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加速度常见误区归类点拨

2013-05-28王建青

新课程学习·中 2013年2期
关键词:负值物理量矢量

王建青

加速度是一个桥梁,联系着物体受力与运动,对加速度概念的准确理解、对加速度与速度关系的清晰认识,都直接影响着物理学习的效率。加速度不仅是一个重要物理量,同时也是一个较难掌握的物理量,初学者往往错误百出。笔者在此将这些错误进行了归类讲解,希望对大家理解加速度能起一定的帮助作用。

第一类 对加速度正负号的理解误区

误区1:正加速度一定大于负加速度。

走出误区:加速度是矢量,既有大小,又有方向。加速度的正或负表示的是加速度方向与规定正方向相同或相反,它不同于数学上的正负数,因此,数学上正负数比较大小的方法不能用来比较物理上同类矢量的大小。物理上同类矢量比较大小,比较的是其绝对值,所以,加速度比较大小应比较绝对值。

例如:a1=2 m/s2,a2=-5m/s2,a3=1 m/s2,它们的大小关系是:a2>a1>a3。

误区2:在加速运动中,加速度总为正值;减速运动中,加速度总为负值。

走出误区:由于加速度与速度都是矢量,所以,首先要规定正方向,与正方向相同的量为正值,与正方向相反的量为负值。在一般情况下,把初速度的方向规定为正方向,那么,当物体做加速直线运动时,加速度与速度同向,所以,加速度取正值;当物体做减速直线运动时,加速度与速度反向,所以,加速度取负值。但如果把初速度方向规定为负方向,那么,加速时,加速度取负值;减速时,加速度取正值。情况和上面就刚好相反。可见,加速度的正负与规定的正方向有关,而与物体做加速、减速无关。

关键点拨:加速度的正或负只表示加速度与规定的正方向相同或相反,不能根据加速度的正负值判断加速度大小,更不能根据加速度的正负判断物体是做加速运动还是减速运动。

第二类 对加速度和速度大小关系的理解误区

误区3:物体的速度大,加速度一定大。

走出误区:速度是表示物体运动快慢的物理量,加速度是表示物体速度变化快慢的物理量,物体速度大但速度变化不一定快。比如,汽车在高速公路上快速匀速行驶时,虽然速度很大,但速度变化却为零。

误区4:速度大小不变,则Δv=0,所以a=Δv/Δt=0。

走出误区a=Δv/Δ是个矢量式,速度大小不变但方向改变时,Δv不一定等于零,所以,加速度a不一定为零。如,在匀速圆周运动中,虽然速度大小不变,但速度的方向时刻在变,加速度不为零。

误区5:速度为零,则加速度也一定等于零;反之,加速度为零,则速度一定为零。

走出误区:我们知道加速度a的大小和速度v的大小没有必然的联系,那么这两个物理量间更没有瞬时对应的关系,v=0时a不一定等于零,例如:处于静止状态的物体,在外力作用的一瞬间,速度为零,但加速度不为零。同样,a=0时,v也不一定等于零,处在匀速直线运动状态的物体就属于此类。又如弹簧振子在最大位移处时速度为零,但加速度却是最大。

关键点拨:加速度“大”,只意味着速度变化“快”,不表示速度大,也不表示速度变化量大。加速度的大小与速度大小没有必然的关系,加速度的大小与速度变化的大小也没有直接关系。

第三类 对加速度和速度方向关系的理解误区

误区6:物体的速度方向不变,加速度方向一定不变。

走出误区:不少初学者把速度v和速度变化量Δv混为一谈,认为v的方向不变,则Δv的方向也不变,由a=Δv/Δt得a的方向也不变。事实上,v的方向与Δv的方向并不一定相同。如,汽车在平直公路上先匀加速行驶,然后匀减速行驶,汽车的速度方向是不变的,但加速时Δv方向向前,a方向也向前;减速时Δv方向向后,a方向也向后。这时,虽然速度方向不变,但加速度方向却改变了。

误区7:物体的速度方向改变,加速度的方向一定改变。

走出误区:如竖直向上抛出的物体,从上升到下落的过程中,速度方向改变了,但加速度的方向却始终向下。又如,在平抛运动中,忽略空气阻力,物体的速度时刻在变,但物体的加速度却保持不变,始终等于重力加速度。可见,物体的速度方向改变,加速度的方向却不一定改变。

关键点拨:加速度a的方向与速度v的方向没有必然的联系。加速度a的方向有可能与v的方向相同,即物体做加速直线运动;a也可能与v方向相反,物体做减速直线运动;也可能有一定的夹角,则物体做曲线运动。

第四类 对动态变化加速度的理解误区

误区8:加速度a增大,则速度v一定增大;加速度a减小,速度v也一定减小;速度v或加速度a的大小恒定,则a或v一定为恒量。

走出误区:只要a和v的方向相同,无论a增大还是减小,v均增大,例如:加速运动的汽车,其加速度由5 m/s2依次减小到4 m/s2、3 m/s2、2 m/s2,此时汽车依然在加速,其速度是不断增大的,加速度值不断减小仅仅表明在单位时间里,速度的增加量在不断减小,但速度依然是增大的事实并没有改变。同理,如果a和v的方向相反,无论a增大还是减小,v均减小。如果a恒定,则表示物体做匀变速运动,速度一定是变化的。

关键点拨:判断物体速度是增加还是减小,不必考虑物体加速度的大小,更不必考虑加速度是增加还是减小,只需要判断加速度和速度的方向是相同还是相反就可以了。只要加速度方向和速度方向相同(用正、负号表示方向时,应同为正值或同为负值),就是加速;加速度方向和速度方向相反(一正值一负值),就是减速。

(作者单位 山西省代县职业技术学校)

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