高中物理運動學(xué)中的加速度研究

劉仁揚

【摘 要】加速度是高中物理中一個很重要的部分，我們都知道整個宇宙都在不停的運動之中，存在運動就會產(chǎn)生加速度。加速度也是高中物理中基礎(chǔ)的一部分，它不僅在直線運動中有重要作用，而且在電磁學(xué)中占據(jù)一席之地。本文是從加速度的特征和應(yīng)用兩個方面對加速度進(jìn)行的分析，希望讀者能夠?qū)铀俣扔懈畹睦斫狻?/p>

【關(guān)鍵詞】加速度；高中物理；運動學(xué)；向心加速度

一、加速度的特征

（一）客觀性

加速度在我們一貫的認(rèn)知中都是我們自己抽象出來的概念，其并不存在，但是實際上加速度是客觀存在的。它指的是單位時間內(nèi)速度變化的快慢，最典型的代表便是重力加速度和向心加速度。人從高處跳下來的時候便會產(chǎn)生加速度，而伽利略在比薩斜塔上做的“兩個質(zhì)量不同的鐵球同時落地”的實驗便證實了加速度是客觀存在的。

（二）矢量性

加速度之所以具有矢量性是因為速度的變化量是有方向的，初速度到末速度之間的線段中的指向便是加速度的方向，而線段的長短則表示加速度的大小。根據(jù)牛頓第二定律F=ma我們也可以加速度的方向與物體所受的合外力的方向是相同的，所以我們可以知道加速度是具有矢量性的，而且表示物體運動的趨勢。

二、對加速度的深度探究

（一）加速度在直線運動中的應(yīng)用

對于直線運動中的加速度問題，我們最常遇到的便是直線運動中的追及問題，這類問題是典型的考察加速度運用的例題。下面這一題是一到典型的直線追擊的例題，希望通過分析能對加速度有更深層次的了解。

問題1：有一輛自行車從靜止開始在兩分鐘內(nèi)超過前面一輛正在去勻速行駛的摩托車，摩托車的速度為20m/s，兩車相距400米，問自行車的加速度是多少時才能追上摩托車。

問題2：若從某一時刻開始，自行車從靜止開始以0.5m/s的加速度開始進(jìn)行勻加速直線運動而摩托車此時恰好以10m/s的速度從自行車旁邊勻速駛過問題為自行車能否追上摩托車若能追到，問在追到前兩車之間的最大距離是多少及什么時候能追上。

（二）圓周運動中向心加速度的應(yīng)用

加速度不止又外力作用下的加速度還有向心加速度。向心加速度一般用于圓周運動中，比如天體運動中做的圓周運動都需要用到向心加速度。下面將通過一個來分析向心加速度的應(yīng)用。如右圖所示，在一根長為L的繩子下方有一個質(zhì)量為m的小球，在繩子的牽引下做圓周運動，在某一時刻在繩子的三分之一處訂一個釘子，求訂釘子前后小球的向心加速度之比。

（三）利用圖像對加速度進(jìn)行深度研究

加速度的概念對很多人來說會比較抽象，難以理解，其實物理學(xué)習(xí)一個很重要的方面便是利用圖像進(jìn)行分析。像加速度這樣的抽象概念如果我們在解題的過程中能夠正確運用圖像，那么加速度這類問題就沒有那么難了。下面是將舉出一個例子進(jìn)行驗證：在一段路上，兩輛同向行駛的摩托車甲和乙兩者相距100米，且此刻的速度相同均為30m/s，但是在某一時刻甲摩托車出現(xiàn)了緊急狀況，加速度開始變化，兩車加速度的變化情況如右圖所示。問：在加速度變化的前9秒內(nèi)什么時候兩車相距最近，且最近距離為多少。（初始速度的方向為正方向）

解析：在前三秒鐘，甲車不斷減速且在第三秒時甲車的速度變?yōu)椋簐=v0-at=30-10×3=0，而乙車在前三秒鐘速度不變所以兩者距離一直在縮小。在第三秒到第六秒之間，甲車開始加速乙車減速，但是這時候乙車的速度仍然比甲車大，所以距離仍在縮小中，那么等到兩車的速度相同的時候兩車相距最近。據(jù)圖可知兩車在第六秒的時候速度相同即第六秒的時候速相距最近。在前6秒中甲車移動的距離為：s甲=0.5×10×32m+0.5×5×32m=67.5m，乙車的移動距離為：s乙=30×3m+30×3m-0.5×5×32m=157.5m，所以可以得出兩車最近時相距x=100m+67.5m-157.5m=10m，所以兩車在第六秒時相距最近最近距離為10米。

三、總結(jié)

加速度的研究對于我們高考物理的解答有重要作用，它不僅能促使我們更加理解運動學(xué)的內(nèi)涵，而且在日常生活中也能加以應(yīng)用。通過本文我們就可以發(fā)現(xiàn)，加速度幾乎貫穿高中物理的全部比如運動學(xué)、力學(xué)、電磁學(xué)，由此可知學(xué)好加速度會對我們物理的解題起到事半功倍的效果。加速度的學(xué)習(xí)我們要理解它的特征和規(guī)律，再加上對經(jīng)典例題和圖像的分析相信我們對加速度的理解會更透徹。

參考文獻(xiàn)：

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