如何準確理解速度和加速度的物理意義

速度和加速度是高中物理運動學中的兩個非常重要的物理量，對它們的準確理解是學好運動學的前提。因現行高中物理課本對它們的表述不十分清楚，導致大多數學生對它們的物理意義的理解產生了偏差。在各種物理教學雜志上也刊登了許多教師的不同觀點，但都沒能表示出速度和加速度的準確物理意義。

中學物理課本中對速度是這樣表述的：“速度是表示物體運動快慢的物理量。”那么，什么是運動快慢呢？顯然這樣的表述是不準確的，沒有直接表示出速度的真正物理意義。要想準確理解速度，應該先從物理學中為什么要引入這個物理量入手。我們都知道運動學是研究一個物體相對于別的物體的位置發生變化的規律的學科，所以運動學中首先需要引入一個物理量來描述物體位置的變化，那就是位移。因運動物體的位置是隨時間發生變化的，又必須再引入一個物理量來描述物體的位置隨時間變化的快慢，那就是速度，所以速度是表示物體的位置變化快慢的物理量。

而物體的速度又會隨時間發生變化，因而需再引入一個物理量來描述物體的速度隨時間變化的快慢，那就是加速度。速度是矢量，速度的大小或方向發生變化都會引起加速度的變化。許多人認為，如果是速度的大小發生了變化，導致加速度變化，那么加速度表示的就是物體速度大小變化的快慢；如果是速度的方向發生了變化，導致加速度變化，那么加速度表示的就是物體速度方向變化的快慢。

毋庸置疑，加速度是描述物體的速度隨時間變化快慢的物理量，它反映的是物體的速度矢量隨時間變化的快慢。因而它既不同于速度的大小變化快慢，也不同于速度的方向變化快慢。速度的大小變化快慢其實表示的是速率隨時間變化的快慢，而速度的方向變化快慢則表示的是速度矢量轉過的角度隨時間變化的快慢，也就是角速度，所以加速度既不表示速度的大小變化快慢，也不表示速度的方向變化快慢。

運動學中質點做曲線運動時，把沿軌道切線方向的加速度叫做切向加速度，把沿軌道法線方向的加速度叫做法向加速度，也就是向心加速度。切向加速度使質點速度的大小發生變化，法向加速度使質點速度的方向發生變化。切向加速度表示的是因速度的大小發生變化而引起的速度矢量變化的快慢，法向加速度表示的是因速度的方向發生變化而引起的速度矢量變化的快慢。

所以，運動學中位移是表示物體的位置變化的物理量，速度是表示物體的位置變化快慢的物理量，加速度是表示物體的速度變化快慢的物理量，它們都是矢量。

（責任編輯黃春香）