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加速度 | |
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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,是描述物體速度變化快慢的物理量,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: 加速度
外文名: Acceleration
別 稱 :速度變化率
表達式 :a=dv/dt
提出者: 伽利略
應用學科: 力學
適用領域範圍; 宏觀低速
簡介
1、定義:在勻變速直線運動中,速度變化與所用時間的比值叫加速度。表達式為 :a=Δv/Δt
加速度的大小等於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。加速度與速度變化和發生速度變化的時間長短有關,但與速度的大小無關。
在運動學中,物體的加速度與所受外力的合力大小成正比,與物體的質量成反比,方向與合外力的方向相同。表達式為: a=F/m
2.國際單位:m/s² (米每平方秒)[1]
4.加速度是矢量,既有大小又有方向。
5.物理意義:表示質點速度變化的快慢的物理量。[2]
常見類型
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 :a=rω2=v2/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。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 ,這裡有: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只是勻速率運動的一種。
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只是不斷地改變着速度的方向。
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 。[3]
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於地球半徑時,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,也會隨着緯度的升高而變大。由於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。地球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,重力等於萬有引力,此時的重力加速度也達到最大。[4]
由於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。
重力加速度數值
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/s2
紐約g=9.803m/s2、莫斯科g=9.816m/s2、北極g=9.832m/s2
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平方向用力拋出時,你會發現,這個物體離開桌面以後,在空中划過一條曲線,落在了地上。
物體在出手以後,受到的只有豎直向下的重力,因此加速度的方向和大小都不改變。但是物體由於慣性還在水平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,划過一條往地面方向偏轉的曲線。
但是這個時候,由於重力大小不變,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。
加速度與力的關係
物體的加速度跟物體所受的合外力成正比,跟物體的質量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。 公式; F合=ma (單位:N(牛)或者千克米每二次方秒)
牛頓發表的原始公式:F=d(mv)/dt(見 自然哲學之數學原理) 動量為p的物體,在合外力為F的作用下,其動量隨時間的變化率等於作用於物體的合外力. 用通俗一點的話來說,就是以t為自變量,p為因變量的函數的導數,就是該點所受的合外力。[5]
相關公式
1、平均速度:V平=s/t(定義式),有用推論Vt²-Vo²=2as
2、中間時刻速度:Vt/2=V平=(Vt+Vo)/2
3、末速度:Vt=Vo+at
4、位移:s=V平t=Vot+at²/2=Vt/2t
6、加速度:a=(Vt-Vo)/t{以Vo為正方向,a與Vo同向(加速)a>0;反向則a<0}
7、實驗用推論:Δs=aT²{Δs為連續相鄰相等時間(T)內位移之差}[6]
相關視頻
1、探究加速度與力、質量的關係
2、加速度