一、赛车和猎豹
都是从0到30 m/s。
同一个"速度变化量",不同的"速度变化快慢"。
(2026-10-09晚上9:42。今晚没下雨。窗外有一只猫在叫,叫了一会儿就没声了。)
2026年10月15日,星期四,上午第二节。高一(3)班教室。
物理老师在大屏幕上放了一段视频。前半段是F1赛车起步,轮胎冒烟,引擎声尖,5.5秒冲到100公里/小时。后半段是非洲草原上的猎豹捕猎——四秒内从静止冲到30 m/s,身体贴着地面,四肢交替得像弹簧。
两段视频放完,老师把画面定在最后。
"赛车,5.5秒,速度从0到30 m/s。"他在黑板上写。
"猎豹,4.0秒,速度从0到30 m/s。"
"速度变化量一样吗?"
"一样。"全班说。
"速度变化的快慢呢?"
教室里安静了一下。
"不一样。"后排有人说,"猎豹快。"
"为什么?"
"用的时间短。"
"对。"老师说,"但是'用的时间短'不能直接当物理量。我们要用数据说话。"
他转身在黑板上写了两个除式:
赛车:30 ÷ 5.5 ≈ 5.45
猎豹:30 ÷ 4.0 = 7.5
"这两个数,单位是 m/s²。它叫加速度。"
"加速度 = 速度变化量 ÷ 时间。"
小理盯着那两个数字看。5.45 和 7.5。
他忽然想:速度是"每秒钟走多少米";加速度是"每秒钟速度变化多少"。
一个是位移的率,一个是速度的率。第二个率,是"变化率"。
"老师,"他问,"那加速度大,是不是就说明速度大?"
"不一定。"老师说,"赛车起步的时候加速度大,但速度是从0开始的。"
"那速度大,加速度一定大吗?"
"也不一定。"老师说,"高铁匀速跑 300 公里/小时,速度很大,但加速度是 0。"
小理没说话。他想起了两个月前坐高铁去上海——G1次,8:00发车,305公里/小时。那时候他盯着窗台上的硬币,硬币纹丝不动。原来那时的加速度,是零。
下课的时候,他在笔记本上写了一行:
"速度 = 位置变化快慢。加速度 = 速度变化快慢。"
写完,他在第二个"快慢"上画了个圈,觉得圈得不好看,划掉重画。第二次画得更圆。
……两个月前那枚硬币,原来是"零加速度"的现场证据。
加速度告诉你"快慢变化有多快"。
两个量,两个层级。
① 定义:速度变化量 Δv 与发生这一变化所用时间 Δt 的比值
② 定义式:a = Δv / Δt = (v_t - v₀) / Δt
③ 物理意义:描述物体速度变化快慢的物理量(速度变化率)
④ 单位:国际单位 m/s²(或 m·s⁻²)
⑤ 矢量:方向与 Δv 方向相同
⑥ 大小与 v 没有直接关系,与 Δv 也没有直接关系,只由 Δv/Δt 决定
速度变化除以时间得加速。
单位加个"平方"就够,
大小看变化率,方向看 Δv。
- 人民教育出版社课程教材研究所.《普通高中教科书·物理·必修第一册》第一章第4节「速度变化快慢的描述——加速度」. 人民教育出版社, 2019: 27-30.
- 中华人民共和国教育部.《普通高中物理课程标准(2017年版2020年修订)》. 人民教育出版社, 2020: 12-15.
二、四行表格里的秘密
(从"赛车和猎豹"开始,小理对"变化率"这个词一直没想透。)
(10:14。刚才那只猫又回来了,在楼道里走来走去。声控灯亮了又灭。)
2026年10月20日,星期二,上午第三节。高一(3)班教室。
老师发下来一张纸,上面画着四行表格。
第一行:自行车下坡,初速度 2 m/s,3秒后末速度 11 m/s。
第二行:公共汽车出站,初速度 0 m/s,3秒后末速度 6 m/s。
第三行:某舰艇出航,初速度 0 m/s,20秒后末速度 6 m/s。
第四行:火车出站,初速度 0 m/s,100秒后末速度 20 m/s。
"这四行,"老师说,"谁的速度变化大?谁的速度变化快?"
小理低头算。
第一行:Δv = 11 - 2 = 9 m/s。
第二行:Δv = 6 - 0 = 6 m/s。
第三行:Δv = 6 - 0 = 6 m/s。
第四行:Δv = 20 - 0 = 20 m/s。
"变化最大的是第四行,20 m/s。"他说。
"那变化最快的是哪一行?"
小理继续算:
第一行:9 ÷ 3 = 3 m/s²
第二行:6 ÷ 3 = 2 m/s²
第三行:6 ÷ 20 = 0.3 m/s²
第四行:20 ÷ 100 = 0.2 m/s²
"变化最快的是第一行。"他说,"3 m/s²。"
"对。"老师点了点头。"你看到了什么?"
"变化大不等于变化快。"小理说,"变化最大的是第四行,但变化最快的是第一行。"
"好。"老师说,"那再看一个——如果速度在减小,加速度是什么方向?"
他在黑板上画了一辆小车,从右往左开(往正方向),越开越慢。
"v = +5 m/s。3秒后,v = +2 m/s。"
"Δv = 2 - 5 = -3 m/s。所以 a = -1 m/s²。"
"负号是什么意思?"
"加速度方向跟正方向相反。"
"也就是——"老师顿了一下,"跟速度方向相反。"
"加速度方向跟速度同向 → 加速;反向 → 减速。"
小理盯着黑板。
他想起了上学路上那个红绿灯。等灯的时候,车停着;绿灯亮的时候,车加速——加速度方向跟车的运动方向一样。红绿灯变红的时候,车减速——加速度方向跟车的运动方向相反。
"老师,"他问,"那加速度是正的,速度一定是正的吗?"
"不一定。"老师说,"比如一辆车往西开,速度为负。它越来越快——加速度也是负的。两者同号,还是加速。"
"所以,判断加速还是减速,不看正负号——看 a 和 v 的方向。"
老师在黑板上写了四个组合:
v > 0, a > 0 → 加速
v > 0, a < 0 → 减速
v < 0, a > 0 → 减速
v < 0, a < 0 → 加速
……同号加速,异号减速。
下课的时候,小理在笔记本上画了四个箭头。前两个箭头方向一样,后两个方向相反。他在旁边写了三个字:"同号加"。
看 a 和 v 的方向:同号加速,异号减速。
| 初速度 v₀ | 末速度 v_t | 时间 Δt | 速度变化量 Δv | 加速度 a |
|---|---|---|---|---|
| 2 m/s | 11 m/s | 3 s | +9 m/s | +3 m/s² |
| 0 m/s | 6 m/s | 3 s | +6 m/s | +2 m/s² |
| 0 m/s | 6 m/s | 20 s | +6 m/s | +0.3 m/s² |
| 0 m/s | 20 m/s | 100 s | +20 m/s | +0.2 m/s² |
加速/减速的判断:
① v > 0,a > 0(同号正)→ 加速
② v > 0,a < 0(异号)→ 减速
③ v < 0,a < 0(同号负)→ 加速
④ v < 0,a > 0(异号)→ 减速
一句话:同号加速,异号减速。不看正负号,只看方向关系。
方向异号就减速。
正号负号非关键,
看的是一不一样。
- 人教版《物理》必修第一册 第一章第4节「速度变化快慢的描述——加速度」. 人民教育出版社, 2019: 30-32.
- 人教版《物理》教师教学用书·必修第一册. 人民教育出版社, 2019: 40-44.
三、减速时加速度在变大?
加速度增大,速度可能还在减小——只是减得越来越快。
(同号加、异号减。这个规律小理记住了。但接下来老师说的问题,他没想到。)
(10:47。茶凉了。也不想再泡了。)
2026年10月20日,星期二,上午第四节。还是高一(3)班教室。
老师在黑板上写了一个问题:
"加速度在减小,而速度在增大,有可能吗?"
小理愣了一下。
他第一反应是——不可能。
加速度是"速度变化的快慢",那加速度减小,速度应该也减少啊。怎么会在增大?
"有的。"老师说。
他在黑板上画了一条横轴。轴上标着 0、1、2、3、4 秒。
"第一秒末,速度是 4 m/s。"他在 4 的地方画了一个点。
"第二秒末,速度是 8 m/s。Δv = 4,a = 4 m/s²。"
"第三秒末,速度是 10 m/s。Δv = 2,a = 2 m/s²。"
"第四秒末,速度是 11 m/s。Δv = 1,a = 1 m/s²。"
小理盯着那些数字。
加速度从 4 掉到 2 掉到 1,一直在减小。
但速度从 4 到 8 到 10 到 11,一直在增大。
"怎么会……"
"因为加速度的方向没变。"老师说,"它一直在'推'着速度往上涨,只是推的力气越来越小。"
小理没说话。他脑子里有一个画面:一个人推一辆小车,一开始猛推,车越跑越快;后来没力气了,还是推,但推得越来越轻。车依然在加速,只是加速得越来越慢。
"那——"他问,"反过来呢?"
"加速度增大,速度减小?"
"对。"
老师又画了一行数字:
初速度 20 m/s,然后 19、18、16、12。
"从 20 到 19,a = -1 m/s²。"
"从 19 到 18,a = -1 m/s²。"
"从 18 到 16,a = -2 m/s²。"
"从 16 到 12,a = -4 m/s²。"
"加速度的绝对值从 1 到 1 到 2 到 4,在增大;速度从 20 到 12,在减小。"
"加速度的'增大'或'减小',看的是它的绝对值,不是正负号。"
小理回到座位上。他翻开笔记本,画了两个小图:
左边:一条向上弯的曲线,越往上越平——速度增大,加速度减小。
右边:一条向下弯的曲线,越往下越陡——速度减小,加速度增大。
他在两幅图下面分别写了一行字:
"一个还在涨,只是涨得慢了。"
"一个还在跌,只是跌得狠了。"
……原来加速度的"大小"和速度的"大小",是两个独立的事。
斜率越来越陡——加速度在增大。
斜率正负,看的是方向。
关键:判断加速还是减速,看 a 与 v 的方向关系;判断加速度本身在增大还是减小,看a 的绝对值。
同号加速异号减。
加速大小看绝对值,
越算越大是越大。
两件事,两个数,
千万别搞混。
- 人教版《物理》必修第一册 第一章第4节「速度变化快慢的描述——加速度」. 人民教育出版社, 2019: 32-34.
- 人教版《物理》教师教学用书·必修第一册. 人民教育出版社, 2019: 44-47.
四、三条直线的斜率
越陡的斜率,越大的加速度。
向下的斜率,负的加速度。
(反直觉的事想通了,但老师说——图还能告诉你更多。)
(11:20。楼下有辆电动车经过,警报器响了一下就停了。)
2026年10月22日,星期四,上午第三节。高一(3)班教室。
老师画了一张坐标系,横轴时间,纵轴速度。然后在上面画了三条直线:a、b、c。
"这三条线,"他说,"分别对应三个不同的运动。"
"但我要先问你们一个问题——v-t 图像,表示的是什么?"
"速度随时间的变化。"后排有人说。
"对。那是图上的线,还是路?"
"图上的线。"
"好。那图上线的'斜率'呢?"
教室里安静了一下。
"斜率 = 纵坐标变化 ÷ 横坐标变化。"老师说,"在 v-t 图像里,纵坐标是 v,横坐标是 t。所以斜率 = Δv ÷ Δt。"
"这不就是——"小理说。
"对,"老师说,"加速度。"
"v-t 图像的斜率,就是加速度。"
小理盯着那三条线。
a 线最陡,从0到4,用了10秒——a = 0.4 m/s²。
b 线平缓,从0到3,用了20秒——a = 0.15 m/s²。
c 线向下,从4到1,用了20秒——a = -0.15 m/s²。
"a 线的加速度最大。"他说。
"对。"老师说,"斜率的绝对值越大,加速度越大。"
"那 c 线的加速度是负的——"小理问,"是减速?"
"看 c 线在哪里。"老师说,"c 线在横轴上方,速度为正;斜率向下,加速度为负。v 与 a 异号——减速。"
"那 b 线呢?"
"b 线在横轴上方,速度为正;斜率向上,加速度为正。同号——加速。"
小理没说话。他在纸上给三条线各标了一个小字:
a —— 陡,加速,a 大。
b —— 平,加速,a 小。
c —— 向下,减速。
下课的时候,老师走到他旁边,看了一眼他的纸。
"你总结得不错。"老师说,"但还漏了一句。"
"什么?"
"斜率越平,加速度越小。"老师说,"斜率等于零——那是匀速。"
小理补上:
"水平线 —— 匀速,a = 0。"
……原来一条线,四种情况:陡、平、水平、向下。
他把这张纸夹进笔记本,跟前面几条纸带、那张 x-t 图像放在一起。
笔记本越来越厚。
斜率越陡,加速度越大。
斜率正负,加速度正负。
① 读出任意时刻的速度
② 求出任意时间内的速度变化量
③ 反映速度随时间变化的规律
斜率的物理意义:
① 斜率 = Δv/Δt = 加速度 a
② 斜率越大,加速度越大
③ 斜率为正:a 沿正方向;斜率为负:a 沿负方向
④ 水平线(斜率=0):匀速运动,a = 0
看斜率,就是 a。
越陡越大,正斜正、负斜负。
水平 a 是零,匀速不出头。
- 人教版《物理》必修第一册 第一章第4节「速度变化快慢的描述——加速度」. 人民教育出版社, 2019: 34-36.
- 人教版《物理》教师教学用书·必修第一册. 人民教育出版社, 2019: 47-50.
综合闯关
知识点总结
(12:03。写完了。厨房里有人开始切菜。)
| 概念 | 定义 | 关键点 |
|---|---|---|
| 加速度 | 速度变化量与发生这一变化所用时间的比值 | a = Δv/Δt = (v_t - v₀)/Δt;矢量;单位 m/s² |
| 加速度的方向 | 与 Δv 的方向相同 | 正号沿正方向,负号沿负方向 |
| 加速/减速的判断 | 看 a 与 v 的方向关系 | 同号加速,异号减速;不看正负号 |
| 反直觉情况 | a 减小 v 增大;a 增大 v 减小 | "a 增大/减小"看 a 的绝对值 |
| v-t 图像的斜率 | 斜率 = Δv/Δt = a | 越陡 |a| 越大;水平 a = 0;正斜 a 正,负斜 a 负 |
加速度是速度变化率。
加速减速看方向,
大小变化看绝对值。
图像斜率就是 a,
越陡越大、水平为零。
参考资料
- 人民教育出版社课程教材研究所.《普通高中教科书·物理·必修第一册》第一章第4节「速度变化快慢的描述——加速度」. 人民教育出版社, 2019: 27-36.
- 中华人民共和国教育部.《普通高中物理课程标准(2017年版2020年修订)》. 人民教育出版社, 2020: 12-15.
- 人教版《物理》教师教学用书·必修第一册. 人民教育出版社, 2019: 40-50.
- Feynman R. P., Leighton R. B., Sands M.《费曼物理学讲义》第一卷, 第8章「运动」. 上海科学技术出版社: 60-78.


.png)


.png)

.png)