【学习目标】 1、理解加速度的概念。
2、初步掌握匀变速直线运动的规律。
【学习内容】
一、如何理解加速度? 1、理解速度的改变量Δv 1)定义: 设t=0时刻物体的速度为v0,t时刻物体的速度为vt,我们定义Δv=vt-v0为速度的改变量。速度的改变量即两个时刻速度的矢量差。
2)求法: 由于vt与v0是矢量,所以Δv的运算也满足平行四边形法则。
若物体沿直线运动时,可以规定一个方向为正方向,则相反的方向为负方向,这样就可以用“+”、“-”号来表示速度的方向,从而将矢量运算转化为标量运算。
例1:一个物体沿东西方向运动,t=0时刻的速度为4m/s,方向向东,t=2s时刻速度为8m/s方向向东;t=4s时刻速度为2m/s,方向向东,求:前2s内和后2秒内的速度变化量。(取向东方向为正方向)
解: v0=4m/s v2=8m/s v4=2m/s Δv1=v2-v1=8-4=4m/s Δv2=v4-v2=2-8=-6m/s Δv1为4m/s,表示速度的增量方向向东,大小为4m/s; Δv2为-6m/s,表示速度的增量方向向西,大小为6m/s。
2、理解匀变速运动: 观察以下两组数据,表示汽车与火车在前5s内沿直线运动的情况。
时刻(t/s) |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
汽车(V汽/m/s) |
0 |
4 |
8 |
12 |
16 |
20 |
火车(V火/m/s) |
0 |
0.4 |
0.8 |
1.2 |
1.6 |
2 | 我们发现: 1)汽车与火车的速度都是增加的;
2)汽车每秒速度增量为4m/s,即相等的时间间隔里(1s),汽车速度的增量都相等。火车每秒速度增量为0.4m/s,即相等的时间间隔里(1s),火车速度的增量也都相等。
我们定义: 匀变速运动: 在任意相等时间间隔里,速度的改变量都相等的运动为匀变速直线运动。 匀变速直线运动包括匀加速直线运动与匀减速直线运动两种。 这种运动最先是由伽利略定义的。
3、理解加速度。 比较下列两种运动,哪种运动速度改变快?
运动物体 |
速度改变量 |
所用时间 |
单位时间内速度改变量 |
铅球 |
17m/s |
2s |
85m/s |
汽车 |
20m/s |
4s |
5m/s |
炮弹 |
250m/s |
0.005s |
5×104m/s |
取定同一标准,如在单位时间里,速度改变量越大,则物体速度变化越快。显然,炮弹的速度变化最快。我们引入加速度的概念来表示物体速度改变的快慢。
1)定义: 加速度是表示速度改变快慢的物理量,它等于速度的改变与所用时间的比值。
2)公式: 用v0表示物体在开始时刻的速度(初速度),用vt表示经过一段时间t末了时刻的速度(末速度)速度的改变量为vt-v0,用a表示加速度,那么: a=vt-v0/t
3)国际单位: m/s2,读作:米每二次方秒;
4)物理意义及其矢量性: ①物理意义: 加速度是表示速度变化快慢的物理量,数值上等于单位时间内速度的改变量;
②加速度的方向: 加速度的方向与速度改变量(vt-v0)的方向相同。
在直线运动中,加速度的方向可以用“+”、“-”来表示,如果规定初速度的方向为正方向,则加速度为“+”时,表示加速度方向与初速度方向相同,末速度大于初速度,运动物体速度随时间不断增加;加速度方向为“-”时,表示加速度方向与初速度方向相反,末速度小于初速度,运动物体速度随时间不断减小;
5)a与Δv、v的关系: a=△v/△t是比值,是速度的变化率,即单位时间里速度的改变量,它只是一个量度式,不是决定式,其大小反映速度改变的快慢,与Δv、v都没有必然的联系。
Δv表示速度的改变量,即速度改变的大小和方向;
v是物体运动的速度,表示物体运动的快慢。
v大时,a可大可小也可以为零,Δv大时,a也可以很小。
6)加速度方向和运动关系: ①当a与v0方向相同时,v随时间增大而增大,物体做加速运动;
②当a与v0方向相反时,v随时间增大而减小,物体做减速运动;
③当a=0时,速度随时间不发生变化,物体做匀速直线运动;
注意: 物体运动速度是增大还是减小只与加速度与初速度的方向有关,而与加速度的大小变化无关。
如: 物体的加速度方向与初速度方向相同时,即使加速度是变小的,物体的速度仍然是增加的。
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