1第二讲、速度加速度一、速度1.速度是用来描述物体运动的快慢的物理量,也可以说是描述物体位置变化快慢的物理量,是矢量。分为平均速度和瞬时速度.2.平均速度:位移与时间的比值,即xvt.注意:平均速度是位移(不是路程)与时间的比值.3.瞬时速度:物体在运动过程中,经过某点或某一时刻的运动快慢。其方向为通过该点的运动方向.物体在运动过程上,速度总是连续变化的,所以,瞬时速度可以通过某点附近短时间内的平均速度来求。所以,短时间内的平均速度近似为瞬时速度.4.速度与速率速度的大小表示物体运动的快慢,但由于位移是矢量,大小只跟运动起点、终点位置有关,因此会存在有一种特别情况,即物体运动一段时间后回到出发点,位移为零。比如,某运动员绕400m周长的跑道跑一圈,用时50s,按照平均速度定义计算,该运动员在此50s时间内的平均速度为零,原因是位移为零。这样的话,速度将不能反映运动员的运动快慢,因此,我们采用路程与时间的比值来反映运动快慢。该比值不是平均速度,在物理中称为平均速率.同理,短时间内的平均速率近似为瞬时速率.一般我们关注的是直线运动,只有一个速度方向,因此速率和速度可以不严格区分。5.速度方向:因为位移是矢量,时间是标量,所以速度是矢量。位移的方向就是速度的方向,表示物体的运动方向.6.速度的单位:米每秒(m/s)千米每小时(km/h)7.常见速度表常见物体的速度v(m/s)光在真空中传播3.0×108声音在空气中传播340地球绕太阳3.0×104军用喷气式飞机约600人造卫星或飞船(近地球轨道)约7×103大型客机约300洲际弹道导弹约5×103火车(快车)可达60远程炮弹约2×103高速公路上的汽车最快33普通炮弹约1×103远洋轮船8-17步枪子弹约900成人步行约1.52例题1-1:下面关于平均速度与瞬时速度的说法中不正确的是()A.平均速度是反映物体位置变化的物理量B.平均速度只能大体上反映物体运动的快慢程度C.瞬时速度可以精确反映物体在某一时刻运动的快慢程度D.瞬时速度可以精确反映物体在某一位置运动的快慢程度练习1-1:(多选)关于速度,下列说法正确的是()A.速度是表示物体运动快慢的物理量,既有大小,又有方向,是矢量B.平均速度就是速度的平均值,既有大小,又有方向,是矢量C.运动物体在某一时刻或某一位置的速度,叫做瞬时速度,它是矢量D.汽车上的速度计是用来测量汽车平均速度大小的仪器例题1-2:在伦敦奥运会田径比赛中,某运动员在100m赛跑的成绩是10s,冲线时的速度为11m/s,他跑200m的成绩是20s,冲线时的速度为10.m/s,关于这位运动员的情况,下列说法中正确的是()A.他在100m赛跑的平均速度是10m/sB.他在200m赛跑的平均速度是10m/sC.他在100m赛跑的平均速度是5.5m/s,200m赛跑的平均速度是5.m/sD.他在100m赛跑的冲线速度是瞬时速度,200m的冲线速度是平均速度练习1-2:下列情况中的速度,属于平均速度的是()A.刘翔在110米跨栏比赛中冲过终点线时的速度为9.5m/sB.由于堵车,汽车在通过隧道过程中的速度仅为1.2m/sC.返回地球的太空舱落到太平洋水面时的速度为8m/sD.子弹射到墙上时的速度为800m/s二、速度的测量1.打点计时器打点计时器是一种测量时间的工具。目前实验室常用的打点计时器有两种,一是电磁打点计时器,二是电火花打点计时器。打点计时器的工作电源为交流电源,电火花打点计时器的工作电压为220V,电磁打点计时器的工作电压通常为4~6V的低压交流电源,两种打点计时器所接电源均为频率为50Hz的交变电流,打点周期都是0.02s.32.打点计时器测小车平均速度通电前把纸带在打点计时器上装好,接通电源,振针将会上下振动。如果小车带动纸带运动,振针就通过复写纸在纸带上留下一行小点。在纸带上打下的点就记录了小车运动的时间,纸带上的点也相应的表示出了小车在不同时刻的位置,纸带上各点之间的距离就表示相应时间间隔中小车的位移。研究纸带上的各点间的间隔,就可分析小车的运动状况。打点计时器及实验结果纸带根据任意两点之间的位移x和时间间隔t,就可以计算这两点之间的平均速度txv。如图所示,因为相邻两点之间的时间都是0.02s,所以D和G之间的时间为0.06s,只要测量出DG两点之间的位移x,就可以求出小车在DG之间的平均速度为smxv/06.03.打点计时器测小车瞬时速度如果研究E点的瞬时速度,用DE的距离与时间的比值可以近似认为是E点的瞬时速度,用EF的距离与时间的比值也可以认为是E点的瞬时速度。由于在相同的时间间隔(0.02s),纸带上相邻两点间距越来越大,因此图中小车是加速运动,所以用DE的距离求出的速度比E点的实际速度小,所以用EF的距离求出的速度比E点的实际速度小大。一般可用DF之间的平均速度代替E点的瞬时速度.例题2-1:(多选)通过打点计时器测小车运动速度得到的一条纸带上的点子分布不均匀,下列判断正确的是()A.点子密集的地方小车运动的速度比较大B.点子密集的地方小车运动的速度比较小C.点子不均匀说明小车做变速运动D.点子不均匀说明打点计时器有故障4练习2-1:如图2-1为某次实验时测量小车运动得到的纸带,打点计时器每隔0.02s打一个点,图中O点为第一个点,A为选定的开始计数点。根据图中标出的数据,求:(1)打A、D点时间内纸带的平均速度有多大?(2)打B点时纸带的瞬时速度有多大?(3)你能算出打O、D点时间内纸带的平均速度吗?为什么?图2-1三、加速度概念1.定义:我们通过改变物体运动的速率,改变其运动的方向,或者同时改变其运动的速率和方向,可以改变物体运动的速度。速度变化的快慢称为加速度。数学表达式为:0tvvvatt加速度大,表示运动物体速度改变得快;加速度小,表示运动物体速度改变得慢。与运动快慢(速度)没有直接关系。加速度可以用于速度的增加,当踩下汽车油门时,汽车速度开始逐秒变大,你会受到座位的推动,这样就有了加速的感觉.加速度还可以用于速度的减少,我们说汽车刹车,产生很大的减加速度,即汽车的速度每秒减少很多。刹车时,我们会感受到身体减速,并向前倾斜.每当我们驾车在弯道上行驶时,即使我们的速率恒定,我们也在做加速运动,因为我们的方向放生了改变,因此,我们的速度发生了变化。当我们的身体向弯道外侧倾斜时,我们就会感受到这种加速运动.加速度不变的直线运动称为匀加速直线运动.2.一些物体的加速度表一些物体的加速度a(m/s2)炮弹在炮筒中5.0×104赛车起步4.5跳伞者着陆-24.5汽车起步约2喷气式飞机着陆-5~-8无轨电车起步约1.8汽车急刹车-4~-6旅客列车起步约0.35例题3-1:关于加速度的概念.下列说法中正确的是()A.加速度表示速度的“增加”B.加速度表示速度的“变化”5C.加速度表示速度变化的快慢D.加速度表示速度变化的大小练习3-1:关于速度和加速度的关系,下列说法中正确的是()A.质点的速度越大,则加速度越大B.质点的速度变化越大,则加速度越大C.质点的速度变化越快,则加速度越大D.质点的速度为零时,加速度也为零例题3-2:以下对于加速度这个概念的认识中,正确的是()A.加速度大即增加的速度大B.加速度大速度一定增加得快C.加速度大速度也可以减小得快D.加速度减小时速度必然随着减小练习3-2:下面关于速度和加速度关系的说法,正确的是()A.加速度与速度无必然联系B.速度减小时,加速度也一定减小C.速度为零时,加速度也一定为零D.速度增大时,加速度也一定增大四、加速度方向速度是矢量,加速度是速度的单位时间变化量,因此加速度也是矢量.直线运动中,加速度方向与速度方向相同,说明物体做加速运动,反之做减速运动。但不管是加速还是减速运动,加速度方向与速度的变化方向总是相同的.注意:加速度方向不是物体的运动方向.61.直线运动中,加速度方向判断以0v方向为正方向,将初始速度0v和t时间后最终速度tv标记在数轴上。为了表示加速度,我们以初始速度0v为起点,以最终速度tv终点,作出一个箭头,它就表示速度的变化量v。由于加速度0tvvvatt,所以加速度的方向与速度的变化量v方向相同,确定了速度变化量v的方向,也就确定了加速度a的方向.当0vvt时,v箭头方向沿正方向,此时加速度0a;当0vvt时,v箭头方向沿负方向,此时加速度0a.2.加速度方向和速度方向比较速度方向是表示物体的运动方向或位移的变化方向,而加速度方向是速度的变化方向.速度定义为位移(位置差)与时间的比值,物体位置坐标的变化量就是位置差,所以xvt加速度定义为速度差与时间的比值,物体速度坐标的变化量就是速度差,所以vat.例题4-1:关于匀变速直线运动中的加速度方向,下列说法中正确的是()A.加速度的方向总是与初速度的方向相同B.加速度的方向总是与末速度的方向相同C.加速度的方向总是与速度变化的方向相同7D.加速度的方向总是与位移的方向相同练习4-1:(多选)下列所描述的方向中,正确的是()A.速度变化的方向与加速度方向始终一致B.速度变化方向为正,加速度方向为负C.速度的方向可能先与加速度方向相反,后来变得相同D.平均速度与瞬时速度就是同一个方向例题4-2:关于做直线运动的物体的加速度方向,下列判断正确的是()A.加速度的方向就是速度的方向B.加速度的方向就是位移的方向C.当物体做加速运动时,加速度的方向与速度的方向相同D.当物体做减速运动时,加速度的方向与速度的方向相同练习4-2:下列几种情况中,不可能发生的是()A.位移与加速度方向相反B.速度与加速度方向相反C.速度不变,加速度变化D.加速度不变,速度变化练习4-3:一个质点做方向不变的直线运动,加速度的方向始终与速度方向相同,但加速度大小逐渐减小直至为零,则在此过程中()A.速度逐渐减小,当加速度减小到零时,速度达到最小值B.速度逐渐增大,当加速度减小到零时,速度达到最大值C.位移逐渐增大,当加速度减小到零时,位移将不再增大D.位移逐渐减小,当加速度减小到零时,位移达到最小值五、加速度计算由加速度定义0tvvvatt可以直接计算加速度。计算中一定要清楚区分速度的方向和速度差的方向.例题5-1:下列运动过程不可能实现的是()A.运动物体的速度很大,但加速度很小B.两物体相比,一个物体的速度变化量比较大,而加速度却比较小8C.运动物体的加速度减小,速度却增大D.运动物体的加速度增大,速度却不变练习5-1:(多选)下列关于速度、加速度的描述中,正确的是()A.加速度在数值上等于单位时间内速度的变化量B.物体的速度为零时,加速度也为零C.物体的速度变化量越大,加速度越大D.物体的速度变化越快,加速度越大例题5-2:从静止开始作匀加速直线运动的物体,第2s末的速度为4m/s,则物体的加速度为()A.0.5m/s2B.1m/s2C.2m/s2D.4m/s2练习5-2:足球以8m/s的速度飞来,运动员把它以12m/s的速度反向踢出,踢球的时间为0.02s。设飞来的方向为正方向,则足球在这段时间内的加速度为()A.200m/s2B.-200m/s2C.1000m/s2D.-1000m/s2例题5-3:A、B两物体做匀变速直线运动,A的加速度21/0.3sma,B的加速度22/0.5-sma,根据这些条件做出的以下判断,其中正确的是()A.A做的是匀加速运动,B做的是匀减速运动B.运动1s的时间A的速度增加3,而B的速度减少5C.B的加速度大于A的加速度D.两个物体的运动方向一定相反练习5-3:甲、乙两物体的加速度分别为21/0.1sma、22/0.1-sma,则()A.甲物体的速度增加了1m/sB.乙物体的速度减少了1m/sC.甲物体比乙物体的速度变化快D.两物体的速度变化快慢相同六、从速度-时间图象理解加速度通过v-t图象不但能了解物体运动的速度随时间变化的情况,还能够知道物体的加速度.9(a)(b)(c)(d)图(a)中,A表示物