“速度改变快”的含义,理解平均加速度和瞬时加速度。基础级1.为什么要引入加速度的概念?教材中列举了小型轿车和旅客列车不同的加速状况:小型轿车起步时可在20s内速度达到100km/h,它的速度平均1s增加了5km/h;而旅客列车由静止起先达到100km/h的速度,大约要用500s,它的速度平均1s只增加0.2km/h。小型轿车的速度增加得比较快,这说明做变速运动的物体,速度改
2、变有快有慢。让我们再来看一个例子:图127描述了汽车的加速过程和制动过程中速度改变的状况。汽车的加速性能是反映汽车质量优劣的一项重要标记,汽车的制动距离也是反映汽车性能的一项指标。可见,探讨速度改变快慢是有意义的,须要引入一个物理量加速度来描述速度改变的快慢。 2.如何定义加速度?要比较物体运动速度改变的快慢可以有两种方法:一种是相同时间内,比较物体运动速度改变量的大小,速度改变量大,速度改变得快;另一种是速度改变量相同,比较所用时间的长短,时间短的,速度改变得快。物理学中用速度的改变量与发生这一改变所用时间的比值表示物体速度改变的快慢,这就是加速度。假如在时间t内物体的速度改变量是v,它的加
3、速度就可以表示为 用速度的改变量与时间的比值比较物体运动速度改变的快慢,事实上是采纳了前一种比较方法,即比较相同时间1s内速度改变量的大小。3.对加速度的进一步理解在加速度的定义式中,v是速度的改变量,它是运动物体的末速度与初速度的差,即v=vtv0。因为速度本身是矢量,所以其差是矢量差。对于直线运动而言,速度可用带有正负号的代数量表示,因此其差等于末速度与初速度的代数差。t是速度变更v所经验的时间,必需留意两者的同一性。因为速度是矢量,所以加速度也是矢量。加速度的方向就是速度改变的方向。在直线运动中,速度改变的方向可以与速度的方向相同,也可以与速度的方向相反。因此,加速度的方向可以与速度的方
4、向相同,也可以与速度的方向相反。加速度的方向与速度的方向相同,物体做加速运动;加速度的方向与速度的方向相反,物体做减速运动。在直线运动中,加速度可以用一个带有正负号的数值表示,肯定值表示其大小,正负号表示其方向。加速度为正表示其方向与规定的正方向相同,加速度为负表示其方向与规定的正方向相反。加速度的单位可由其定义式确定。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“ms-2”。要将加速度的单位与速度的单位区分开来。加速度不是“加”出来的速度,而是“加速”的快慢程“度”,更准确地说是变速的快慢程度,它是速度对时间的改变率,是表示速度改变快慢的物理量。物体的速度增量很大,但
5、假如经验的时间很长,加速度的值仍可能很小。加速度只是在数值上等于单位时间内增加的速度。4.速度和加速度的区分速度和加速度是两个不同的物理量,我们可以从以下三方面来区分它们。(1)从定义上看:速度是描述物体运动方向和快慢的物理量,是位置的改变(位移)和时间的比值;加速度是描述物体速度改变方向和快慢的物理量,是速度的改变(速度增量)和时间的比值。(2)从方向上看:速度加速度都是矢量,速度的方向就是物体运动的方向,而加速度的方向不是速度的方向,而是速度改变的方向,故加速度方向与速度方向没有必定的联系。只有在直线运动中,加速运动时加速度与速度方向一样,减速运动时加速度与速度方向相反。(3)从量值上看:
6、加速度“大”,只意味着速度改变“快”,不表示速度改变量大,也不表示速度大。速度大,加速度不肯定大;速度小,加速度不肯定小;加速度减小而速度可能增大,加速度不为零而速度大小可能不变。例如,空中匀速飞行的飞机,苏打很大,加速度为零。今后我们还会学到,弹簧振子在最大位移处速度为零,但加速度却是最大;汽车以恒定功率启动时,加速度在减小而速度却在增大;做匀速圆周运动的物体加速度不为零,而速度的大小却保持不变。结合这些实例进行分析,可进一步相识速度和加速度这两个基本概念的区分。5.平均加速度和瞬时加速度的区分严格地讲,由公式定义的加速度事实上指的是平均加速度,同平均速度与瞬时速度的关系相像,只有当所取的时
7、间间隔t趋近于零时,平均加速度才趋近于瞬时加速度。平均加速度和一段时间(或一段位移)相对应,瞬时加速度和某一时刻(或某一位置)相对应。讲平均加速度必需指明是哪一段时间(或哪一段位移)内的平均加速度,讲瞬时加速度必需指明是哪一个时刻(或哪一个位置)的瞬时加速度。平均加速度只能粗略地描述一段时间内物体速度改变的快慢程度,瞬时速度能够精确地描述某一时刻物体速度改变的快慢程度。另外还需指出,平均加速度与加速度的平均值也是有严格区分的,两者的数值一般并不相等,不行混淆。在匀变速运动(加速度保持不变的运动)中,平均加速度与瞬时加速度相等。Ovt图128vtP6.从速度图象求加速度 7.对“说一说”问题的探
8、讨本节教材“说一说”栏目指出,日常生活中讲的“快”和“慢”,有时指速度,有时指加速度,要求分别举出几个这样的例子。速度描述了物体位置改变的快慢。日常生活中讲的“快”和“慢”,指速度的如:你走得真“快”;将要进站时,汽车行驶“慢”下来了;下课后,同学们“快”步奔向操场加速度描述了物体速度改变的快慢。日常生活中讲的“快”和“慢”,指加速度的如:赛车性能不佳,起步太“慢”;幸亏汽车急刹车刹得“快”,才没有酿成事故发展级8.对速度的改变量的再相识 9.关于“改变率”前面我们学到,速度是物体位置的改变率,它表示物体位置改变的快慢;加速度是物体速度的改变率,它表示物体速度改变的快慢。一般来说,描述改变快慢
9、的量就是改变率。教材对“改变率”下了如下定义:自然界中某量D的改变可以记为D,发生这个改变所用的时间间隔可以记为t;改变量D与t的比值就是这个量的改变率。可见,改变率表示改变的快慢,不表示改变的大小。须要进一步指出的是,教材中所定义的“改变率”明确地讲是指“对时间的改变率”,还有另一种改变率“对位移的改变率”。例如,速度对位移的改变率就定义为“物体速度的改变与发生这一改变物体位移的比值”,即定义为,它在数值上等于物体发生1m位移时速度的改变量。当然,若不加特殊说明,讲“改变率”就是指“对时间的改变率”。应用链接本节课的应用主要是对加速度概念的理解,对速度、速度的改变量和速度的改变率(加速度)的
10、辨析,以及运用加速度的定义式或速度图象求解加速度。基础级例1关于加速度,下列说法中正确的是()A.速度改变越大,加速度肯定越大B.速度改变所用的时间越短,加速度肯定越大C.速度改变越快,加速度肯定越大D.单位时间内速度改变越大,加速度肯定越大提示依据加速度的定义式及物理意义进行推断。解析由加速度的定义式可知,加速度的大小是由速度的改变量和发生这一改变所用的时间共同确定的。速度改变越大,所用的时间不确定,加速度不肯定越大。速度改变所用时间越短,但速度的改变量大小不确定,也不能确定加速度肯定越大。单位时间内速度改变越大,加速度肯定越大。加速度是描述速度改变快慢的物理量,速度改变越快,加速度肯定越大
11、。选项C、D正确。点悟加速度是反映速度改变快慢的物理量。加速度越大,只能说明速度改变越快,不能说明速度改变越大,也不能说明物体运动越快。要正确区分运动的快慢(v)、速度的改变量(v)和速度改变的快慢的不同。例2下列运动可能出现的是()A.物体的加速度增大,速度反而减小B.物体的加速度减小,速度反而增大C.物体的速度为零时,加速度却不为零D.物体的加速度始终不变,速度也始终不变提示物体做加速直线运动还是做减速直线运动,要看加速度的方向与速度的方向是否一样。只要加速度的方向与速度的方向相同,速度就增大;加速度的大小则确定速度改变的快慢,而不确定速度改变的趋势(即速度增大还是减小)。解析当加速度方向
12、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。加速度是描述速度改变快慢的物理量,有了加速度,物体的速度肯定要发生改变。选项A、B、C正确。点悟有的同学可能错误地认为“加速度增大时,速度肯定增大;加速度减小时速度肯定减小”,产生这种错误的缘由在于没有弄清晰加速度对速度改变的影响。加速度是矢量,既有大小又有方向。加速度的方向确定速度是增大还是减小;加速度的大小则确定速度增大或减小的快慢,即单位时间内改变了多少。例3篮球以10m
13、/s的速度水平撞击篮板后以6m/s的速度反向弹回,篮球与篮板的接触时间为0.1s,则篮球在这段时间内的加速度为多大?加速度的方向如何?提示因为速度和加速度均为矢量,所以在求解之前必需首先确定正方向。若速度、加速度方向与规定的正方向相同,则为正;反之,则为负。已知量代入公式时必需冠以符号,未知量一般先假设为正,解后再作出推断。解析选取篮球的初速度方向为正方向,则初速度v0=10m/s。因为末速度方向与规定的正方向相反,故末速度为vt=6m/s。由加速度的定义式可得 可见,加速度的大小为160m/s2,负号表示加速度的方向与初速度的方向相反。v/(ms-1)t/sO1020302010304050
14、60图130点悟加速度的定义式为矢量式,对于直线运动只要规定正方向,速度与加速度均可用带有正负号的代数量表示,在解题时要特殊留意各个量正负的确定。本题也可以选取末速度的方向为正方向,解出的加速度将为正值,同学们不妨试一试。例4图130是一个物体向东运动的速度图象。由图可知在010s内物体的加速度大小是,方向是;在1040s内物体的加速度为;在4060s内物体的加速度大小是,方向是。 提示,由速度图象读出与t相应的v,代入公式即可算得加速度a;由a的正负号即可确定加速度的方向。解析由题图可知,在010s内物体的加速度为 点悟要理解速度图象的物理意义,能依据速度图象和加速度的定义式计算加速度的大小
15、,推断加速度的方向。发展级例5有些国家的交通管理部门为了交通平安,特制定了死亡加速度为500g这一数值(g取9.8m/s2)以醒世人,意思是假如行车加速度超过此值,将有生命危急。这么大的加速度,一般车辆是达不到的,但发生交通事故时,将会达到这一数值。假如两辆摩托车以36km/h的速度相向而行发生碰撞,碰撞时间为210-3s,你推断一下驾驶员是否有生命危急?提示只要计算出摩托车碰撞时加速度的大小,即可作出推断。解析碰撞后摩托车静止,则碰撞中摩托车的加速度为 可见,摩托车加速度的大小为5103m/s2,已超过死亡加速度500g,驾驶员会有生命危急。点悟本题是一道联系实际的物理问题,在运用加速度的定
16、义式求解加速度时,须要依据实际状况,挖掘出摩托车碰撞后末速度等于零这一隐含条件。值得留意的是,求得加速度a=5103m/s2,负号仅表示加速度的方向与初速度方向相反,不表示加速度的大小,千万不能因为a是负值,而误认为a500g。例6图131中每一个图都有两条图线,分别表示一种直线运动的加速度和速度随时间改变的图象,其中可能正确的是() 提示依据速度图象和加速度图象的物理意义进行分析推断。解析在A图中,表示物体做匀变速直线运动,速度减至零再反向加速,是可能的。在图B与C中,速度恒定,还有改变的加速度,这是不行能的。在图D中,加速度恒定,物体做匀加速直线运动,速度随时间匀称增加,这是可能的。选项A
17、、D正确。点悟在速度图象中,图线的斜率表示物体的加速度。图线斜率的肯定值表示加速度的大小,斜率的肯定值越大,表示速度改变得越快。图线斜率的正负表示加速度的方向,斜率为正,表示加速度的方向与规定的正方向相同;斜率为负,表示加速度的方向与规定的正方向相反。依据加速度的方向与速度的方向相同还是相反,即可推断物体是在做加速运动还是减速运动。课本习题解读p.31问题与练习1.100km/h=27.8m/s。 2.有符合下列说法的实例:A.物体运动的加速度等于0,而速度不等于0。例如,汽车做匀速直线运动。B.两物体相比,一个物体的速度改变量比较大,而加速度却比较小。例如,列车起动渐渐达到最大速度50m/s
18、,速度改变量较大,但加速时间较长,如经过2min,则加速度为0.42m/s2,比汽车起动时的加速度小。C.物体具有向东的加速度,而速度的方向却向西。例如,汽车向西行驶,汽车减速时加速度向东。D.物体做直线运动,后一阶段的加速度比前一阶段的加速度小。例如,汽车起动达到最大速度的过程中,后一阶段的加速度比前一阶段的加速度小,但速度却比前一阶段大。本题告知我们,加速度的大小与速度的大小、速度改变量的大小均无干脆的联系。 练习巩固(15)基础级1.关于加速度,以下说法正确的是()A.加速度为的物体肯定处于静止状态B.物体的加速度减小,其速度必随之减小C.物体的加速度增大,其速度不肯定增大D.物体的加速
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