我们之前学习了x-t图像看位置变化、v-t图像看速度大小,只能知道“物体跑得多快”。
比如两种场景:
场景1:赛车起步,1秒内速度从0飙升到30m/s;
场景2:私家车平稳加速,10秒速度从0提升至30m/s。
二者最终速度一样,但是速度改变的快慢天差地别。为了量化速度变化的快慢程度,物理中引入全新物理量——加速度a。

我们之前讲位移时间图像时,说过它的斜率就是速度,速度时间图像中斜率是加速度,你们有没有好奇过,为什么它的斜率是速度或加速度?
是不是和数学中一次函数有关?


是这样的,在数学函数中tanθ=对边/斜边=△y/△x,k可以代替tanθ,所以就有了k=△y/△x,这个是我们物理中计算斜率所用的公式(原理,大家可作为了解,必修一数学的知识)

在位移时间图像中,△y为△x(位移),△x(x轴)为△t,又因为v=△x/△t,所以它的斜率就是速度

同理,在速度时间图像中,横轴是时间t,纵轴是速度v,因为a=△v/△t,所以它的斜率就是加速度
看到这你应该已经知道a表示加速度,它是速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值,用来描述速度变化快慢。
定义公式:a=△ v/△ t=(v-v0)/△t
△v通常是末速度减初速度
单位:m/s²(米每二次方秒)
之前讲的物理运算规则-矢量 ÷ 标量 = 矢量,可以知道,加速度也是一个矢量,既有大小又有方向

接下来学习判断加速度的方向

其实,由公式就可以知道,加速度的方向是由△v决定的,物体做加速运动时,速度变化量与初速度方向是相同的,即加速度也与初速度方向相同,反之,物体做减速运动时,速度变化量与初速度方向是相反的,所以加速度与初速度方向也是相反的
对于加速度,大家可能会有以下几个误区
1. 速度v大 ≠ 加速度a大
举例:高速匀速巡航的高铁,速度极大,但匀速运动速度不变,△v=0,加速度a=0。
2. 速度v=0 ≠ 加速度a=0
举例:竖直向上抛小球,飞到最高点一瞬间速度等于0,但重力持续改变速度,加速度依旧等于重力加速度。
3. 速度变化量△ v大 ≠ 加速度a大
加速度是“变化量÷时间”,哪怕速度改变很多,如果耗费时间极长,加速度依然很小。比如汽车用1小时提速10km/h,△ v不小,但加速度极小。
4. 加速度a=0:只有两种运动状态
要么静止不动,要么匀速直线运动

加速度的应用大致分三类
第一类是多段位移求加速度公式,相当重要
a=[(后n个位移和)-(前n个位移和)]/n²T²
已经忘记的朋友可以到前面打点计时器,那一节回顾一下
第二类是实际生活情况,比如竖直上抛经典综合模型:物体被竖直上抛上升阶段-速度向上,加速度向下,匀减速;到达最高点时瞬时速度=0,但加速度依旧等于重力加速度,不为0;下落阶段(自由落体运动):速度向下,加速度向下,匀加速;
第三类就是速度时间图像中有几个重要模型里面涉及到加速度,我们有重点讲到可以到上一节回顾

接下来实际操作一下
例题1(基础计算题,必考公式应用)
一辆小汽车,3 s内速度由 v0=4m/s增加到 v=16m/s,求汽车的加速度。
解:
a=△ v/△ t=(v‑v0)/t=(16‑4)/3=4m/s²
例题2:竖直上抛一个小球,向上为正方向,到达最高点用时2s,刚抛出时速度大小 20m/s,最高点瞬时速度等于0。
(1)求小球上升过程加速度;
(2)辨析:最高点速度是0,加速度是不是0?
解
(1)
a=(0‑20)/2=‑10m/s²
(2)最高点瞬时速度=0,但加速度依旧为 -10m/s²,不等于0。

OK,加速度以及知识就系统讲到这里,大家有不懂的可以在评论区留言,下一期,我们要对第一章运动的描述进行总结,大家敬请期待吧!