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1、經(jīng)典物理范圍內(nèi)，物理量“變化率”意義的探討郭永菊物理與電子信息學(xué)院物理學(xué)專業(yè)2011級指導(dǎo)老師：王志紅摘要：從宇宙發(fā)展規(guī)律看，宇宙空間中的萬事萬物都是在變化的過程中進(jìn)行的。運動是絕對的，靜止是相對的，物質(zhì)的運動變化是宇宙發(fā)展的本質(zhì).這種變化是多種多樣的。存在宇宙的各個領(lǐng)域范圍內(nèi)。各個領(lǐng)域內(nèi)的變化又是方向不同，大小不等的。對整個變化過程而言，必然存在空間和時間的制約?？臻g和時間是宇宙存在的根本，而物理學(xué)就是對整個宇宙的研究。研究對象的種類不同，方法各異，但總的量的變化是絕對的，變化的過程必然會對應(yīng)相應(yīng)的時間，自然而然就會有對應(yīng)的時間變化率。這種變化必然還會

2、受到除時間外的諸多因素的影響，所以還會對應(yīng)隨其他量變化的過程，自然而然就會出現(xiàn)變化率的問題。綜上所述，變化率存在于各個物理學(xué)研究的范圍。在此對經(jīng)典物理范圍內(nèi)的物理量變化率進(jìn)行探討。關(guān)鍵詞:運動；變化率1.常見物理量變化率的認(rèn)識生活中經(jīng)常會有意無意用到關(guān)于變化率的相關(guān)概念與規(guī)律。如某支股票漲得越來越快，某人走路越來越快等等。我們就可以對這種變化率進(jìn)行認(rèn)識了解和掌握，從而實現(xiàn)對這種變化的把握，最常見就是對股票，銀行的利率方面的把握從而實現(xiàn)高效應(yīng)用。在眾多的物理量之間的關(guān)系中，有一類普遍而重要的關(guān)系，即某物理量對于另一物理量的變化率是一個新的物理量．在物理學(xué)中

3、，變化率的相關(guān)知識就數(shù)不勝數(shù)了。變化率廣泛存在物理的各個研究范圍類，滲透諸多物理概念和規(guī)律中。如力學(xué)中的速度，生活中，人們會注意到不同的運動，快慢程度不同，有時相差很大。要描述物體運動的快慢，可以有兩種方法。一種是在位移相同的情況下，比較所用時間的長短，時間短的，運動得快。比如在百米競賽中，運動員甲用10s跑完全程，運動員乙用11s跑完全程，甲用的時間短，跑得快。另一種是在時間相同的情況下，比較位移的大小，位移大的，運動得快。這都需要找出統(tǒng)一的比較標(biāo)準(zhǔn)，為了比較運動員的快慢，人們引入了速度的概念，即位移的變化率。如力學(xué)中的加速度，不同的變速運動，速度的改

4、變的快慢是不同的?；疖囘M(jìn)站時速度減速的很慢，炮彈在炮筒里速度增加得很快。怎樣描述速度的快慢呢？運動員在投出鉛球時，鉛球的速度可以在0.2s內(nèi)由零增加到17m/s,它每秒速度的增加量為85m/s。迫擊炮射擊時，炮彈在炮筒中的速度在0.005s內(nèi)就可以由零增加到250m/s，每秒速度的增量為50000m/s?？梢?，炮彈的速度的改變比鉛球的速度改變要快得多。為了描述速度改變的快慢，人們引入了加速度的概念，即速度的改變率。再如電磁學(xué)中的磁通變化率，要使閉合電路中有電流，電路中必有電源，電流是由電源的電動勢產(chǎn)生的，在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，既然閉合電路中有感應(yīng)電流，這個電

5、路中就一定有感應(yīng)電動勢。電路斷開時，雖然沒有感應(yīng)電流，電動勢依然存在。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生的電動勢叫感應(yīng)電動勢。產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體就相當(dāng)于電源。感應(yīng)電流的強弱由感應(yīng)電動勢的大小和閉合電路的電阻決定，可以由閉合電路歐姆定律算出。那么感應(yīng)電動勢的大小和那些因素有關(guān)呢？導(dǎo)體切割磁感線的速度越大，穿過閉合電路所圍成的面積的磁通量的變化就越快，感應(yīng)電流和感應(yīng)電動勢就越大。實驗說明接連在閉合電路中的螺旋管，磁鐵在螺旋管正上方從下穿越得越快，穿過螺旋管的磁通量的變化就越快，感應(yīng)電流和感應(yīng)電動勢就越大。實驗表明：感應(yīng)電動勢的大小與磁通量變化的快慢有關(guān)，而磁通量

6、變化快慢的程度可以用單位時間內(nèi)磁通量的變化來表示。單位時間內(nèi)磁通量的變化量，通常叫磁通量的變化率，這就是說，感應(yīng)電動勢的大小跟磁通量的變化率有關(guān)。精確實驗表明：電路中感應(yīng)電動是的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比，也即法拉第電磁感應(yīng)定律。以上這些例子足以說明生活當(dāng)中物理量的變化率的作用及其意義，它對于從事物理方面研究的科學(xué)家們提供了很好的物理模型及其情景的實踐活動經(jīng)驗，為那些對執(zhí)著于物理學(xué)研究的人們形成更完備的理論知識體系打下了堅實的基礎(chǔ)。生活中的實踐活動是理論知識的源頭。變化率的幾何意義是，函數(shù)曲線在某點的切線的斜率。這些都是關(guān)于物理量的變化率

7、的。變化率是對應(yīng)于一個具體的過程，深刻反映了這種變化的快慢與強弱。我們在學(xué)習(xí)過程中要深刻體會認(rèn)識到這一點和明確突出的表達(dá)這一點。變化率不但能夠準(zhǔn)確的描述變化的快慢還可以準(zhǔn)確表述變化的方向，如矢量的正負(fù)。所以變化率在描述物理現(xiàn)象規(guī)律的過程中能夠起到完整有序，科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖饔?，故能分布如此廣泛。在科學(xué)中我們要嚴(yán)格規(guī)范知識，做到理論結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)。變化率是從單位范圍內(nèi)變化的多少進(jìn)行描述的，所以與量的多少無關(guān)，能夠合理的進(jìn)行比較。從知識的認(rèn)知方面來講變化率能夠起到畫龍點睛的作用，能夠使變化過程清晰明朗。2.在經(jīng)典物理理論體系中，縱觀物理量“變化率”對經(jīng)典物理學(xué)的形成有建

8、設(shè)性意義，作用與影響2.1力學(xué)自然界的一切物質(zhì)都處于永恒的運動中。物質(zhì)的運動形式