普通高中物理必修一第一章第4节 速度变化快慢的描述——加速度

这是一篇关于加速度的竖屏思维导图，内容包括：加速度概念的定义、加速度的方向的确定方法、从v-t图看加速度。并且有关于变化率、交通工具与社会发展的介绍。这是第一章中最重要的概念。谨做备课参考。

• 普通高中物理必修一 第一章第4节 速度变化快慢的描述——加速度
• 内容来源|普通高中教科书 物理 必修第一册 人民教育出版社 软件|亿图脑图MindMaster
• 一辆小汽车在10s内速度从0达到100km/h，一列火车在300s内速度也从0达到100km/h。虽然汽车和火车速度都从0达到100km/h，但是它们的运动情况显然不同。你觉得用“速度大”或“速度变化大”能描述这种不同吗？如果不能，应该怎样描述呢？
  • 两者相同与不同
    • 小汽车和火车的速度都在增加，并且它们的“速度变化”相同，但所用的时间不同。
  • 两者本质区别
    • 两者“速度变化的快慢”不同。
      • 说明“速度变化的快慢”是一个不同于“速度”的概念。
    • 两个物体速度变化相同，所用时间短的速度变化得快。
• 加速度
• 如何比较速度 变化的快慢
  • 如果两个物体速度变化不同，所用时间也不同，怎样比较它们速度变化的快慢？
• 加速度
  • 定义
    • 物理学中把速度的变化量与发生这一变化所用时间之比，叫作加速度。
    • 在这里，我们用两个物理量*速度的变化量和时间）之比定义了一个新的物理量——加速度，它的物理意义与原来的两个物理量不同。
      • 用物理量之比定义新的物理量是物理学中常用的方法。
  • • 加速度用符号a表示。
    • 式中Dv表示速度在时间Dt内的变化量。
  • 单位
    • 在国际单位制中，加速度的单位是米每二次方秒，符号：m/s2或m×s-2。
  • 标矢性
    • 加速度是矢量，它既有大小，又有方向。
• 加速度的方向
• • 速度的变化量的表示方法
    • 以原来的速度v1的箭头端为起点，以后来的速度v2的箭头端为终点，作出一个新的有向线段，它就表示速度的变化量Dv。
  • 加速度的方向
    • 加速度a的方向与速度变化量Dv的方向相同，确定了Dv的方向，也就确定了加速度a的方向。
    • 在直线运动中，如果加速运动，加速度的方向与初速度的方向相同；如果减速运动，加速度的方向与初速度的方向相反。
• 思考与讨论 对运动的物体而言，可以问“它运动了多远”，这是路程或位移的概念；也可以问“它运动得多快”，这是速度的概念，然而，在生活用语中，却没有与加速度对应的词语。日常生活中一般只有笼统的“快”和慢“，这里有时指的是速度，有时模模糊糊地指的是加速度。你能分别举出这样的例子吗？
• 从v—t 图像看加速度
• • 图中两条直线a、b分别是两个物体A、B运动的v-t图像。
  • E、F两点所表示的时刻和速度分别为t1、t2和v1、v2。
  • v—t 图像反映的是物体的速度随时间变化的情况。
  • • 小三角形的一条直角边代表时间间隔Dt，另一条直角边代表速度的变化量Dv，Dv与Dt之比为加速度，其比值为该直线的斜率。
    • 由v—t图像中图线的倾斜程度可以判断加速度的大小。
    • 物体A的加速度比物体B的大。
  • 生活中做变速运动的物体很多，它们加速度的大小也各不相同，有时差异还很大。
• 科学漫步 变化率
• 自然界、生活中有许多的变化
  • 番茄在成熟的过程中，它的大小、含糖量等会随时间变化；
  • 树木在成长过程中，它的高度、树干的直径会随时间变化；
  • 河流、湖泊的水位会随时间变化；
  • 某种商品的价格会随时间变化；
  • 我国的人口生育量也会随时间变化；
  • 描述变化快慢的量就是变化率。
• 变化率
  • 自然界中某量D的变化可以记为DD，发生这个变化所用的时间间隔可以记为Dt，变化量DD与Dt之比就是这个量对时间的变化率，简称变化率。
    • 变化率在描述各种变化过程时起着非常重要的作用。
  • 某个量大，不表示它的变化率大。
    • 速度大，加速度不一定大。
      • 例如
        • 匀速飞行的高空侦察机，尽管它的速度可能接近1000m/s，但它的加速度为0。
    • 速度小，加速度也可以很大。
      • 例如
        • 枪筒里的子弹，在开始运动时，尽管子弹的速度接近0，但它的加速度可以达到5´104m/s。
• STSE 交通工具与社会发展
  • 从某种意义上说，在人类发明的各种机械中，交通工具最深刻地改变了我们的生活。我们所用的物品，几乎没有一件不是由铁路或公路运输而来的。
  • 从世界各国的城市发展史上看，大城市规模的大小与车速的提高密切相关。大城市的直径一般就是当时的城市交通工具在1h内行走的距离。
    • 以北京为例，清朝末年北京的“内城”大约是一个边长为5km的正方形，马车的速度大约就是5km/h；今天，有了发达的公路系统，有了快速轨道交通，汽车、地铁的速度大约是几十千米每时，北京城区的直径为扩大到了几十千米。
    • 城市中的车速不能无限提高，城市的规模也就不能无限扩大。“摊大饼”式的城市规划可能带来以交通问题为主的许多矛盾。
  • 运兵工具和武器运载工具的发展改变了战争的面貌。现代战争的“战场”已经与过去的意义完全不同。
    • 相距几千千米、几万千米的敌对力量之间在很短时间内就能爆发大规模战争。
    • 空中打击的力量的加强，过去的一些战术方法已经不再适用。
    • 由于车辆的使用，部队的机动性大大提高，速战速决的战争理论有所发展。
  • 交通网络的形成大大缩短了不同地域的时空距离，促进了国与国、民族与民族之间的物资交流和人员往来。
    • 贸易上的互补，可以优化物质资源和人力资源的配置，促进世界经济的发展。不同文化的交融进一步促进了社会的进步。
  • 然而，大量汽车带来了交通堵塞、频繁的事故、能源的过度消耗、尾气与噪声污染等一系列社会问题。
    • 这些不仅妨碍了人们的工作和生活，而且制约着社会经济的进一步发展。
  • 随着可持续发展战略的实施，人们对发展交通的意义有了新的认识，采取了许多有效的措施。
    • 例如：研制各种绿色汽车（使用压缩天然气或液化石油气的汽车、太阳能车、电动车¼¼），对现有汽车的使用在时间和道路上进行限制，根据城市规模发展地上、地下快速的立体化交通和轨道交通。
• 讨论 交通工具的速度是不是越快越好？
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