淺析高中物理中速度與加速度的關系

譚歆榕

摘要：物理課程在我們高中學習階段所占的比例較高且學習難度大。其中速度與加速度這一內容在學習的過程中需要理解的問題很多，所存在的難度也非常高，因此我們在對速度相關的知識進行學習的過程中會遇到的問題比較多。文章主要對加速度與速度的概念進行了區分，并闡述二者之間的聯系與區別。

關鍵詞：高中物理;速度;加速度

一、速度與加速度學習的基本闡述

高中物理學科的難度是所有科自中較高的，不僅需要強大的邏輯思維，還需要較高的理解能力。其原因是物理學科的很多知識概念都具有較強的抽象性，這些抽象的概念對同學們的理解造成了不小的障礙，特別是對于物理基礎一般的同學而言，抽象概念的理解存在相當大的難度。

我們在學習速度以及加速度的相關知識的時候，應對二者的概念有清晰的認識。速度為某段時間內物體位移與其所用時”的比值，其定義式為：v=Δx/Δt。加速度則是描述速度變化率的物理量，為速度的變化量與其所用時間的比值，其定義式為：a=Δv/Δt。最好可以代人實際生活情景中體會：例如跑步時，有的人可能提速很快，但是全程所用的時間卻比別人長一即它的加速度很大，但是全程的速度較小。

二、速度與加速度的聯系與區別

物理課程的學習過程中，常出現以下疑問，如速度以及加速度之間存在怎樣的聯系，以及怎樣進行區分等問題。下面筆者將通過自身物理學習過程中所掌握的速度以及加速度的相關知識，對速度與加速度的聯系和區別進行理解闡述：

首先，讓我們對二者的概念做進一步深入。二者都是某個物理量對時間的“變化率”，那我們就要首先了解所對應的變化量。速度對應的是單位時間內位移的變化量，而加速度對應的是單位時間內速度的變化量。由于位移是矢量，所以位移的變化量也是矢量，即：（遵循矢量加減法則）。那么位移的變化率很顯然也是矢量，所以速度是矢量。同理，加速度也是矢量，二者都具有方向性。

我們還知道，速度和加速度都是狀態量，物體在每一時刻都具有速度和加速度，那么如何表示物體在某一刻的速度或加速度呢？不難想到，當時間很短時，位移將變得非常小，那么可以用這段小位移的平均速度近似替代瞬時速度。同理，瞬時加速度也可以用類似的方法處理。即：

對于v=Δx/Δt當Δt→0時，v就是瞬時速度。

對于a=Δv/Δt當Δt→0時，a就是瞬時加速度。

對于二者，我們可以利用導數的概念加深理解：速度可以看做位移關于時間的一階導數;加速度則是速度關于時間的一階導數。即：

我們不難得到加速度是位移關于時間的二階導數：a=x"（t）

所以，如果我們能夠得到物體關于時間的軌跡方程，那么就可以很容易的求出物體在任意時刻的速度與加速度。

雖然二者都是變化率，但還是存在較大的區別，速度是不能夠突變的，而加速度可以突變。由牛頓第二定律我們知道，力是決定物體加速度的因素，加速度由物體的受力狀況決定。而物體的受力狀況顯然可以發生突變。而速度的變化是由于物體存在加速度，是加速度對時間的累積效果。而且速度與加速度大小是無關的，速度大的物體可以加速度小，速度小的物體可以加速度大。當速度與加速度同向時，物體做加速運動，反之則做減速運動。

在利用公式進行計算時要注意以下三點：（1）速度與加速度都是矢量，計算的結果符號表示方向，與大小之間不具備任何的關系;（2）所選擇的參考系不一樣，速度與加速度也不同。多數情況下，在討論問題時會選擇地面參考系;（3）二者沒有大小關系，不要依據所謂的常識亂做判斷。

這里引申一下速率與加速度的區別聯系，便于對速度與加速度的理解更加透徹：速率作為一個標量，可以對某一物體運動的快慢進行描述，但是不能反映物體在運動過程中的方向。速率是路程與時間的比值v=Δs/Δt，不具有方向性。只有當物體進行一維同向運動時，路程才會在數值上等于位移。理解速率，也可以幫助我們更好的理解速度加速度之間的關系。

三、結語

加速度與速度是高中物理中最基礎的兩個概念，研究二者的區別與聯系，能夠幫助我們更好理解二者，并且對物理學的研究方法有更深的理解。

文章從微分的角度對速度以及加速度進行了闡述，認為二者的聯系在于二者都是“變化率”。速度是位移的變化率，加速度可以理解為速度的變化率，且二者均具有方向性。此外，文章還對二者進行了區分：速度不能突變，加速度可以突變，是因為二者的決定因素不同。最后提出了在實際計算中幾個常見的誤區。

速度與加速度是我們最熟悉的變化率問題。在接下來的物理學習中，我們還會了解到更多的變化率問題，學會對變化率問題的處理方式，對日后的學習非常有用。

參考文獻

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