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人教版高中物理必修第一册 1.4 速度变化快慢的描述——加速度 故事化教学 · 分页版

日期:10-02  点击:  属于:高一物理

人教版高中物理必修第一册 1.4 速度变化快慢的描述——加速度 故事化教学

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一、赛车和猎豹

知识点:加速度的定义 · 公式 · 单位 · 物理意义
赛车 · 5.5秒 0 → 30 m/s 猎豹 · 4.0秒 0 → 30 m/s 同一速度目标(30 m/s) · 不同时间到达 速度变化量一样,速度变化的快慢不一样
赛车用了5.5秒,猎豹用了4秒。
都是从0到30 m/s。
同一个"速度变化量",不同的"速度变化快慢"。

(2026-10-09晚上9:42。今晚没下雨。窗外有一只猫在叫,叫了一会儿就没声了。)

2026年10月15日,星期四,上午第二节。高一(3)班教室。

物理老师在大屏幕上放了一段视频。前半段是F1赛车起步,轮胎冒烟,引擎声尖,5.5秒冲到100公里/小时。后半段是非洲草原上的猎豹捕猎——四秒内从静止冲到30 m/s,身体贴着地面,四肢交替得像弹簧。

两段视频放完,老师把画面定在最后。

"赛车,5.5秒,速度从0到30 m/s。"他在黑板上写。

"猎豹,4.0秒,速度从0到30 m/s。"

"速度变化量一样吗?"

"一样。"全班说。

"速度变化的快慢呢?"

教室里安静了一下。

"不一样。"后排有人说,"猎豹快。"

"为什么?"

"用的时间短。"

"对。"老师说,"但是'用的时间短'不能直接当物理量。我们要用数据说话。"

他转身在黑板上写了两个除式:

赛车:30 ÷ 5.5 ≈ 5.45

猎豹:30 ÷ 4.0 = 7.5

"这两个数,单位是 m/s²。它叫加速度。"

"加速度 = 速度变化量 ÷ 时间。"

小理盯着那两个数字看。5.45 和 7.5。

他忽然想:速度是"每秒钟走多少米";加速度是"每秒钟速度变化多少"。

一个是位移的率,一个是速度的率。第二个率,是"变化率"。

"老师,"他问,"那加速度大,是不是就说明速度大?"

"不一定。"老师说,"赛车起步的时候加速度大,但速度是从0开始的。"

"那速度大,加速度一定大吗?"

"也不一定。"老师说,"高铁匀速跑 300 公里/小时,速度很大,但加速度是 0。"

小理没说话。他想起了两个月前坐高铁去上海——G1次,8:00发车,305公里/小时。那时候他盯着窗台上的硬币,硬币纹丝不动。原来那时的加速度,是零。

下课的时候,他在笔记本上写了一行:

"速度 = 位置变化快慢。加速度 = 速度变化快慢。"

写完,他在第二个"快慢"上画了个圈,觉得圈得不好看,划掉重画。第二次画得更圆。

……两个月前那枚硬币,原来是"零加速度"的现场证据。

v 与 a 的区别:一个是位置变化率,一个是速度变化率 速度 v v = Δx / Δt 位置变化的快慢 单位:m/s 矢量:方向=位移方向 "每秒钟走多远" 加速度 a a = Δv / Δt 速度变化的快慢 单位:m/s² 矢量:方向=Δv 方向 "每秒钟速度变多少" 两个都是矢量,但意义不同:一个是"位移的变化率",一个是"速度的变化率"
速度告诉你"走得有多快"。
加速度告诉你"快慢变化有多快"。
两个量,两个层级。
加速度:
① 定义:速度变化量 Δv 与发生这一变化所用时间 Δt 的比值
② 定义式:a = Δv / Δt = (v_t - v₀) / Δt
③ 物理意义:描述物体速度变化快慢的物理量(速度变化率)
④ 单位:国际单位 m/s²(或 m·s⁻²)
⑤ 矢量:方向与 Δv 方向相同
⑥ 大小与 v 没有直接关系,与 Δv 也没有直接关系,只由 Δv/Δt 决定
口 诀 · 一 速度除以时间得速度,
速度变化除以时间得加速。
单位加个"平方"就够,
大小看变化率,方向看 Δv。
◆ 互动游戏 · 加速度计算挑战
⚡ 加速度计算挑战 ⏱ 20s 📊 进度 0/6 🔥 连击 0 ⭐ 0
准备好了吗?
 
 

⚡ 加速度计算挑战

6 道情景题,用 a = Δv / Δt 判断答案。
请在 20 秒内快速作答。
答得越快、连击越高,得分越多!

 
📚 参考资料
  1. 人民教育出版社课程教材研究所.《普通高中教科书·物理·必修第一册》第一章第4节「速度变化快慢的描述——加速度」. 人民教育出版社, 2019: 27-30.
  2. 中华人民共和国教育部.《普通高中物理课程标准(2017年版2020年修订)》. 人民教育出版社, 2020: 12-15.
作者:小理(小理物理工作室)|发布时间:2026-10-09|修改时间:2026-10-09
联系方式:xiaoli@kuailexue.cn|www.kuailexue.cn

二、四行表格里的秘密

知识点:加速度的方向 · 加速度与Δv方向的关系 · 加速/减速的判断

(从"赛车和猎豹"开始,小理对"变化率"这个词一直没想透。)

(10:14。刚才那只猫又回来了,在楼道里走来走去。声控灯亮了又灭。)

2026年10月20日,星期二,上午第三节。高一(3)班教室。

老师发下来一张纸,上面画着四行表格。

第一行:自行车下坡,初速度 2 m/s,3秒后末速度 11 m/s。

第二行:公共汽车出站,初速度 0 m/s,3秒后末速度 6 m/s。

第三行:某舰艇出航,初速度 0 m/s,20秒后末速度 6 m/s。

第四行:火车出站,初速度 0 m/s,100秒后末速度 20 m/s。

"这四行,"老师说,"谁的速度变化大?谁的速度变化快?"

小理低头算。

第一行:Δv = 11 - 2 = 9 m/s。

第二行:Δv = 6 - 0 = 6 m/s。

第三行:Δv = 6 - 0 = 6 m/s。

第四行:Δv = 20 - 0 = 20 m/s。

"变化最大的是第四行,20 m/s。"他说。

"那变化最快的是哪一行?"

小理继续算:

第一行:9 ÷ 3 = 3 m/s²

第二行:6 ÷ 3 = 2 m/s²

第三行:6 ÷ 20 = 0.3 m/s²

第四行:20 ÷ 100 = 0.2 m/s²

"变化最快的是第一行。"他说,"3 m/s²。"

"对。"老师点了点头。"你看到了什么?"

"变化大不等于变化快。"小理说,"变化最大的是第四行,但变化最快的是第一行。"

"好。"老师说,"那再看一个——如果速度在减小,加速度是什么方向?"

他在黑板上画了一辆小车,从右往左开(往正方向),越开越慢。

"v = +5 m/s。3秒后,v = +2 m/s。"

"Δv = 2 - 5 = -3 m/s。所以 a = -1 m/s²。"

"负号是什么意思?"

"加速度方向跟正方向相反。"

"也就是——"老师顿了一下,"跟速度方向相反。"

"加速度方向跟速度同向 → 加速;反向 → 减速。"

小理盯着黑板。

他想起了上学路上那个红绿灯。等灯的时候,车停着;绿灯亮的时候,车加速——加速度方向跟车的运动方向一样。红绿灯变红的时候,车减速——加速度方向跟车的运动方向相反。

"老师,"他问,"那加速度是正的,速度一定是正的吗?"

"不一定。"老师说,"比如一辆车往西开,速度为负。它越来越快——加速度也是负的。两者同号,还是加速。"

"所以,判断加速还是减速,不看正负号——看 a 和 v 的方向。"

老师在黑板上写了四个组合:

v > 0, a > 0 → 加速

v > 0, a < 0 → 减速

v < 0, a > 0 → 减速

v < 0, a < 0 → 加速

……同号加速,异号减速。

下课的时候,小理在笔记本上画了四个箭头。前两个箭头方向一样,后两个方向相反。他在旁边写了三个字:"同号加"。

加速度方向 vs 速度方向 同号 · 加速 正方向 m v = +5 m/s a = +2 m/s² v 与 a 同向 → 速度增大 例:起步、下坡加速 异号 · 减速 正方向 m v = +5 m/s a = -2 m/s² v 与 a 反向 → 速度减小 例:刹车、上坡减速
判断加速还是减速,不看正负号。
看 a 和 v 的方向:同号加速,异号减速。
初速度 v₀ 末速度 v_t 时间 Δt 速度变化量 Δv 加速度 a
2 m/s 11 m/s 3 s +9 m/s +3 m/s²
0 m/s 6 m/s 3 s +6 m/s +2 m/s²
0 m/s 6 m/s 20 s +6 m/s +0.3 m/s²
0 m/s 20 m/s 100 s +20 m/s +0.2 m/s²
加速度的方向:与 Δv 的方向相同。
加速/减速的判断:
① v > 0,a > 0(同号正)→ 加速
② v > 0,a < 0(异号)→ 减速
③ v < 0,a < 0(同号负)→ 加速
④ v < 0,a > 0(异号)→ 减速
一句话:同号加速,异号减速。不看正负号,只看方向关系。
口 诀 · 二 方向同号就加速,
方向异号就减速。
正号负号非关键,
看的是一不一样。
◆ 互动游戏 · 加速还是减速?
⚡ 加速还是减速? ⏱ 18s 📊 进度 0/6 🔥 连击 0 ⭐ 0
准备好了吗?
 

⚡ 加速还是减速?

6 个情景,快速判断是加速还是减速。
看 v 与 a 的方向关系,别看正负号!
每题限时,连击越高得分越多!

 
📚 参考资料
  1. 人教版《物理》必修第一册 第一章第4节「速度变化快慢的描述——加速度」. 人民教育出版社, 2019: 30-32.
  2. 人教版《物理》教师教学用书·必修第一册. 人民教育出版社, 2019: 40-44.
作者:小理(小理物理工作室)|发布时间:2026-10-09|修改时间:2026-10-09
联系方式:xiaoli@kuailexue.cn|www.kuailexue.cn

三、减速时加速度在变大?

知识点:加速度大小与速度增减的关系 · 反直觉的情况
两个反直觉的情景 情景一:加速度在减小,速度在增大 第1秒末:v = 4 m/s 第2秒末:v = 8 m/s(Δv = 4,a = 4 m/s²) 第3秒末:v = 10 m/s(Δv = 2,a = 2 m/s²) 第4秒末:v = 11 m/s(Δv = 1,a = 1 m/s²) a 在减小,但 v 一直在增大,只是增得越来越慢 情景二:加速度在增大,速度在减小 初速度:v₀ = 20 m/s 第1秒末:v = 19 m/s(a = -1 m/s²) 第2秒末:v = 18 m/s(a = -1 m/s²) 第3秒末:v = 16 m/s(a = -2 m/s²) a 在增大(绝对值),但 v 一直在减小,减得越来越快
加速度减小,速度可能还在增大——只是增得越来越慢。
加速度增大,速度可能还在减小——只是减得越来越快。

(同号加、异号减。这个规律小理记住了。但接下来老师说的问题,他没想到。)

(10:47。茶凉了。也不想再泡了。)

2026年10月20日,星期二,上午第四节。还是高一(3)班教室。

老师在黑板上写了一个问题:

"加速度在减小,而速度在增大,有可能吗?"

小理愣了一下。

他第一反应是——不可能。

加速度是"速度变化的快慢",那加速度减小,速度应该也减少啊。怎么会在增大?

"有的。"老师说。

他在黑板上画了一条横轴。轴上标着 0、1、2、3、4 秒。

"第一秒末,速度是 4 m/s。"他在 4 的地方画了一个点。

"第二秒末,速度是 8 m/s。Δv = 4,a = 4 m/s²。"

"第三秒末,速度是 10 m/s。Δv = 2,a = 2 m/s²。"

"第四秒末,速度是 11 m/s。Δv = 1,a = 1 m/s²。"

小理盯着那些数字。

加速度从 4 掉到 2 掉到 1,一直在减小。

但速度从 4 到 8 到 10 到 11,一直在增大。

"怎么会……"

"因为加速度的方向没变。"老师说,"它一直在'推'着速度往上涨,只是推的力气越来越小。"

小理没说话。他脑子里有一个画面:一个人推一辆小车,一开始猛推,车越跑越快;后来没力气了,还是推,但推得越来越轻。车依然在加速,只是加速得越来越慢。

"那——"他问,"反过来呢?"

"加速度增大,速度减小?"

"对。"

老师又画了一行数字:

初速度 20 m/s,然后 19、18、16、12。

"从 20 到 19,a = -1 m/s²。"

"从 19 到 18,a = -1 m/s²。"

"从 18 到 16,a = -2 m/s²。"

"从 16 到 12,a = -4 m/s²。"

"加速度的绝对值从 1 到 1 到 2 到 4,在增大;速度从 20 到 12,在减小。"

"加速度的'增大'或'减小',看的是它的绝对值,不是正负号。"

小理回到座位上。他翻开笔记本,画了两个小图:

左边:一条向上弯的曲线,越往上越平——速度增大,加速度减小。

右边:一条向下弯的曲线,越往下越陡——速度减小,加速度增大。

他在两幅图下面分别写了一行字:

"一个还在涨,只是涨得慢了。"

"一个还在跌,只是跌得狠了。"

……原来加速度的"大小"和速度的"大小",是两个独立的事。

v-t 图像上的两种反直觉情况 v t a 减小,v 增大 (斜率越来越小) a 增大,v 减小 (斜率绝对值越来越大) 看斜率绝对值:变大就是a增大,变小就是a减小
斜率越来越平——加速度在减小。
斜率越来越陡——加速度在增大。
斜率正负,看的是方向。
易错点:"加速度增大"或"加速度减小",指的是加速度的绝对值。加速度的"增大/减小"与速度的"增大/减小",是两个独立的事。

关键:判断加速还是减速,看 a 与 v 的方向关系;判断加速度本身在增大还是减小,看a 的绝对值。
口 诀 · 三 加速减速看方向,
同号加速异号减。
加速大小看绝对值,
越算越大是越大。
两件事,两个数,
千万别搞混。
◆ 互动游戏 · 反直觉判断
🎯 反直觉判断 📊 进度 0/5 🔥 连击 0 ⭐ 0
速度在 ? 加速度在 ?
请选择正确答案
 
点击上方选项,选择答案
 
 

🎯 反直觉判断

5 道反直觉题。
分别判断速度在增大还是减小、加速度在增大还是减小。
连击越高得分越多!

 
📚 参考资料
  1. 人教版《物理》必修第一册 第一章第4节「速度变化快慢的描述——加速度」. 人民教育出版社, 2019: 32-34.
  2. 人教版《物理》教师教学用书·必修第一册. 人民教育出版社, 2019: 44-47.
作者:小理(小理物理工作室)|发布时间:2026-10-09|修改时间:2026-10-09
联系方式:xiaoli@kuailexue.cn|www.kuailexue.cn

四、三条直线的斜率

知识点:从 v-t 图像看加速度 · 斜率的意义
三条直线的斜率 = 三个加速度 v/(m/s) t/s 1 2 3 4 5 10 15 20 a · 陡 a = (4-0)/(10-0) = 0.4 m/s² b · 平 a = (3-0)/(20-0) = 0.15 m/s² c · 向下 a = (1-4)/(20-0) = -0.15 m/s²
三条直线,三个斜率。
越陡的斜率,越大的加速度。
向下的斜率,负的加速度。

(反直觉的事想通了,但老师说——图还能告诉你更多。)

(11:20。楼下有辆电动车经过,警报器响了一下就停了。)

2026年10月22日,星期四,上午第三节。高一(3)班教室。

老师画了一张坐标系,横轴时间,纵轴速度。然后在上面画了三条直线:a、b、c。

"这三条线,"他说,"分别对应三个不同的运动。"

"但我要先问你们一个问题——v-t 图像,表示的是什么?"

"速度随时间的变化。"后排有人说。

"对。那是图上的线,还是路?"

"图上的线。"

"好。那图上线的'斜率'呢?"

教室里安静了一下。

"斜率 = 纵坐标变化 ÷ 横坐标变化。"老师说,"在 v-t 图像里,纵坐标是 v,横坐标是 t。所以斜率 = Δv ÷ Δt。"

"这不就是——"小理说。

"对,"老师说,"加速度。"

"v-t 图像的斜率,就是加速度。"

小理盯着那三条线。

a 线最陡,从0到4,用了10秒——a = 0.4 m/s²。

b 线平缓,从0到3,用了20秒——a = 0.15 m/s²。

c 线向下,从4到1,用了20秒——a = -0.15 m/s²。

"a 线的加速度最大。"他说。

"对。"老师说,"斜率的绝对值越大,加速度越大。"

"那 c 线的加速度是负的——"小理问,"是减速?"

"看 c 线在哪里。"老师说,"c 线在横轴上方,速度为正;斜率向下,加速度为负。v 与 a 异号——减速。"

"那 b 线呢?"

"b 线在横轴上方,速度为正;斜率向上,加速度为正。同号——加速。"

小理没说话。他在纸上给三条线各标了一个小字:

a —— 陡,加速,a 大。

b —— 平,加速,a 小。

c —— 向下,减速。

下课的时候,老师走到他旁边,看了一眼他的纸。

"你总结得不错。"老师说,"但还漏了一句。"

"什么?"

"斜率越平,加速度越小。"老师说,"斜率等于零——那是匀速。"

小理补上:

"水平线 —— 匀速,a = 0。"

……原来一条线,四种情况:陡、平、水平、向下。

他把这张纸夹进笔记本,跟前面几条纸带、那张 x-t 图像放在一起。

笔记本越来越厚。

v-t 图线形状 → 加速度的四种情况 陡斜向上 |a| 大,加速 缓斜向上 |a| 小,加速 水平 a = 0,匀速 向下 a 负,减速 看斜率:越陡 |a| 越大;正负看方向;水平 a = 0
v-t 图像的斜率,就是加速度。
斜率越陡,加速度越大。
斜率正负,加速度正负。
v-t 图像的物理意义:
① 读出任意时刻的速度
② 求出任意时间内的速度变化量
③ 反映速度随时间变化的规律

斜率的物理意义:
① 斜率 = Δv/Δt = 加速度 a
② 斜率越大,加速度越大
③ 斜率为正:a 沿正方向;斜率为负:a 沿负方向
④ 水平线(斜率=0):匀速运动,a = 0
口 诀 · 四 横时间,纵速度。
看斜率,就是 a。
越陡越大,正斜正、负斜负。
水平 a 是零,匀速不出头。
◆ 互动游戏 · v-t 图像挑战
📈 v-t 图像挑战 ⏱ 18s 📊 进度 0/5 ⭐ 0
第 1 / 5 题
 
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5 道 v-t 图像题,每题限时 18 秒。
答对得分,答错不扣分但会中断连击。
全部答完,看看你能拿几颗星!

 
📚 参考资料
  1. 人教版《物理》必修第一册 第一章第4节「速度变化快慢的描述——加速度」. 人民教育出版社, 2019: 34-36.
  2. 人教版《物理》教师教学用书·必修第一册. 人民教育出版社, 2019: 47-50.
作者:小理(小理物理工作室)|发布时间:2026-10-09|修改时间:2026-10-09
联系方式:xiaoli@kuailexue.cn|www.kuailexue.cn

综合闯关

(11:47。走廊里有人在收作业,脚步一阵一阵的。)
6 道综合题,覆盖加速度定义、加速度方向、加速/减速判断、反直觉情况、v-t 图像斜率。
◆ 互动游戏 · 终极挑战
🏆 终极挑战 ⏱ 20s 📊 进度 0/6 ⭐ 0
第 1 / 6 题
 
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🏆 终极挑战

6 道综合题,每题限时 20 秒。
答对得分,答错不扣分但会中断连击。
全部答完,看看你能拿几颗星!

 

知识点总结

(12:03。写完了。厨房里有人开始切菜。)

概念 定义 关键点
加速度 速度变化量与发生这一变化所用时间的比值 a = Δv/Δt = (v_t - v₀)/Δt;矢量;单位 m/s²
加速度的方向 与 Δv 的方向相同 正号沿正方向,负号沿负方向
加速/减速的判断 看 a 与 v 的方向关系 同号加速,异号减速;不看正负号
反直觉情况 a 减小 v 增大;a 增大 v 减小 "a 增大/减小"看 a 的绝对值
v-t 图像的斜率 斜率 = Δv/Δt = a 越陡 |a| 越大;水平 a = 0;正斜 a 正,负斜 a 负
核心思想:速度描述"位置变化的快慢",加速度描述"速度变化的快慢"——两个层级,都是矢量。判断加速还是减速,看 a 与 v 的方向;判断 a 的大小变化,看 a 的绝对值。
速度是位置变化率,
加速度是速度变化率。
加速减速看方向,
大小变化看绝对值。
图像斜率就是 a,
越陡越大、水平为零。

参考资料

  1. 人民教育出版社课程教材研究所.《普通高中教科书·物理·必修第一册》第一章第4节「速度变化快慢的描述——加速度」. 人民教育出版社, 2019: 27-36.
  2. 中华人民共和国教育部.《普通高中物理课程标准(2017年版2020年修订)》. 人民教育出版社, 2020: 12-15.
  3. 人教版《物理》教师教学用书·必修第一册. 人民教育出版社, 2019: 40-50.
  4. Feynman R. P., Leighton R. B., Sands M.《费曼物理学讲义》第一卷, 第8章「运动」. 上海科学技术出版社: 60-78.
作者与联系方式
作者:小理
工作室:小理物理工作室
邮箱:xiaoli@kuailexue.cn
网址:https://www.kuailexue.cn
人教版高中物理必修第一册 1.4 速度变化快慢的描述——加速度 · 故事化教学 · 分页版
小理物理工作室 · 2026-10-09
四个故事 · 五个互动游戏 · 一句核心:a 看变化率,正负看方向,大小看绝对值。