速度的變化量與對應(yīng)時間的比值,,即速度的變化率,稱為加速度(acceleration),。加速度是描述速度變化快慢的物理量,,通常用a表示。加速度是矢量,,方向是速度變化(量)的方向,。在不同坐標系中,加速度可以分解為不同的分量,。對于同一個加速度,,選取不同的參考系,,依據(jù)參考系間的相對運動,,可以得到加速度在參考系間的變換式。在已知加速度的情況下,,依據(jù)加速度的定義求解微分方程,,可以得到研究對象的運動方程。
加速度是矢量,,具有大小和方向,。在規(guī)定加速度的正方向后,加速度的正負號表示方向,,絕對值表示大小,。
自然坐標系分解
質(zhì)點在做平面曲線運動時,可將運動軌跡分解為一系列無窮小圓弧段運動,。對任意時刻t,,設(shè)每一小圓弧段所屬的曲率圓的曲率半徑為ρ,以質(zhì)點所在位置為原點,,沿著該時刻v的方向設(shè)置切向單位矢量τ,,對著該處曲率圓圓心的方向設(shè)置法向單位矢量n,以τ和n為基底(類似于極坐標系,,這組基底的方向也會改變,,對時間t的導(dǎo)數(shù)也有類似的規(guī)則)的坐標系即為自然坐標系。
注意:加速度在極坐標系和自然坐標系的分解中,,涉及到的相關(guān)概念需要辨析,。法向加速度和徑向加速度并不等同,,法向加速度和徑向加速度的第二項也不等同,只有在質(zhì)點做圓周運動且極坐標系原點選在圓心位置時三者才相等,。
設(shè)S系為一慣性參考系,,S’系相對于S系平動,即對應(yīng)坐標軸始終相互平行地運動(直線和曲線運動均可),。
表示質(zhì)點速度變化的快慢的物理量,。
舉例:假如兩輛汽車開始時靜止,均勻地加速后,,達到10m/s的速度,,A車花了10s,而B車只用了5s,。它們的速度都從0變?yōu)?0m/s,,速度改變了10m/s。所以它們的速度變化量是一樣的,。
顯然,,當(dāng)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車的啟動性能相對A車好一些。因此,,加速度是表示物體速度變化快慢的物理量,。
1.當(dāng)物體的加速度保持方向與大小不變時,物體就做勻變速運動,。如自由落體運動,、平拋運動等;
當(dāng)物體的加速度方向與大小在同一直線上時,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(zhì)量M;
3.加速度與速度無必然聯(lián)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(fā)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(fù)雜的運動都可以看作是無數(shù)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(dāng)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°大于0°時,,速率將增大,,速度的方向?qū)⒏淖儯?/p>
當(dāng)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?qū)⒏淖儯?/p>
當(dāng)運動物體的速度和方向與加速度(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(chǎn)生加速度的原因,物體受到外力的作用就產(chǎn)生加速度,,或者說力是物體速度變化的原因,。說明當(dāng)物體做加速運動(如自由落體運動)時,加速度為正值,;當(dāng)物體做減速運動(如豎直上拋運動)時,,加速度為負值。
8.加速度的大小比較只比較其絕對值,。物體加速度的大小跟作用力成正比,跟物體的質(zhì)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,。