淺談運動學(xué)中速度和加速度的關(guān)系

摘要：在運動學(xué)中速度和加速度是兩個的重要概念，而對初學(xué)者來說，加速度的概念又十分抽象難以理解。搞清楚二者之間的關(guān)系對于進一步學(xué)習(xí)運動學(xué)的其它知識至關(guān)重要。從速度和加速度的關(guān)系入手幫助初學(xué)者理解加速度的概念才能真正弄懂學(xué)透。

關(guān)鍵詞：運動學(xué)；速度；加速度；變化率

速度和加速度是中職物理運動學(xué)的重點和難點，特別是對于物理基礎(chǔ)薄弱的中職學(xué)生來說，準確理解速度和加速度的關(guān)系存在一定的難度，因此物理教師在教學(xué)過程中必須加強這方面知識的講解，讓學(xué)生真正掌握二者的關(guān)系對于運動學(xué)其他知識的學(xué)習(xí)意義重大。下面結(jié)合自己在教學(xué)中的感受淺談速度和加速度的關(guān)系：

首先要想準確理解速度和加速度的關(guān)系，必須從速度和加速度的概念入手。速度是描述質(zhì)點運動快慢的物理量，等于位移和發(fā)生這段位移所用時間的比值，速度的表達式為v=s/t；而加速度是表示速度的變化量與發(fā)生這一變化所用時間的比值，即速度的變化率，是描述物體速度變化快慢的物理量，通常用a表示 ，加速度的表達式為 。在學(xué)習(xí)過程中，要仔細理解速度和加速度的概念，從加速度的概念可知：加速度的大小只表示物體速度變化的快慢，不能反映運動速度的快慢。加速度和速度這兩個概念之間存在一定的聯(lián)系，但又是完全不同的。初學(xué)者往往錯誤認為：加速度越大速度越大，加速度越小速度越小，這是毫無根據(jù)的。我們只要從速度和加速度的概念入手就可以知道：物體運動過程中只要存在加速度就說明速度在發(fā)生變化，加速度大只是說明速度變化的快，不能說明物體運動的速度快；相反加速度小也只是說明速度的變化慢，而不能說明運動的速度慢。在課后練習(xí)中會遇到很多有關(guān)速度和加速度關(guān)系的判斷題或選擇題，同學(xué)們在多次練習(xí)的過程中就會加深對這兩個概念的理解。比如判斷題中經(jīng)常出現(xiàn)的有：1、物體的加速度越大速度就越大，加速度越小速度就越小。這種說法顯然是錯誤的。因為加速度的大小反映的是速度變化的快慢，而不是反映速度的大小。教師可以舉出較為突出的例子來證明：比如火車出站的時候和飛機起飛的時候速度很小，但加速度很大，也就是速度的變化很快（從剛開始的零變化到正常速度）?；疖囘M站時、飛機降落時和汽車緊急剎車時也一樣，速度變小了，但此時加速度很大，否則就不會停下來。但火車或飛機在達到正常行駛速度后勻速直線行駛時，速度很大，但加速度為零，因為在勻速直線行駛時，速度很大但速度沒有發(fā)生變化，也就是速度的變化量為零，加速度就為零。這樣通過實例結(jié)合概念講解學(xué)生就容易弄清楚了。2、物體的加速度越大速度的變化就越大。這種說法咋一看好像是正確的，但結(jié)合加速度的概念來理解，可以斷定這種說法是錯誤的。因為決定加速度大小的除了速度的變化量以外，還要考慮時間的因素。它是表示速度的變化與發(fā)生這個變化所用時間的比值，也就是速度的變化率。如果速度的變化量較大，但發(fā)生這個變化所用的時間很長，那加速度就不一定大，加速度是表示速度變化快慢的物理量。這樣學(xué)生就會進一步理解加速度的概念了。3、物體的加速度越大速度的變化就越快。從加速度的概念出發(fā)可以判斷這種說法是正確的。一個“快”字就考慮了時間的因素，體現(xiàn)了速度的變化率的概念?？梢钥吹?和3這兩個判斷題僅有一字之差，但判斷結(jié)果完全不同。4、物體的加速度越大表示速度的變化率越大。從以上分析可知這種說法顯然是正確的。5、速度增大時加速度一定增大，速度減小時加速度一定減小。這種說法是不正確的。如果物體做加速度減小的加速運動，雖然加速度減小，但加速度的方向與速度的方向相同，速度就不斷增大；如果物體做加速度增大的減速運動，雖然加速度增大，但加速度方向和速度方向相反，速度不斷減小。由此可見，加速度與速度的變化量之間并沒有直接的關(guān)系，加速度反映的是速度變化的快慢。通過這些例子的講解不僅幫助學(xué)生準確把握速度和加速度的關(guān)系，而且能教會學(xué)生分析解決物理問題時一定要從概念入手，才會以不變應(yīng)萬變，確保解題的正確率。

此外，準確理解速度和加速度的關(guān)系還應(yīng)考慮方向問題。速度和加速度都是矢量，既有大小又有方向。在理解加速度概念時初學(xué)者往往錯誤地認為有加速度就說明物體在運動過程中速度在增加。還是要著手于加速度的概念，速度的變化量與發(fā)生這一變化所用時間的比值就是加速度，即速度變化率。所以，加速度只要物體在運動過程中變化了速度就會產(chǎn)生，不論是速度增加還是減小，而且速度的變化率與加速度成正比，變化率越大加速度就越大，即是在單位時間內(nèi)變化的速度越大加速度也越大。在直線運動中的物體如果在不斷增加速度，則表示加速度和速度的方向是一致的；如果在不斷減小速度，則說明加速度和速度的方向是相反的。從加速度的表達式 這一點也可以看出，速度不斷增加，說明 >0，則加速度a>0為正；如果速度不斷減小，說明 <0，則加速度a<0為負。這里的正負只代表方向，加速度方向和速度變化的方向相同。勻加速直線運動速度逐漸增加，加速度方向與速度方向相同；勻減速直線運動速度逐漸減小，加速度方向與速度方向相反。由于速度和加速度都是矢量，既有大小又有方向，所以速度的變化既包括大小的變化，也包括方向的變化。比如在勻速圓周運動中，雖然速度的大小不變，但速度的方向在不斷變化，這時也稱之為速度在發(fā)生變化，所以也存在加速度。還有今后要學(xué)習(xí)的一些其它曲線運動，只要速度的大小或方向發(fā)生變化，就一定存在加速度。

在學(xué)習(xí)運動學(xué)知識的過程中，搞清楚速度和加速度的關(guān)系是基礎(chǔ)，而對于初學(xué)者來講又經(jīng)常容易出錯，這就要求物理教師在教學(xué)過程中要從基本概念入手結(jié)合實例多次講解和強調(diào)，這樣學(xué)生才會徹底弄清楚二者的關(guān)系，這對于運動學(xué)其它知識的學(xué)習(xí)也會有很大的幫助。

作者簡介：趙海棠，女，2000年畢業(yè)于山西大學(xué)物理教育專業(yè)，本科。