加速度 -物理概念

加速度

物理概念
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加速度(Acceleration)是速度變化量與發生這一變化所用時間的比值Δv/Δt),是描述物體速度改變快慢的物理量,通常用a表示,單位是m/s²。加速度是矢量,它的方向是物體速度變化(量)的方向,與合外力的方向相同。
  • 中文名稱
    加速度
  • 外文名稱
    Acceleration

​加速度

加速度會在高一必修上冊中的第一章,第五小節學到。

加速度是物理學中的一個物理量,是一個矢量,主要套用于經典物理當中,一般用字母a表示,在國際單位製中的單位為米每二次方秒。加速度是速度矢量關于時間的變化率,描述速度的方向和大小變化的快慢。

加速度加速度

加速度由力引起,在經典力學中因為牛頓第二定律而成為一個非常重要的物理量。在慣性參考系中的某個參考系的加速度在該參考系中表現為慣性。加速度也與多種效應直接或間接相關,比如電磁輻射。

在本頁面中會多次用到“質點”這一物理概念。簡單地說,當被研究的運動物體的大小和形狀不對實驗造成影響或影響很小時,可以把這個物體抽象成一個有質量但不存在大小、形狀的點,質點是一個理想化的物理模型。為了描述物體運動速度變化的快慢這一特征,我們引入加速度這一概念。

名稱:加速度( Acceleration )

1.定義:速度的變化量Δv與發生這一變化所用時間Δt的比值。

2.公式 :a=Δv/Δt    a=F/m

3.單位:m/ (米每平方秒)

4.加速度是矢量,既有大小又有方向。加速度的大小等于單位時間內速度的增加量;加速度的方向與速度變化量ΔV方向始終相同。特別,在直線運動中,如果速度增加,加速度的方向與速度相同;如果速度減小,加速度的方向與速度相反。

5.物理意義:表示質點速度變化的快慢的物理量。

舉例:假如兩輛汽車開始靜止,均勻地加速後,達到10m/s的速度,A車花了10s,而B車隻用了5s。它們的速度都從0m/s變為10m/s,速度改變了10m/s。所以它們的速度變化量是一樣的。但是很明顯,B車變化得更快一些。我們用加速度來描述這個現象:B車的加速度(a=Δv/t,其中的Δv是速度變化量)>加速度計構造的類型A車的加速度。

顯然,當速度變化量一樣的時候,花時間較少的B車,加速度更大。也就是說B車的啓動性能相對A車好一些。因此,加速度是表示速度變化的快慢的物理量。

註意

1.當物體的加速度保持大小和方向不變時,物體就做勻變速運動。如自由落體運動、平拋運動等。

當物體的加速度方向與初速度方向在同一直線上時,物體就做勻變速直線運動。如豎直上拋運動。

2.加速度可由速度的變化和時間來計算,但決定加速度的因素是物體所受合力F和物體的質量M。

3.加速度與速度無必然聯系,加速度很大時,速度可以很小;速度很大時,加速度也可以很小。例如:炮彈在發射的瞬間,速度為0,加速度非常大;以高速直線勻速行駛的賽車,速度很大,但是由于是勻速行駛,速度的變化量是零,因此它的加速度為零。

4.加速度為零時,物體靜止或做勻速直線運動(相對于同一參考系)。任何復雜的運動都可以看作是無數的勻速直線運動和勻加速運動的合成。

5.加速度因參考系(參照物)選取的不同而不同,一般取地面為參考系。

6.當運動物體的速度方向與加速度(或合外力)方向之間的夾角小于90°時,速率將增大,速度的方向將改變;

當運動物體的速度方向與加速度(或合外力)方向之間的夾角大于90°而小于或等于180°時,速率將減小,方向將改變;

當運動物體的速度方和與加速度(或合外力)方向之間的夾角等于90°時,速率將不變,方向改變。

7.力是物體產生加速度的原因,物體受到外力的作用就產生加速度,或者說力是物體速度變化的原因。說明當物體做加速運動(如自由落體運動)時,加速度為正值;當物體做減速運動(如豎直上拋運動)時,加速度為負值。

8.加速度的大小比較隻比較其絕對值。物體加速度的大小跟作用力成正比,跟物體的質量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同,負號僅表示方向,不表示大小。

向心加速度

向心加速度(勻速圓周運動中的加速度)的計算公式:科裏奧利加速度

a=rω*ω=v*v/r

說明:a就是向心加速度,推導過程並不簡單,但可以說仍在高中生理解範圍內,這裏略去了。r是圓周運動的半徑,v是速度(特指線速度)。ω(就是歐姆的小寫)是角速度。

這裏有:v=ωr.

1.勻速圓周運動並不是真正的勻速運動,因為它的速度方向在不斷的變化,所以說勻速圓周運動隻是勻速率運動的一種。至于說為什麽叫他勻速圓周運動呢?可能是大家說慣了不願意換了吧。

2.勻速圓周運動的向心加速度總是指向圓心,即不改變速度的大小隻是不斷地改變著速度的方向。

3. 勻速圓周運動也不是勻變速運動,向心加速度的方向也在不斷改變,但永遠指向圓心且大小不變[1]。

重力加速度

地球表面附近的物體因受重力產生的加速度叫做重力加速度,也叫自由落體加速度,用g表示。

重力加速度g的方向總是豎直向下的。在同一地區的同一高度,任何物體的重力加速度都是相同的。重力加速度的數值隨海拔高度增大而減小。當物體距地面高度遠遠小于地球半徑時,g變化不大。而離地面高度較大時,重力加速度g數值顯著減小,此時不能認為g為常數

距離地面同一高度的重力加速度,也會隨著緯度的升高而變大。由于重力是萬有引力的一個分力,萬有引力的另一個分力提供了物體繞地軸作圓周運動所需要的向心力。物體所處的地理位置緯度越高,圓周運動軌道半徑越小,需要的向心力也越小,重力將隨之增大,重力加速度也變大。地理南北兩極處的圓周運動軌道半徑為0,需要的向心力也為0,重力等于萬有引力,此時的重力加速度也達到最大。

由于g隨緯度變化不大,因此國際上將在緯度45°的海平面精確測得物體的重力加速度g=9.80665m/s²;作為重力加速度的標準值。在解決地球表面附近的問題中,通常將g作為常數,在一般計算中可以取g=9.80m/s2。理論分析及精確實驗都表明,隨緯度增大,重力加速度g的數值逐漸增大。如:

赤道g=9.780m/s²

廣州g=9.788m/s²

武漢g=9.794m/s²

上海g=9.794m/s²

東京g=9.798m/s²

北京g=9.801m/s*s

紐約g=9.803m/s*s

莫斯科g=9.816m/s²

北極地區g=9.832m/s²

註:月球表面的重力加速度約為1.62 m/s*s,約為地球表面重力加速度的六分之一。

勻加速直線運動公式

1.勻加速直線運動的位移公式:

2.勻加速直線運動的速度公式:

3.勻加速直線運動的平均速度(也是中間時刻的瞬時速度):

其中為初速度,為t時刻的速度,又稱末速度。

4.勻加速度直線運動的幾個重要推論:

(1)

(以初速度方向為正方向,勻加速直線運動,a取正值; 勻減速直線運動,a取負值。)

(2) A B段中間時刻的即時速度:

(3) AB段位移中點的即時速度:

(4) 初速為零的勻加速直線運動,在前1s ,前2s,前3s……前ns內的位移之比為1^2:2^2:3^2……:n^2;

(5) 在第1s 內,第 2s內,第3s內……第ns內的位移之比為1:3:5……:(2n-1);

(6)在前1米內,前2米內,前3米內……前n米內的時間之比為1:2^(1/2):3^(1/2):……:n^(1/2)

(7) 初速無論是否為零,勻變速直線運動的質點,在連續相鄰的相等的時間間隔內的位移之差為一常數:△s = aT^2(a一勻變速直線運動的加速度 T一每個時間間隔的時間)。

(8)豎直上拋運動: 上升過程是勻減速直線運動,下落過程是勻加速直線運動.全過程是初速度為VO,加速度為g的勻減速直線運動.

速度與加速度

物體運動時,如果加速度不為零,則處于變速狀態。若加速度大于零,則為加速(即加速度和速度方向相同);若加速度小于零,則為減速(即速度和加速度方向相反)。(提示:物理中的符號不同于數學中的符號,在數學中+、-號隻代表是的標量,在物理中+、-號部分代表方向)

△V=v末—v初

加速度公式:a=△V/△t[1]

曲線加速運動

在加速度保持不變的時候,物體也有可能做曲線運動。比如說,當你把一個物體沿水準方向用力拋出時,你會發現,這個物體離開桌面以後,在空中劃過一條曲線,落在了地上。

物體在出手以後,受到的隻有豎直向下的重力,因此加速度的方向和大小都不改變。但是物體由于慣性還在水準方向上以出手速度運動。這時,物體的速度方向與加速度方向就不在同一直線上了。物體就會往力的方向偏轉,劃過一條往地面方向偏轉的曲線。

但是這個時候,由于重力大小不變,因此加速度大小也不變。物體仍然做的是勻加速運動,但不過是勻加速曲線運動。

單位來歷

根據我們高中的課本描述,有加速度a=(Δv)/(Δt)=(v1-v2)/t, 因為速度(v)的單位是m/s,時間(t)的單位是s,于是將m/s 與 s 相除,得到的就是它的單位: m/s^2.

量綱

加速度可以有不同的單位,但其量綱是唯一的,即:L*T^(-2)

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