师:今天我们一起来学习加速度。在开始新内容前,先通过视频感受上海磁悬浮列车的搭乘过程。上海磁悬浮列车是世界上第一条商业化运营的磁悬浮列车示范线,最高速度可达430千米每小时。从视频中能看到,列车离开站台后速度越来越快,车厢上方速度显示器能显示速度增加情况。注意,列车速度达到430千米每小时后基本维持不变。

  现在速度已增加到414千米每小时,且还在不断增加。达到430千米每小时后,速度基本保持不变。靠近站台时,速度会越来越小,最后停下来。由此可见,实际运行列车的速度是变化的,那如何比较不同阶段速度变化的快慢呢?请大家带着这个问题完成课本讨论与交流的内容。

  一架飞机以200米每秒的速度匀速飞行,一辆汽车从静止开始,经过20秒后速度变为20米每秒。一名运动员冲刺后的速度由10米每秒经过5秒变为0。哪一个物体的速度变化最大?哪一个物体的速度变化最小?运动速度快的物体,其速度变化一定大吗?哪一个物体的速度变化要快一些?判断的依据是什么?

  我们先看第一个问题,哪一个物体的速度变化最大?哪一个物体的速度变化最小?我们整理一个表格,飞机的初速度是200米每秒,末速度是200米每秒,速度变化量为0,速度变化量的计算是末速度减去初速度。对汽车来说,它的初速度为0,末速度是20米每秒,速度变化量就是20米每秒。对运动员来说,初速度是10米每秒,末速度是0,速度变化量是 - 10米每秒,这个负号表示速度在减小。从表格数据可知,汽车速度变化最大,飞机速度变化最小。

  第二个问题,速度快的物体其速度变化一定大吗?答案是否定的。比如飞机,初速度和末速度都是200米每秒,速度最大,但变化量为零。

  第三个问题,哪一个物体速度变化要快一些?判断的依据是什么?要比较变化快慢,如果相同时间内变化量越大,变化就越快;如果相同变化量所用时间越短,变化也越快;若变化量和时间均不相同,就用比值法分析。回到刚才的例子,飞机速度无变化,暂不考虑其变化快慢。汽车速度由0变成20米每秒,速度变化量是20米每秒,用了20秒,20米每秒除以20秒得到1,其含义是一秒内速度变化了一米每秒。运动员速度变化了10米每秒,所用时间是5秒,10÷5得到2,含义是1秒内速度变化了两米每秒。通过这个比值可转化为比较相同时间内速度的变化量,可见比值越大变化越快。

  由于这个比值有意义,物理学上给它一个新定义,叫加速度。加速度的定义是速度变化量跟发生这一变化所用时间的比值,a = Δv÷Δt =(末速度 - 初速度)÷时间,含义是单位时间内速度的变化量,物理意义是描述速度变化快慢的物理量,比值越大,速度变化越快,单位是米每二次方秒。

  注意,加速度是矢量。因为加速度a = Δv÷Δt,时间无方向,所以加速度方向跟Δv方向相同。要确定加速度方向,先明确矢量方向与正负号的处理规则:先选定正方向,正方向可任意选取,其他矢量与正方向相同则取正,反之取负。所有矢量均带正负号参与运算,最终结果为正,表示与正方向相同;结果为负,则与正方向相反。

  以汽车速度由2米每秒增加到6米每秒为例分析加速度方向。若以汽车运动方向为正方向,末速度为6,初速度为2,速度变化量为4,是正值,说明速度变化量方向与正方向相同。因为加速度方向跟速度变化量方向相同,所以加速度方向与正方向相同。由此可得出,物体做加速运动时,加速度方向与速度方向相同。

  再看刹车后自行车速度由7米每秒减少到4米每秒的例子。以初速度方向为正方向,速度变化量 = 末速度 - 初速度 = - 3米每秒,负号表示速度变化量方向与正方向相反。又因为加速度方向与速度变化量方向相同,所以加速度方向与正方向相反。同理可得,物体做减速运动时,加速度方向与速度方向相反。

  回到之前讨论与交流的例子,飞机以200米每秒的速度匀速飞行,假设以飞机前进方向为正方向,初速度和末速度都是200米每秒,根据加速度定义式可得加速度为0。物体静止时加速度也为0,所以物体做匀速运动和静止时,加速度都为0。

  汽车由静止经过20秒后速度变为20米每秒,假设向右为正方向,初速度为0,末速度为20米每秒,时间为20秒,代入加速度定义式,可得加速度为1米每二次方秒,加速度方向与规定正方向相同,即向右。若以向左为正方向,末速度20米每秒与正方向相反,应为 - 20米每秒,代入加速度定义式可得a = - 1米每二次方秒,加速度方向与规定正方向相反,由于规定向左为正方向,所以加速度方向还是向右。对比这两种情况可发现,选择不同正方向,加速度结果正负号不同,但大小和方向与正方向选取无关。

>> 点击阅读全文
《物理 必修1 第1章 第五节 加速度 逐字稿-3,556字 第5版》.docx
将本文下载保存,方便收藏和打印
导出文档