高中物理运动学中的加速度研究

刘仁扬

【摘 要】加速度是高中物理中一个很重要的部分，我们都知道整个宇宙都在不停的运动之中，存在运动就会产生加速度。加速度也是高中物理中基础的一部分，它不仅在直线运动中有重要作用，而且在电磁学中占据一席之地。本文是从加速度的特征和应用两个方面对加速度进行的分析，希望读者能够对加速度有更深的理解。

【关键词】加速度；高中物理；运动学；向心加速度

一、加速度的特征

（一）客观性

加速度在我们一贯的认知中都是我们自己抽象出来的概念，其并不存在，但是实际上加速度是客观存在的。它指的是单位时间内速度变化的快慢，最典型的代表便是重力加速度和向心加速度。人从高处跳下来的时候便会产生加速度，而伽利略在比萨斜塔上做的“两个质量不同的铁球同时落地”的实验便证实了加速度是客观存在的。

（二）矢量性

加速度之所以具有矢量性是因为速度的变化量是有方向的，初速度到末速度之间的线段中的指向便是加速度的方向，而线段的长短则表示加速度的大小。根据牛顿第二定律F=ma我们也可以加速度的方向与物体所受的合外力的方向是相同的，所以我们可以知道加速度是具有矢量性的，而且表示物体运动的趋势。

二、对加速度的深度探究

（一）加速度在直线运动中的应用

对于直线运动中的加速度问题，我们最常遇到的便是直线运动中的追及问题，这类问题是典型的考察加速度运用的例题。下面这一题是一到典型的直线追击的例题，希望通过分析能对加速度有更深层次的了解。

问题1：有一辆自行车从静止开始在两分钟内超过前面一辆正在去匀速行驶的摩托车，摩托车的速度为20m/s，两车相距400米，问自行车的加速度是多少时才能追上摩托车。

问题2：若从某一时刻开始，自行车从静止开始以0.5m/s的加速度开始进行匀加速直线运动而摩托车此时恰好以10m/s的速度从自行车旁边匀速驶过问题为自行车能否追上摩托车若能追到，问在追到前两车之间的最大距离是多少及什么时候能追上。

（二）圆周运动中向心加速度的应用

加速度不止又外力作用下的加速度还有向心加速度。向心加速度一般用于圆周运动中，比如天体运动中做的圆周运动都需要用到向心加速度。下面将通过一个来分析向心加速度的应用。如右图所示，在一根长为L的绳子下方有一个质量为m的小球，在绳子的牵引下做圆周运动，在某一时刻在绳子的三分之一处订一个钉子，求订钉子前后小球的向心加速度之比。

（三）利用图像对加速度进行深度研究

加速度的概念对很多人来说会比较抽象，难以理解，其实物理学习一个很重要的方面便是利用图像进行分析。像加速度这样的抽象概念如果我们在解题的过程中能够正确运用图像，那么加速度这类问题就没有那么难了。下面是将举出一个例子进行验证：在一段路上，两辆同向行驶的摩托车甲和乙两者相距100米，且此刻的速度相同均为30m/s，但是在某一时刻甲摩托车出现了紧急状况，加速度开始变化，两车加速度的变化情况如右图所示。问：在加速度变化的前9秒内什么时候两车相距最近，且最近距离为多少。（初始速度的方向为正方向）

解析：在前三秒钟，甲车不断减速且在第三秒时甲车的速度变为：v=v0-at=30-10×3=0，而乙车在前三秒钟速度不变所以两者距离一直在缩小。在第三秒到第六秒之间，甲车开始加速乙车减速，但是这时候乙车的速度仍然比甲车大，所以距离仍在缩小中，那么等到两车的速度相同的时候两车相距最近。据图可知两车在第六秒的时候速度相同即第六秒的时候速相距最近。在前6秒中甲车移动的距离为：s甲=0.5×10×32m+0.5×5×32m=67.5m，乙车的移动距离为：s乙=30×3m+30×3m-0.5×5×32m=157.5m，所以可以得出两车最近时相距x=100m+67.5m-157.5m=10m，所以两车在第六秒时相距最近最近距离为10米。

三、总结

加速度的研究对于我们高考物理的解答有重要作用，它不仅能促使我们更加理解运动学的内涵，而且在日常生活中也能加以应用。通过本文我们就可以发现，加速度几乎贯穿高中物理的全部比如运动学、力学、电磁学，由此可知学好加速度会对我们物理的解题起到事半功倍的效果。加速度的学习我们要理解它的特征和规律，再加上对经典例题和图像的分析相信我们对加速度的理解会更透彻。

参考文献：

[1]陈定宇.高中物理运动学中加速度的研究.[J].长沙市南雅中学.2017：65

[2]王巧萍.高中物理學运动中的加速度研究.[J].义乌大成中学.2014endprint