高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第4节 加速度导学案及答案

这是一份高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第4节 加速度导学案及答案，共9页。
加速度核心素养目标新课程标准1.结合加速度概念的建构，体会物理学中的抽象思维。2．通过速度、加速度、速度变化量关系的辨析，体会物理学中的科学思维1.理解加速度的概念，能区分v、Δv与的关系。2．知道加速度的矢量性，能根据加速度与速度方向的关系判断物体的运动情况。3．知道速度、加速度、速度变化量的关系  知识点一　加速度[情境导学]下列三种车辆起步后，经某段时间达到了某一速度。  时间速度电动自行车10 s36 km/h小型轿车10 s108 km/h旅客列车80 s108 km/h 请分析思考：(1)哪种车辆速度变化较大？(2)哪种车辆速度增加得快？提示：(1)电动自行车速度变化Δv1＝36 km/h＝10 m/s，小型轿车速度变化Δv2＝108 km/h＝30 m/s，旅客列车速度变化Δv3＝108 km/h＝30 m/s，故小型轿车速度、旅客列车速度变化较大。(2)电动自行车1 s内速度增加量＝1 m/s，小型轿车1 s内速度增加量＝3 m/s，旅客列车1 s内速度增加量＝0.375 m/s。故小型轿车速度增加得快。[知识梳理]1．定义：在物理学中，物体运动速度的变化跟发生这一变化所用时间之比，称为物体运动的加速度，通常用字母a表示。2．表达式：a＝(v0为初速度，vt为末速度)。3．单位：在国际单位制中，加速度的单位是米/秒2，符号为m/s2或m·s－2，读作“米每二次方秒”。4．物理意义：用加速度来描述物体运动速度变化的快慢。5．加速度的分类：平均加速度和瞬时加速度。[初试小题]1．判断正误。(1)加速度是表示物体运动快慢的物理量。(×)(2)加速度是表示物体速度变化快慢的物理量。(√)(3)由公式a＝可知，加速度a的大小与Δv成正比，与Δt成反比。(×)(4)如果速度很大，则加速度一定很大。(×)2．(多选)下列说法中的“快”，指加速度较大的是(　　)A．小轿车比大卡车启动得快B．协和式客机能在两万米高空飞行得很快C．乘汽车从烟台到济南，如果走高速公路能很快到达D．汽车在紧急刹车的情况下，能够很快地停下来解析：选AD　小轿车比大卡车启动得快，说明相同时间内，小轿车速度变化大，加速度大，A正确；汽车在紧急刹车时很快停下来，说明其刹车加速度大，D正确；客机在高空飞行得“快”和汽车走高速公路很“快”到达的“快”均是指速度大，故B、C错误。知识点二　加速度的方向[情境导学]如图所示，两辆相向行驶的汽车，取向右加速度为正，汽车的加速度为正就一定做加速运动，加速度为负就一定做减速运动吗？提示：不一定。在一般情况下，把初速度的方向规定为正方向，那么，当汽车做加速直线运动时，加速度与速度同向，所以加速度为正值；当汽车做减速直线运动时，加速度与速度反向，所以加速度为负值。但如果把初速度方向规定为负方向，那么，加速度的正负取值情况和上面所述正好相反。可见，加速度的正负与规定的正方向有关，与汽车是加速还是减速没有直接关系。[知识梳理]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：加速度的方向与速度变化的方向相同。3．加速度与速度方向的关系在直线运动中[初试小题]1．判断正误。(1)物体的加速度为正值时，物体一定做加速运动。(×)(2)加速度是矢量，其方向与速度变化量Δv的方向一定相同。(√)(3)加速度的方向与速度的方向不是同向，就是反向。(×)(4)物体A的加速度aA＝2 m/s2，物体B的加速度aB＝－3 m/s2，则aA>aB。(×)2．思考题。在直线运动中如果加速度为负，物体的速度一定减小，这种说法对吗？解析：错误。在分析问题时，正方向的规定是任意的，加速度为负，只能说明其方向与我们规定的正方向相反，但不一定与速度的方向相反，物体的速度也不一定减小。答案：见解析加速度的理解及计算[问题探究]如图所示，篮球以6 m/s的速度竖直向下碰地面，然后以4 m/s 的速度竖直向上反弹，碰地的时间为0.2秒。(1)有的同学这样计算篮球的加速度：a＝＝ m/s2＝－10 m/s2。他的方法对吗？为什么？(2)应该如何解答？提示：(1)不对。他没有注意速度的方向。(2)正确解法为：以竖直向下为正方向，v1＝6 m/s，v2＝－4 m/s，加速度为：a＝＝＝ m/s2＝－50 m/s2负号表示加速度方向与正方向相反，即竖直向上。[要点归纳]1．速度、速度变化量、加速度的比较 　　项目比较　　速度v速度变化量Δv加速度a定义位移与所用时间的比值末速度与初速度的差值速度变化量与时间的比值表达式v＝Δv＝vt－v0a＝单位m/sm/sm/s2方向瞬时速度方向为物体运动的方向，与a的方向不一定相同由初、末速度决定，与a的方向相同，与v的方向不一定相同与Δv的方向相同，与v的方向不一定相同物理意义表示物体运动的快慢和方向表示物体速度变化的大小和方向表示物体速度变化的快慢和方向大小关系a与v、Δv的大小没有必然联系，其中一个物理量越大时，其余两个物理量不一定越大2.加速度的计算(1)公式a＝＝是矢量式，速度、速度的变化量、加速度皆为矢量。应用该公式解题时要先规定好正方向，vt、v0的方向与规定的正方向相同时取正值，相反时取负值。(2)注意根据计算结果中加速度a的正、负来判定加速度的方向。(3)利用加速度定义式求解的加速度一定是该过程的平均加速度，只有速度均匀变化时，平均加速度才等于瞬时加速度。[例题1]　小球以v1＝3 m/s的速度水平向右运动，碰到墙壁经Δt＝0.01 s后以v2＝2 m/s的速度沿同一直线反向弹回，如图所示。小球在这0.01 s内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]　规定向右为正方向，则小球的平均加速度为a＝＝ m/s2＝－500 m/s2，方向水平向左。[答案]　C[针对训练]1．(多选)一物体做匀变速直线运动，某时刻速度大小为4 m/s，1 s后速度的大小变为10 m/s，在这1 s内该物体的(　　)A．加速度的大小为6 m/s2，方向与初速度的方向相同B．加速度的大小为6 m/s2，方向与初速度的方向相反C．加速度的大小为14 m/s2，方向与初速度的方向相同D．加速度的大小为14 m/s2，方向与初速度的方向相反解析：选AD　若初、末速度方向相同时，a＝＝ m/s2＝6 m/s2，方向与初速度的方向相同，A正确，B错误；若初、末速度方向相反时，a＝＝ m/s2＝－14 m/s2，方向与初速度的方向相反，C错误，D正确。2．一辆汽车沿平直公路向东行驶，如图所示的是该汽车的速度计，在汽车内的观察者观察速度计指针的变化，开始时指针指在如图甲所示的位置，经过8 s后指针指示到如图乙所示的位置，那么它的加速度约为(　　)A．11 m/s2　　　　　　 B．－5.0 m/s2C．1.4 m/s2 D．－1.4 m/s2解析：选D　由题图可知汽车的初速度v0＝60 km/h≈16.7 m/s，末速度vt＝20 km/h≈5.6 m/s。由加速度的定义式得a＝＝ m/s2≈－1.4 m/s2，故D正确。加速度对物体运动的影响[问题探究]结合如图甲、乙所示的两种情景分析。(1)两小车的速度如何变化？为什么？(2)若物体的加速度逐渐减小，速度一定减小吗？若物体的加速度逐渐增大，速度一定增大吗？提示：(1)图甲中加速度的方向与速度方向相同，小车速度越来越大，做加速运动；图乙中加速度的方向与速度方向相反，小车速度越来越小，做减速运动。(2)不一定。若加速度a与初速度v0同向，则物体做加速直线运动，这时若a逐渐减小，说明v增加得慢了；若加速度a与初速度v0反向，则物体做减速直线运动，这时若a逐渐增大，说明v减小得快了。[要点归纳]1．加速度的大小决定了速度变化的快慢(1)(2)2．加速度方向与速度方向的关系决定了速度大小的变化——加速或者减速(1)加速度与速度同向时，物体做加速运动；(2)加速度与速度反向时，物体做减速运动。[例题2]　物体在一直线上运动，用正、负号表示方向的不同，根据给出速度和加速度的正负，下列对运动情况判断正确的是(　　)A．v0＜0，a＜0，物体的速度越来越大B．v0＞0，a＜0，物体的速度越来越大C．v0＜0，a＞0，物体的速度越来越大D．以上说法都有可能[解析]　因为v0为负、a为负，速度和加速度的方向相同，所以物体做加速运动，速度越来越大，故A正确；因为v0为正、a为负，速度和加速度的方向相反，所以物体做减速运动，速度越来越小，故B错误；因为v0为负、a为正，速度和加速度的方向相反，所以物体做减速运动，速度越来越小，故C、D错误。[答案]　A对加速度理解的几个“不一定”(1)物体具有加速度，但不一定做加速运动。(2)物体的速度方向改变，但加速度的方向不一定改变。(3)物体的速度方向不变，但加速度方向不一定不变。(4)物体的速度大，但加速度不一定大。(5)物体速度等于零，但加速度不一定等于零。(6)物体加速度为零，但速度不一定为零。(7)物体的速度大小不变，但加速度不一定为零。(8)在加速直线运动中，加速度不一定总取正值。　　　　 [针对训练]1．若汽车的加速度方向与速度方向一致，当加速度减小时，则(　　)A．汽车的速度可能减小B．汽车的速度保持不变C．当加速度减小到零时，汽车的速度达到最小D．当加速度减小到零时，汽车的速度达到最大解析：选D　因为汽车的加速度方向与速度方向相同，速度增大，加速度减小，速度仍然增大，不过速度由增加得快变为增加得慢。当加速度减小到零时，速度达到最大，汽车做匀速直线运动，故A、B、C错误，D正确。2．关于速度和加速度的方向，下列说法正确的是(　　)A．速度方向为正，加速度方向一定为正B．速度的方向就是加速度的方向C．速度改变量的方向就是加速度的方向D．当加速度与速度方向相同且又减小时，物体做减速运动解析：选C　加速度的方向和速度的方向没有直接的关系，速度方向为正，加速度的方向可以为负，这时做减速运动，加速度的方向和速度变化量的方向相同，A、B错误，C正确；只要加速度方向和速度方向相同，则物体一定做加速运动，无论加速度是减小还是增大，D错误。3．小刚同学看新闻时发现：自从我国采取调控房价政策以来，曾经有一段时间，全国部分城市的房价上涨出现减缓趋势。小刚同学将房价的“上涨”类比成运动中的“加速”，将房价的“下降”类比成运动中的“减速”，据此类比方法，你觉得“房价上涨出现减缓趋势”可以类比成运动中的(　　)A．速度增大，加速度减小B．速度增大，加速度增大C．速度减小，加速度减小D．速度减小，加速度增大解析：选A　由题意知，房价上涨可类比成运动中的速度增大，减缓趋势反映房价上涨变慢。可类比成运动中的速度增加变慢。而加速度是表示速度变化快慢的物理量，所以房价上涨出现减缓趋势可以类比成运动中的速度增大，加速度减小，选项B、C、D错误，A正确。 1．(多选)由a＝可知(　　)A．a与Δv成正比B．物体的加速度大小由Δv决定C．加速度的方向与Δv的方向相同D．加速度的大小为解析：选CD　物体的加速度表示速度变化的快慢和方向，而Δv是速度的变化量，A、B错误，D正确；加速度的方向与速度变化量Δv的方向相同，C正确。2．(多选)根据如图所示的图片情景判断下列说法正确的是(　　)A．当大炮发射炮弹还没发生运动的瞬间，炮弹的加速度一定为零B．高速行驶的磁悬浮列车的加速度可能为零C．轿车紧急刹车时速度变化很快，所以加速度很大D．根据图中数据可求出刘翔在110 m栏比赛中平均加速度解析：选BC　当大炮发射炮弹还没发生运动的瞬间，已经产生加速度，炮弹的加速度一定不为零，故A错误；当高速行驶的磁悬浮列车做匀速运动时，加速度为零，故B正确；加速度是描述速度变化快慢的物理量，所以轿车紧急刹车时速度变化很快，所以加速度很大，故C正确；根据加速度的定义式a＝，不知道末速度，该运动也不能看成匀加速直线运动，所以无法求出平均加速度，故D错误。3．2019年中国北京世界园艺博览会开幕式及预演期间，在指定地点燃放了绝美的焰火，如图所示。有关焰火腾空的过程，以下说法正确的是(　　)A．焰火的速度越大，加速度也一定越大B．焰火的速度变化越快，加速度一定越大C．焰火的速度变化量越大，加速度一定越大D．焰火在某时刻速度为零，其加速度一定为零解析：选B　速度大，速度变化不一定快，加速度不一定大，故A错误。加速度是反映物体速度变化快慢的物理量，速度变化越快，加速度越大，故B正确。根据a＝知，速度变化量大，加速度不一定大，故C错误。速度为零，速度的变化率不一定为零，即加速度不一定为零，故D错误。4．甲、乙两物体在同一水平面上做匀变速直线运动，甲做加速运动，经过1 s速度由5 m/s增加到10 m/s；乙做减速运动，经过8 s速度由20 m/s减小到0，则(　　)A．甲的速度变化量大，甲的加速度大B．甲的速度变化量大，乙的加速度大C．乙的速度变化量大，甲的加速度大D．乙的速度变化量大，乙的加速度大解析：选C　甲的速度变化量为Δv甲＝10 m/s－5 m/s＝5 m/s，加速度a甲＝＝5 m/s2；乙的速度变化量为Δv乙＝0－20 m/s＝－20 m/s，加速度a乙＝＝－2.5 m/s2，故选项C正确。5．2019年9月28日中国队夺得2019年日本女排世界杯的冠军，这是“王者之师”在世界排球“三大赛”上获得的第10个冠军奖杯，假如比赛中某次对方打过来的排球具有水平方向的大小为20 m/s的速度，排球被中国队员朱婷击打后排球以原速率水平返回，假设排球与朱婷的手接触时间为0.2 s且排球的速度均匀变化，求排球被击打过程中的加速度。解析：规定初速度方向为正方向，则排球的初速度v0＝20 m/s，末速度vt＝－20 m/s，时间t＝0.2 s。排球被击打过程中的加速度a＝＝ m/s2＝－200 m/s2即排球被击打过程中，加速度大小为200 m/s2，方向与初速度方向相反。答案：200 m/s2，方向与初速度方向相反