對速度、速度變化量和加速度的認識,學生往往存在以下六個誤區:
一、只要物體有加速度,速度一定變大
談到加速度,部分學生就認為是增加的速度,誤以為只要有加速度其速度一定增加。錯誤的根源在于沒有真正理解加速度的物理意義。物理學中的加速度是表示物體速度改變快慢的物理量,加速度是矢量,有大小和方向。只要物體的速度大小或方向發生改變,就一定有加速度。
在直線運動中,加速度表示速度大小改變的快慢;圓周運動中,加速度表示速度方向改變的快慢。直線運動中,若加速度方向與初速度方向相同,物體的速度一定增大,做加速運動;若加速度方向與初速度方向相反,物體的速度一定減小,做減速運動。因此物體的速度增大或減小取決于加速度的方向。
二、速度大的物體,加速度一定大;加速度大的物體,速度也一定大
速度是表示物體運動快慢的物理量,定義為物體發生的位移與所用時間的比值;而加速度是表示物體速度變化快慢的物理量,定義為速度的變化量與所用時間的比值,其大小為速度變化率。加速度大,只能表明物體速度變化快,并不能說明物體運動快,如子彈剛發射時刻的加速度很大,但速度是零。還有,速度大的物體加速度不一定大,如勻速飛行的飛機,速度很大,但加速度卻是零,兩者無直接關系。物體速度為零,加速度不為零,如由靜止開始的勻加速度直線運動、自由落體運動的初始時刻、豎直上拋運動的最高點等等。物體加速度為零,而速度不為零,如勻速直線運動的物體。
例1.關于加速度,下列說法中正確的是
A.加速度為零的物體一定處于靜止狀態;
B.物體的加速度減小,其速度必隨之減小;
C.物體的加速度越小,其速度變化越小;
D.物體的加速度越大,其速度變化越快。答案:D
三、速度變化量大,加速度一定大;加速度大,速度變化量一定大
加速度大小由速度變化量和所用時間共同決定。若速度變化量很大,所用時間長,加速度不一定大;加速度大的物體,在極短的時間內速度的變化量不會太大。物體的加速度大,只能說速度變化快;速度變化率大;一定時間內、單位時間內,速度變化量大;速度變化量一定時,用的時間短。
例2.下列所描述的運動中,可能的有
A.速度變化很大,加速度很小;
B.速度變化方向為正,加速度方向為負;
C.速度變化越來越快,加速度越來越小;
D.速度越來越大,加速度越來越小。答案:AD
四、速度的方向就是加速度的方向
加速度的方向定義是速度變化的方向。加速度方向與速度方向沒有必然聯系。加速運動中,加速度方向與速度方向相同;減速運動中與速度方向相反;圓周運動中與速度方向垂直;一般的曲線運動中,與速度方向有一定的夾角。并且速度方向改變時,加速度方向可能改變,也可能不變。如圓周運動中,速度方向、加速度方向都改變,平拋、斜拋運動中,速度方向在時刻改變,而加速度恒定,且大小、方向都保持不變,為重力加速度,方向始終向下。
例3.在勻變速直線運動中,下列關于加速度的方向的說法正確的是
A.加速度的方向總是與初速度的方向相同;
B.加速度的方向總是與末速度的方向相同;
C.加速度的方向總是與速度的變化方向相同;
D.加速度的方向總是與位移的方向相同。答案:C
五、速度或加速度的大小恒定,則速度和加速度為恒量
速度和加速度是矢量,若大小方向都不變,才能為恒量。勻速圓周運動的速度和加速度大小都不變,而方向都在時刻改變,則速度和加速度都是變化的。因此,勻速圓周運動是非勻變速曲線運動,屬于勻速率圓周運動。
六、加速度增大,速度也增大;加速度減小,速度也減小
物體速度增大或減小,與加速度的大小無直接關系,只與加速度的方向有關系。如物體的加速度與初速度方向相同,盡管加速度逐漸減小,而物體的速度仍在增大,只不過是增加得慢些,每秒內速度變化量減小而已;當加速度減到零時,速度達到最大,即物體可以做加速度減小的加速運動;若加速度與速度方向相反,速度一定減小,物體可以做加速度增大的減速運動。因此物體可以加速度變大而速度減小(加速度與速度反向);加速度減小,而速度變大(加速度與速度同向);加速度不變時,速度可以增大(加速度與速度同向),速度可以減小(加速度與速度反向)。
例4.若汽車的加速度方向與速度方向一致,當加速度減小時
A.汽車的速度也減小;
B.汽車的速度仍在增大;
C.當加速度減小到零時,汽車靜止;
D.當加速度減小到零時,汽車的速度達到最大。答案:BD
例5.下列關于速度和加速度的說法正確的是
A.物體的速度大,加速度也越大;
B.物體的速度變化越大,加速度也越大;
C.物體的速度變化率越大,加速度就越大;
D.物體加速度的方向就是速度的方向。答案:C
(作者單位:遼寧省丹東技師學院)