高中物理魯科版 (2019)必修 第一冊第4節(jié) 加速度導(dǎo)學(xué)案及答案

這是一份高中物理魯科版 (2019)必修 第一冊第4節(jié) 加速度導(dǎo)學(xué)案及答案，共9頁。
加速度核心素養(yǎng)目標(biāo)新課程標(biāo)準(zhǔn)1.結(jié)合加速度概念的建構(gòu)，體會物理學(xué)中的抽象思維。2．通過速度、加速度、速度變化量關(guān)系的辨析，體會物理學(xué)中的科學(xué)思維1.理解加速度的概念，能區(qū)分v、Δv與的關(guān)系。2．知道加速度的矢量性，能根據(jù)加速度與速度方向的關(guān)系判斷物體的運動情況。3．知道速度、加速度、速度變化量的關(guān)系  知識點一　加速度[情境導(dǎo)學(xué)]下列三種車輛起步后，經(jīng)某段時間達(dá)到了某一速度。  時間速度電動自行車10 s36 km/h小型轎車10 s108 km/h旅客列車80 s108 km/h 請分析思考：(1)哪種車輛速度變化較大？(2)哪種車輛速度增加得快？提示：(1)電動自行車速度變化Δv1＝36 km/h＝10 m/s，小型轎車速度變化Δv2＝108 km/h＝30 m/s，旅客列車速度變化Δv3＝108 km/h＝30 m/s，故小型轎車速度、旅客列車速度變化較大。(2)電動自行車1 s內(nèi)速度增加量＝1 m/s，小型轎車1 s內(nèi)速度增加量＝3 m/s，旅客列車1 s內(nèi)速度增加量＝0.375 m/s。故小型轎車速度增加得快。[知識梳理]1．定義：在物理學(xué)中，物體運動速度的變化跟發(fā)生這一變化所用時間之比，稱為物體運動的加速度，通常用字母a表示。2．表達(dá)式：a＝(v0為初速度，vt為末速度)。3．單位：在國際單位制中，加速度的單位是米/秒2，符號為m/s2或m·s－2，讀作“米每二次方秒”。4．物理意義：用加速度來描述物體運動速度變化的快慢。5．加速度的分類：平均加速度和瞬時加速度。[初試小題]1．判斷正誤。(1)加速度是表示物體運動快慢的物理量。(×)(2)加速度是表示物體速度變化快慢的物理量。(√)(3)由公式a＝可知，加速度a的大小與Δv成正比，與Δt成反比。(×)(4)如果速度很大，則加速度一定很大。(×)2．(多選)下列說法中的“快”，指加速度較大的是(　　)A．小轎車比大卡車啟動得快B．協(xié)和式客機能在兩萬米高空飛行得很快C．乘汽車從煙臺到濟南，如果走高速公路能很快到達(dá)D．汽車在緊急剎車的情況下，能夠很快地停下來解析：選AD　小轎車比大卡車啟動得快，說明相同時間內(nèi)，小轎車速度變化大，加速度大，A正確；汽車在緊急剎車時很快停下來，說明其剎車加速度大，D正確；客機在高空飛行得“快”和汽車走高速公路很“快”到達(dá)的“快”均是指速度大，故B、C錯誤。知識點二　加速度的方向[情境導(dǎo)學(xué)]如圖所示，兩輛相向行駛的汽車，取向右加速度為正，汽車的加速度為正就一定做加速運動，加速度為負(fù)就一定做減速運動嗎？提示：不一定。在一般情況下，把初速度的方向規(guī)定為正方向，那么，當(dāng)汽車做加速直線運動時，加速度與速度同向，所以加速度為正值；當(dāng)汽車做減速直線運動時，加速度與速度反向，所以加速度為負(fù)值。但如果把初速度方向規(guī)定為負(fù)方向，那么，加速度的正負(fù)取值情況和上面所述正好相反?？梢?，加速度的正負(fù)與規(guī)定的正方向有關(guān)，與汽車是加速還是減速沒有直接關(guān)系。[知識梳理]1．矢量性：加速度是矢量，既有大小，也有方向。2．加速度的方向：加速度的方向與速度變化的方向相同。3．加速度與速度方向的關(guān)系在直線運動中[初試小題]1．判斷正誤。(1)物體的加速度為正值時，物體一定做加速運動。(×)(2)加速度是矢量，其方向與速度變化量Δv的方向一定相同。(√)(3)加速度的方向與速度的方向不是同向，就是反向。(×)(4)物體A的加速度aA＝2 m/s2，物體B的加速度aB＝－3 m/s2，則aA>aB。(×)2．思考題。在直線運動中如果加速度為負(fù)，物體的速度一定減小，這種說法對嗎？解析：錯誤。在分析問題時，正方向的規(guī)定是任意的，加速度為負(fù)，只能說明其方向與我們規(guī)定的正方向相反，但不一定與速度的方向相反，物體的速度也不一定減小。答案：見解析加速度的理解及計算[問題探究]如圖所示，籃球以6 m/s的速度豎直向下碰地面，然后以4 m/s 的速度豎直向上反彈，碰地的時間為0.2秒。(1)有的同學(xué)這樣計算籃球的加速度：a＝＝ m/s2＝－10 m/s2。他的方法對嗎？為什么？(2)應(yīng)該如何解答？提示：(1)不對。他沒有注意速度的方向。(2)正確解法為：以豎直向下為正方向，v1＝6 m/s，v2＝－4 m/s，加速度為：a＝＝＝ m/s2＝－50 m/s2負(fù)號表示加速度方向與正方向相反，即豎直向上。[要點歸納]1．速度、速度變化量、加速度的比較 　　項目比較　　速度v速度變化量Δv加速度a定義位移與所用時間的比值末速度與初速度的差值速度變化量與時間的比值表達(dá)式v＝Δv＝vt－v0a＝單位m/sm/sm/s2方向瞬時速度方向為物體運動的方向，與a的方向不一定相同由初、末速度決定，與a的方向相同，與v的方向不一定相同與Δv的方向相同，與v的方向不一定相同物理意義表示物體運動的快慢和方向表示物體速度變化的大小和方向表示物體速度變化的快慢和方向大小關(guān)系a與v、Δv的大小沒有必然聯(lián)系，其中一個物理量越大時，其余兩個物理量不一定越大2.加速度的計算(1)公式a＝＝是矢量式，速度、速度的變化量、加速度皆為矢量。應(yīng)用該公式解題時要先規(guī)定好正方向，vt、v0的方向與規(guī)定的正方向相同時取正值，相反時取負(fù)值。(2)注意根據(jù)計算結(jié)果中加速度a的正、負(fù)來判定加速度的方向。(3)利用加速度定義式求解的加速度一定是該過程的平均加速度，只有速度均勻變化時，平均加速度才等于瞬時加速度。[例題1]　小球以v1＝3 m/s的速度水平向右運動，碰到墻壁經(jīng)Δt＝0.01 s后以v2＝2 m/s的速度沿同一直線反向彈回，如圖所示。小球在這0.01 s內(nèi)的平均加速度的大小和方向(　　)A．100 m/s2，方向水平向右B．100 m/s2，方向水平向左C．500 m/s2，方向水平向左D．500 m/s2，方向水平向右[解析]　規(guī)定向右為正方向，則小球的平均加速度為a＝＝ m/s2＝－500 m/s2，方向水平向左。[答案]　C[針對訓(xùn)練]1．(多選)一物體做勻變速直線運動，某時刻速度大小為4 m/s，1 s后速度的大小變?yōu)?0 m/s，在這1 s內(nèi)該物體的(　　)A．加速度的大小為6 m/s2，方向與初速度的方向相同B．加速度的大小為6 m/s2，方向與初速度的方向相反C．加速度的大小為14 m/s2，方向與初速度的方向相同D．加速度的大小為14 m/s2，方向與初速度的方向相反解析：選AD　若初、末速度方向相同時，a＝＝ m/s2＝6 m/s2，方向與初速度的方向相同，A正確，B錯誤；若初、末速度方向相反時，a＝＝ m/s2＝－14 m/s2，方向與初速度的方向相反，C錯誤，D正確。2．一輛汽車沿平直公路向東行駛，如圖所示的是該汽車的速度計，在汽車內(nèi)的觀察者觀察速度計指針的變化，開始時指針指在如圖甲所示的位置，經(jīng)過8 s后指針指示到如圖乙所示的位置，那么它的加速度約為(　　)A．11 m/s2　　　　　　 B．－5.0 m/s2C．1.4 m/s2 D．－1.4 m/s2解析：選D　由題圖可知汽車的初速度v0＝60 km/h≈16.7 m/s，末速度vt＝20 km/h≈5.6 m/s。由加速度的定義式得a＝＝ m/s2≈－1.4 m/s2，故D正確。加速度對物體運動的影響[問題探究]結(jié)合如圖甲、乙所示的兩種情景分析。(1)兩小車的速度如何變化？為什么？(2)若物體的加速度逐漸減小，速度一定減小嗎？若物體的加速度逐漸增大，速度一定增大嗎？提示：(1)圖甲中加速度的方向與速度方向相同，小車速度越來越大，做加速運動；圖乙中加速度的方向與速度方向相反，小車速度越來越小，做減速運動。(2)不一定。若加速度a與初速度v0同向，則物體做加速直線運動，這時若a逐漸減小，說明v增加得慢了；若加速度a與初速度v0反向，則物體做減速直線運動，這時若a逐漸增大，說明v減小得快了。[要點歸納]1．加速度的大小決定了速度變化的快慢(1)(2)2．加速度方向與速度方向的關(guān)系決定了速度大小的變化——加速或者減速(1)加速度與速度同向時，物體做加速運動；(2)加速度與速度反向時，物體做減速運動。[例題2]　物體在一直線上運動，用正、負(fù)號表示方向的不同，根據(jù)給出速度和加速度的正負(fù)，下列對運動情況判斷正確的是(　　)A．v0＜0，a＜0，物體的速度越來越大B．v0＞0，a＜0，物體的速度越來越大C．v0＜0，a＞0，物體的速度越來越大D．以上說法都有可能[解析]　因為v0為負(fù)、a為負(fù)，速度和加速度的方向相同，所以物體做加速運動，速度越來越大，故A正確；因為v0為正、a為負(fù)，速度和加速度的方向相反，所以物體做減速運動，速度越來越小，故B錯誤；因為v0為負(fù)、a為正，速度和加速度的方向相反，所以物體做減速運動，速度越來越小，故C、D錯誤。[答案]　A對加速度理解的幾個“不一定”(1)物體具有加速度，但不一定做加速運動。(2)物體的速度方向改變，但加速度的方向不一定改變。(3)物體的速度方向不變，但加速度方向不一定不變。(4)物體的速度大，但加速度不一定大。(5)物體速度等于零，但加速度不一定等于零。(6)物體加速度為零，但速度不一定為零。(7)物體的速度大小不變，但加速度不一定為零。(8)在加速直線運動中，加速度不一定總?cè)≌??！　　　?[針對訓(xùn)練]1．若汽車的加速度方向與速度方向一致，當(dāng)加速度減小時，則(　　)A．汽車的速度可能減小B．汽車的速度保持不變C．當(dāng)加速度減小到零時，汽車的速度達(dá)到最小D．當(dāng)加速度減小到零時，汽車的速度達(dá)到最大解析：選D　因為汽車的加速度方向與速度方向相同，速度增大，加速度減小，速度仍然增大，不過速度由增加得快變?yōu)樵黾拥寐?。?dāng)加速度減小到零時，速度達(dá)到最大，汽車做勻速直線運動，故A、B、C錯誤，D正確。2．關(guān)于速度和加速度的方向，下列說法正確的是(　　)A．速度方向為正，加速度方向一定為正B．速度的方向就是加速度的方向C．速度改變量的方向就是加速度的方向D．當(dāng)加速度與速度方向相同且又減小時，物體做減速運動解析：選C　加速度的方向和速度的方向沒有直接的關(guān)系，速度方向為正，加速度的方向可以為負(fù)，這時做減速運動，加速度的方向和速度變化量的方向相同，A、B錯誤，C正確；只要加速度方向和速度方向相同，則物體一定做加速運動，無論加速度是減小還是增大，D錯誤。3．小剛同學(xué)看新聞時發(fā)現(xiàn)：自從我國采取調(diào)控房價政策以來，曾經(jīng)有一段時間，全國部分城市的房價上漲出現(xiàn)減緩趨勢。小剛同學(xué)將房價的“上漲”類比成運動中的“加速”，將房價的“下降”類比成運動中的“減速”，據(jù)此類比方法，你覺得“房價上漲出現(xiàn)減緩趨勢”可以類比成運動中的(　　)A．速度增大，加速度減小B．速度增大，加速度增大C．速度減小，加速度減小D．速度減小，加速度增大解析：選A　由題意知，房價上漲可類比成運動中的速度增大，減緩趨勢反映房價上漲變慢?？深惐瘸蛇\動中的速度增加變慢。而加速度是表示速度變化快慢的物理量，所以房價上漲出現(xiàn)減緩趨勢可以類比成運動中的速度增大，加速度減小，選項B、C、D錯誤，A正確。 1．(多選)由a＝可知(　　)A．a與Δv成正比B．物體的加速度大小由Δv決定C．加速度的方向與Δv的方向相同D．加速度的大小為解析：選CD　物體的加速度表示速度變化的快慢和方向，而Δv是速度的變化量，A、B錯誤，D正確；加速度的方向與速度變化量Δv的方向相同，C正確。2．(多選)根據(jù)如圖所示的圖片情景判斷下列說法正確的是(　　)A．當(dāng)大炮發(fā)射炮彈還沒發(fā)生運動的瞬間，炮彈的加速度一定為零B．高速行駛的磁懸浮列車的加速度可能為零C．轎車緊急剎車時速度變化很快，所以加速度很大D．根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可求出劉翔在110 m欄比賽中平均加速度解析：選BC　當(dāng)大炮發(fā)射炮彈還沒發(fā)生運動的瞬間，已經(jīng)產(chǎn)生加速度，炮彈的加速度一定不為零，故A錯誤；當(dāng)高速行駛的磁懸浮列車做勻速運動時，加速度為零，故B正確；加速度是描述速度變化快慢的物理量，所以轎車緊急剎車時速度變化很快，所以加速度很大，故C正確；根據(jù)加速度的定義式a＝，不知道末速度，該運動也不能看成勻加速直線運動，所以無法求出平均加速度，故D錯誤。3．2019年中國北京世界園藝博覽會開幕式及預(yù)演期間，在指定地點燃放了絕美的焰火，如圖所示。有關(guān)焰火騰空的過程，以下說法正確的是(　　)A．焰火的速度越大，加速度也一定越大B．焰火的速度變化越快，加速度一定越大C．焰火的速度變化量越大，加速度一定越大D．焰火在某時刻速度為零，其加速度一定為零解析：選B　速度大，速度變化不一定快，加速度不一定大，故A錯誤。加速度是反映物體速度變化快慢的物理量，速度變化越快，加速度越大，故B正確。根據(jù)a＝知，速度變化量大，加速度不一定大，故C錯誤。速度為零，速度的變化率不一定為零，即加速度不一定為零，故D錯誤。4．甲、乙兩物體在同一水平面上做勻變速直線運動，甲做加速運動，經(jīng)過1 s速度由5 m/s增加到10 m/s；乙做減速運動，經(jīng)過8 s速度由20 m/s減小到0，則(　　)A．甲的速度變化量大，甲的加速度大B．甲的速度變化量大，乙的加速度大C．乙的速度變化量大，甲的加速度大D．乙的速度變化量大，乙的加速度大解析：選C　甲的速度變化量為Δv甲＝10 m/s－5 m/s＝5 m/s，加速度a甲＝＝5 m/s2；乙的速度變化量為Δv乙＝0－20 m/s＝－20 m/s，加速度a乙＝＝－2.5 m/s2，故選項C正確。5．2019年9月28日中國隊奪得2019年日本女排世界杯的冠軍，這是“王者之師”在世界排球“三大賽”上獲得的第10個冠軍獎杯，假如比賽中某次對方打過來的排球具有水平方向的大小為20 m/s的速度，排球被中國隊員朱婷擊打后排球以原速率水平返回，假設(shè)排球與朱婷的手接觸時間為0.2 s且排球的速度均勻變化，求排球被擊打過程中的加速度。解析：規(guī)定初速度方向為正方向，則排球的初速度v0＝20 m/s，末速度vt＝－20 m/s，時間t＝0.2 s。排球被擊打過程中的加速度a＝＝ m/s2＝－200 m/s2即排球被擊打過程中，加速度大小為200 m/s2，方向與初速度方向相反。答案：200 m/s2，方向與初速度方向相反