高中物理中速度、速率、加速度的區(qū)別與關(guān)系探析

龍佶睿

摘 要：對于我們來說，高中物理知識的抽象性比較強(qiáng)，我們在理解知識時(shí)需要投入一定的時(shí)間和精力。在學(xué)習(xí)過程中，我們經(jīng)常要面對思想上的斗爭和心理上的抗拒，只有解決思想問題，轉(zhuǎn)化消極情緒，才能正視物理學(xué)習(xí)，在解題過程中乘風(fēng)破浪。速度、速率、加速度是高中物理的重要概念，在題目中經(jīng)常出現(xiàn)。很多同學(xué)混淆了上述概念，致使卷面屢屢失分。本文將具體探討高中物理中速度、速率、加速度的區(qū)別與關(guān)系，希望能為相關(guān)人士提供一些參考。

關(guān)鍵詞：高中物理；速度；速率；加速度

引言：對理科偏向的同學(xué)而言，高中物理學(xué)科至為重要。在各門學(xué)科的學(xué)習(xí)中，物理學(xué)科的學(xué)習(xí)強(qiáng)度最大，一旦我們對物理概念出現(xiàn)理解偏差，就會(huì)出現(xiàn)意想不到的問題。班中同學(xué)的學(xué)習(xí)經(jīng)歷、學(xué)習(xí)特點(diǎn)不同，學(xué)習(xí)能力也呈現(xiàn)出較大的差異性。一些同學(xué)的學(xué)習(xí)能力比較強(qiáng)，可以迅速吸收物理知識，和老師達(dá)到思想上的同頻；一些同學(xué)的學(xué)習(xí)能力比較弱，對物理知識的理解不夠深入，無法跟進(jìn)老師的授課速度。在無法跟進(jìn)老師授課速度的情況下，我們必須尋找適合自己的學(xué)習(xí)方法，形成科學(xué)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)計(jì)劃，將高中物理概念知識和現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系在一起。

一、高中物理速度與速率的辯證關(guān)系

在高中物理概念知識庫中，速度與速率概念比較難區(qū)分。速度與速率是完全不同的兩個(gè)概念，但是二者又存在潛在聯(lián)系[1]。為了加深對速度速率概念的認(rèn)識，我們經(jīng)常要借助圖像方法，將抽象知識具象化，體會(huì)速度、速率的不同之處。如圖1所示，在圖1中有一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為曲線，為了表示AB段的曲線軌跡，需要應(yīng)用速度和速率進(jìn)行表示。對圖進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)質(zhì)點(diǎn)的平均速度為V，V就是位移矢量和質(zhì)點(diǎn)速度的比值。根據(jù)公式，得知質(zhì)點(diǎn)的平均速度也是一個(gè)矢量，這個(gè)矢量除了有大小之外，還有其方向。對圖像進(jìn)行再次分析，發(fā)現(xiàn)質(zhì)點(diǎn)的平均速率是曲線段長度與質(zhì)點(diǎn)速度的比值，所謂的曲線段長度，就是質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過曲線的長度。根據(jù)公式，得知質(zhì)點(diǎn)的平均速率是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)量，只能計(jì)算大小，不能定義其方向。如圖所示，質(zhì)點(diǎn)的平均速度和平均速率完全不同，這主要是由以下幾個(gè)原因?qū)е碌模旱谝唬|(zhì)點(diǎn)的初始速度比較大。第二，在某一瞬間，瞬時(shí)速度和平均速度相等。第三，瞬時(shí)速度是矢量，有大小和方向；瞬時(shí)速率是標(biāo)量，只有大小。在上述條件的制約下，速度與速率相似，卻存在本質(zhì)上的區(qū)別。

在判斷速度與速率的辯證關(guān)系時(shí)，還需要充分認(rèn)識到速度與速率之間的關(guān)系。根據(jù)公式，在取極限時(shí)，直線長度可以和曲線長度達(dá)到一致，瞬時(shí)速度和瞬時(shí)速率的大小相等。質(zhì)點(diǎn)在朝正方向做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，路程與位移距離相同，因此平均速度和平均速率仍然相等。除了上述情況之外，平均速率和平均速度是不等的。

二、速度與加速度的辯證關(guān)系

在對速度與加速度之間的關(guān)系進(jìn)行探討時(shí)，我們需要把握加速度的特點(diǎn)。加速度是一種自然現(xiàn)象，任何事物在運(yùn)動(dòng)過程中都可能出現(xiàn)加速度，因此我們不能絕對地看待加速度這一概念，而是要把它放在具體情況下進(jìn)行具體分析。高中物理中的加速度一般都有大小和方向，且這一知識點(diǎn)經(jīng)常和其他知識點(diǎn)存在聯(lián)系。速度概念是我們認(rèn)識加速度的基礎(chǔ)，在認(rèn)識加速度之后，我們可以計(jì)算位移，了解力的概念。加速度有其固定公式，我們在解題過程中可以應(yīng)用公式進(jìn)行計(jì)算。在運(yùn)動(dòng)過程中，客觀物的運(yùn)動(dòng)速度會(huì)出現(xiàn)變化，加速度也會(huì)出現(xiàn)變化，且速度變化和加速度變化經(jīng)常是一致的[2]。以直線運(yùn)動(dòng)為例，當(dāng)加速度與速度同方向，加速度越大，速度越大；當(dāng)加速度與速度不同方向，加速度越大，速度越小。在應(yīng)用加速度公式進(jìn)行解題的過程中，我們應(yīng)該把握加速度的特點(diǎn)，注意以下幾點(diǎn)：第一，在應(yīng)用公式解答與勻速圓周運(yùn)動(dòng)相關(guān)的題目時(shí)，應(yīng)該對向心加速度進(jìn)行合理判斷。第二，在應(yīng)用公式計(jì)算加速度時(shí)，應(yīng)該把握方向和大小之間的關(guān)系。第三，在應(yīng)用公式計(jì)算加速度時(shí)，應(yīng)該注意參照物的選擇。第四，在應(yīng)用公式計(jì)算加速度時(shí)，應(yīng)該理解速度和加速度并無絕對關(guān)系。

三、速率與加速度的辯證關(guān)系

在認(rèn)識速度與速率、速度與加速度的辯證關(guān)系后，可以對速率和加速度進(jìn)行重新認(rèn)識。某一時(shí)刻的速度大小即可抽象成速率的含義，速度的變化可以抽象成加速度的含義。從這個(gè)角度來看，速率和加速度都是從速度概念衍生而來的，如果沒有速度，速率和加速度都會(huì)成為無本之末

[3]。假設(shè)某一物體正在做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，1s時(shí)這一物體的速率是2，2s時(shí)這一物體的速率是4，那么這個(gè)物體的加速度就是2。

結(jié)論： 綜上所述，在高中物理學(xué)科中，速度、速率和加速度是三個(gè)非常重要的概念，我們在解題過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)概念區(qū)

分不明、概念判斷失誤等問題。對于我們而言，高中物理學(xué)習(xí)至為重要，只有提升物理學(xué)習(xí)能力，才能為高考奠定基礎(chǔ)。為了實(shí)現(xiàn)最終的升學(xué)目標(biāo)，我們必須著眼于知識點(diǎn)的小處，把握速度、速率和加速度的辯證關(guān)系。

[參考文獻(xiàn)]

[1]張蕾.高中物理《探究功與速度變化的關(guān)系》實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)改進(jìn)[J].科學(xué)大眾（科學(xué)教育），2016（03）：29+126.

[2]仲扣莊，郭玉英，彭征.20世紀(jì)前期高中物理教科書中近代物理內(nèi)容介紹與評析[J].課程.教材.教法，2014，34（05）：98-104.

[3]范佳午，郭玉英，黃福，譚曉.高中物理教材“運(yùn)動(dòng)描述”內(nèi)容難度定量分析[J].內(nèi)蒙古師范大學(xué)學(xué)報(bào)（教育科學(xué)版），2012，25（06）：115-117.

（作者單位：雅禮中學(xué)，湖南 長沙 410000）