一輛小汽車在10 s內(nèi),速度從0達(dá)到100 km/h,一列火車在300 s內(nèi)速度也從0達(dá)到100 km/h。雖然汽車和火車速度都從0達(dá)到100 km/h,但是它們的運(yùn)動情況顯然不同。你覺得用“速度大”或“速度變化大”能描述這種不同嗎?如果不能,應(yīng)該怎樣描述呢?
應(yīng)該如何描述,它們在加速性能的特性呢?
小汽車和火車的速度都在增加,或者說兩者都在做變速運(yùn)動,并且它們的“速度變化”相同,但所用的時間不同。這兩種情形的本質(zhì)區(qū)別是“速度變化的快慢”不同。看來“速度變化的快慢”是一個不同于“速度”的概念。
△x = x2 - x1
(末位置坐標(biāo)減初位置坐標(biāo))
在這里,我們用兩個物理量(速度的變化量和時間)之比定義了一個新的物理量 ——加速度,它的物理意義與原來的兩個物理量不同。用物理量之比定義新的物理量是物理學(xué)中常用的方法。
物理意義:描述物體速度變化的快慢的物理量。
加速度定義:速度的變化量與發(fā)生這一變化所用時間之比。
(定義式,不是比例關(guān)系)
△v表示速度的變化。如果用v0表示初速度,vt表示末速度,則△v= vt - v所以有:
方向:加速度是矢量,既有大小,也有方向。方向是△v的方向。
單位:在國際單位制中,加速度的單位是米每二次方秒, 符號是m/s2或m·s-2。
前面火車和汽車都是加速運(yùn)動,除了加速運(yùn)動外,還有減速運(yùn)動,即通常說的剎車。那這兩者的加速度方向有什么不同呢?
現(xiàn)在討論做直線運(yùn)動的物體加速度的方向。
如圖,汽車原來的速度是v1 ,經(jīng)過一小段時間Δt 之后,速度變?yōu)関2。為了在圖中表示加速度,我們以原來的速度v1 的箭頭端為起點(diǎn),以后來的速度v2的箭頭端為終點(diǎn),作出一個新的有向線段,它就表示速度的變化量Δv。
加速度類似于阻力,向后拉著車,阻礙前進(jìn)。
加速度類似于拉力,拉著車前進(jìn)。
②減速運(yùn)動,加速度的方向與初速度的方向相反。
①加速運(yùn)動,加速度的方向與初速度的方向相同;
如圖中的兩條直線a、b 分別是兩個物體A和B運(yùn)動的v-t 圖像。E、F 兩點(diǎn)所表示的時刻和速度分別為t1、t2和 v1、v2。從圖中可以看出,小三角形的一條直角邊代表時間間隔Δt,另一條直角邊代表速度的變化量Δv,Δv 與Δt的比為加速度,其比值為該直線的斜率。因此,由v-t圖像中圖線的傾斜程度可以判斷加速度的大小。物體A的加速度比物體B的大。
生活中做變速運(yùn)動的物體很多,它們的加速度的大小也各不相同,有時差異還很大。下表為一些運(yùn)動物體的加速度。
思考:A、B兩物體的速度哪個變化快?
v-t 圖像的斜率就是加速度
1、前2s內(nèi)的加速度為
2、2s—4s的加速度為
3、4s—6s的加速度為
注意:加速度為負(fù)值表示速度減小,此時,加速度方向與速度方向相反
小結(jié):從v-t 圖象理解加速度
1.在v-t圖象中直線的斜率表示加速度,即
2.斜率為正,表示加速;斜率為負(fù),表示減速。
3.直線越陡,斜率越大,則表示加速度越大。直線越平,斜率越小, 則加速度越小。
4.直線水平,斜率為零,則加速度為零,表示物體做勻速直線運(yùn)動。
番茄在成熟的過程中,它的大小、含糖量等會隨時間變化;樹木在成長過程中,它的高度、樹干的直徑會隨時間變化;河流、湖泊的水位會隨時間變化;某種商品的價格會隨時間變化;我國的人口生育量也會隨時間變化……這些變化,有時快、有時慢。描述變化快慢的量就是變化率。
自然界中某量D的變化可以記為ΔD,發(fā)生這個變化所用的時間間隔可以記為Δt ;當(dāng)Δt 極小時,變化量ΔD與Δt之比就是這個量對時間的變化率,簡稱變化率。顯然,變化率在描述各種變化過程時起著非常重要的作用,速度和加速度就是兩個很好的例子。
生活中還有哪些實(shí)例與變化率相關(guān)?例如飛機(jī)起飛時,在同樣的時間間隔內(nèi),飛機(jī)的位移不斷增大。
某個量大,不表示它的變化率大。速度大,加速度不一定大。例如勻速飛行的高空偵察機(jī),盡管它的速度可能接近1 000 m/s,但它的加速度為0。相反,速度小,加速度也可以很大。例如槍筒里的子彈,在開始運(yùn)動時,盡管子彈的速度接近0,但它的加速度可以達(dá)到5×104 m/s2。
1、下列關(guān)于加速度的描述中,正確是( ?)A.加速度在數(shù)值上等于單位時間里速度的變化B.當(dāng)加速度與速度方向相同且又減小時,物體做減速運(yùn)動C.加速度不變,速度就不變。D.速度變化越來越快,加速度越來越小
2.關(guān)于加速度的概念,以下說法中正確的是(   )A.物體運(yùn)動加速度的方向與初速度方向相同,物體的運(yùn)動 速度將增大B.物體運(yùn)動加速度的大小表示了速度變化的大小C.加速度的正負(fù)表示了物體運(yùn)動的方向D.做勻變速直線運(yùn)動的物體速度增大的過程中,它的加速度一定為正值
3、甲、乙兩個物體沿同一直線向同一方向運(yùn)動時,取物體的初速度方向?yàn)檎椎募铀俣群銥?m/s2,乙的加速度恒為-3 m/s2,則下列說法正確的是(  )A.兩物體都做加速直線運(yùn)動,乙的速度變化快B.甲做加速直線運(yùn)動,它的速度變化快C.乙做減速直線運(yùn)動,它的速度變化率大 D.甲的加速度比乙的加速度大
4、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. 汽車的速度在減小 B. 汽車的速度先增大后減小 C. 當(dāng)加速度減小到零時,汽車靜止 D. 當(dāng)加速度減小到零時,汽車的速度達(dá)到最大
5、甲、乙兩物體從同一位置出發(fā)沿同一直線運(yùn)動,兩物體運(yùn)動的v-t圖像如圖所示,下列判斷正確的是(  )。A.甲做勻速直線運(yùn)動,乙做勻變速直線運(yùn)動B.兩物體兩次速度相同的時刻分別在1 s末和4 s末C.乙在前2 s內(nèi)做加速度為2 m/s2, 2 s后做加速度為1 m/s2D.2 s后,甲、乙兩物體的速度方向相反
6.一列動車在離開車站加速行駛中,用了100s使速度由72km/h增加到了144km/h。求動車的速度變化了多少?動車的加速度為多少?
=40m/s-20m/s
7.一個物體在水平面上向東運(yùn)動,某時刻速度大小為20m/s,然后開始減速,2min后該物體的速度減小為0。求物體的加速度大小及方向。
初速度v0=20m/s
,末速度vt=0,所以有
=-0.167m/s2
答:物體的加速度大小為0.167m/s2,方向與初速度方向相反,向西。
8.小型轎車從靜止開始加速到100km/h,所用的最短時間,是反應(yīng)汽車性能的重要參數(shù)。A、B、C三種型號的轎車實(shí)測的結(jié)果分別為11.3s、13.2s、15.5s。分別計(jì)算它們在測試時的加速度有多大。
,末速度vt=100km/h,所以有
=27.78m/s-0
aB=2.11m/s2
aC=1.79m/s2
計(jì)算發(fā)現(xiàn)A車的性能最好。
9.足球以12m/s的速度與墻壁相碰后,以8m/s的速度反向彈回,球與墻的接觸時間為0.1s,求足球的加速度大小和方向
解:設(shè)初速度方向?yàn)檎较颍粗赶驂檎较騰1=12m/s, v2=-8m/s △t=0.1s 足球的加速度大小為200m/s2,方向指向足球被反彈的方向(必須要有的文字說明)

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4 速度變化快慢的描述——加速度

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