匀变速直线运动规律推论及推论过程 匀变速直线运动3个重要的公式 推论的过程

www.zhiqu.org     时间: 2024-05-26
专题一 匀变速直线运动的三个推论
1. 在连续相等的时间(T)内的位移之差为一恒定值,即△s= aT2(又称匀变速直线运动的判别式)
进一步推证得……
2. 某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度

3. 某段位移内中间位置的瞬间速度与这段位移的初、末速度和的关系为

讨论:在同一段匀变速直线运动中,对于加速或是减速,与有何关系?
分析:若物体做匀加速直线运动,如图甲所示,物体由A到B历时t,而经物体的位移不到一半,即经,物体在中间位置O的左侧,所以。

若物体做匀减速直线运动,如图乙所示,物体由A到B历时t,而经物体的位移已大于整个位移的一半,即达到O点的右侧,由于是减速,所以。
综上可知:物体做匀变速直线运动时,某段位移上中间时刻的速度小于中间位置的速度。


例1、一个做匀加速直线运动的质点,在连续相等的两个时间间隔内,通过的位移分别是24m,64m,每一个时间间隔为4s,求质点的初速度和加速度。
分析:匀变速直线运动的规律可用多个公式描述,因而选择不同的公式,所对应的解法也不同。如:
解法Ⅰ:基本公式法:画出运动过程示意图,如图所示,因题目中只涉及位移与时间,故选择位移公式:

将、、代入上式解得:
解法Ⅱ:用平均速度公式:
连续的两段时间t内的平均速度分别为:

B点是AC段的中间时刻,则

得:

解法Ⅲ:用特殊式——判别式解:
由△s= 得
再由 解得
评注:①运动学问题的求解一般均有多种解法,进行一题多解训练可以熟练地掌握运动学规律,提高灵活运用知识的能力。从多种解法的对比中进一步明确解题的基本思路和方法,从而形成解题能力。②对一般的匀变速直线运动问题,若出现相等的时间间隔问题,应优先考虑用判别式△s=求解。

例2、某市规定,车辆在市区内行驶的速度不得超过40 km/h,有一辆车遇到情况紧急刹车后,经时间停止,量得路面刹车的痕迹长为s=9m,问这辆车是否违章(刹车后做匀减速运动)?
分析:本题隐含了末速度为零的条件,求出初速度就可判定。
解:由于车做匀减速直线运动,则平均速度
又因为
所以
解得v0=12m/s=43.2km/h>40km/h
故可判断此车违章

例3、从斜面上某一位置,每隔0.1 s释放一颗小球,在连续释放几颗后,对在斜面上滑动的小球拍下照片,如图所示,测得sAB=15cm,sBC=20cm,试求:
(1)小球的加速度
(2)拍摄时B球的速度vB=?
(3)拍摄时sCD=?
(4)A球上面滚动的小球还有几颗?

分析:释放后小球都做匀加速直线运动,每相邻两球的时间间隔为0.1s,可以认为A、B、C、D各点是一个球在不同时刻的位置。
解:(1)由知,小球的加速度

(2)B点的速度等于AC段上的平均速度

(3)由于相邻相等时间的位移差恒定

所以
(4)设A点小球的速度为
由于=+

所以A球的运动时间

故在A球上方正在滚动的小球还有2颗
评注:利用推论结合基本公式求解运动学问题非常方便.

专题二 初速为零的匀变速运动的比例式
设t =0开始计时,以T为时间单位。则
(1)1T末、2T末、3T末……瞬时速度之比为v1∶v2∶v3∶…… = 1∶2∶3∶……
(2)第一个T内,第二个T内,第三个T内……位移之比,sI∶sⅡ∶sⅢ∶……= 1∶3∶5∶……∶(2n-1)

(3)1T内、2T内、3T内……位移之比s1∶s2∶s3∶……= 12∶22∶32∶……

(4)通过连续相同的位移所用时间之比
……=……

例1、一滑块自静止开始,从斜面顶端匀加速下滑,第5 s末的速度是6 m/s,试求(1)第4 s末的速度;(2)运动后7 s内的位移;(3)第3 s内的位移
分析:物体的初速度v0=0,且加速度恒定,可用推论求解.
解:(1)因为所以,即∝t

第4s末的速度
(2)前5 s的位移

由于s ∝t 2
所以
故7 s内的位移

(3)利用sI∶sⅢ= 1∶5知
第3s内的位移sⅢ=5sI=5×0.6 m=3 m

例2、一物体沿斜面顶端由静止开始做匀加速直线运动,最初3 s内的位移为s1 ,最后3s内的位移为s2,已知s2-s1=6 m;s1∶s2=3∶7,求斜面的总长.
分析:由题意知,物体做初速度等于零的匀加速直线运动,相等的时间间隔为3s.
解:由题意知
解得s1=4.5 m s2=10.5 m
由于连续相等时间内位移的比为l∶3∶5∶……∶(2n-1)
故sn=(2n-1)sl
可知10.5 = (2n-1)4.5
解得n =
又因为s总 = n2s1
得斜面总长s总 = ×4.5=12.5 m
评注:切忌认为物体沿斜面运动了6 s,本题中前3 s的后一段时间与后3s的前一段时间是重合的。

例3、一列车由等长的车厢连接而成. 车厢之间的间隙忽略不计,一人站在站台上与第一节车厢的最前端相齐。当列车由静止开始做匀加速直线运动时开始计时,测量第一节车厢通过他的时间为2s,则从第5节至第16节车厢通过他的时间为多少?
分析:此题若以车为研究对象,由于车不能简化为质点,不便分析,故取车为参考系,把车的运动转化为人做匀加速直线运动。
解:据通过连续相等的位移所用时间之比为
……得

所以所求时间△t=4 s
另解:一般解法如下:
设每节车厢长为s,加速度为a,则人通过第一节车厢的时间
则人通过前4节车厢的时间为
人通过前16节车厢的时间为
故所求时间。
评注:运动学题目的解法多种多样,但总有一些解法比较简单,希望在掌握基本解法的基础上多考虑一些不同的解题方法。

匀变速直线运动规律推论~

因为
x1=vt+1/2at^2
x2=v(t+t)+1/2a(t+t)^2
x3=v(3t)+1/2a(3t)^2
x4=v(4t)+1/2a(2t)^2

x2-x1=vt+3/2at
x3-x2=vt+5/2at
x4-x3=vt+7/2at
Δx=x2-x1=x3-x2=x4-x3=at²,
所以匀变速直线运动,连续相等的时间内的位移之差为一恒量
如果初速度v=0,匀加速直线运动,连续相等的时间内的位移比=(x1-0):(x2-x1):(x3-x2):(x4:x3)=1:3:5:7

1)匀变速直线运动
1.平均速度 V平=s/t(定义式)
2.有用推论 Vt2-Vo2=2as
3.中间时刻速度 Vt/2=V平=(Vt+Vo)/2
4.末速度 Vt=Vo+at
5.中间位置速度 Vs/22=(Vo2+Vt2)/2
6.位移 S=V平t=Vo t+at2/2=Vt/2 t
7.加速度a=(Vt-Vo)/t {以Vo为正方向,a与Vo同向(加速)a>0;反向则a<0}
8.实验用推论Δs=aT2 {Δs为连续相邻相等时间(T)内位移之差}
9.主要物理量及单位:初速度(Vo):m/s;加速度(a):m/s2;末速度(Vt):m/s;时间(t)秒(s);位移(s):米(m);路程:米;速度单位换算:1m/s = 3.6km/h
注:
(1)平均速度是矢量;
(2)物体速度大,加速度不一定大;
(3)a=(Vt-Vo)/t只是量度式,不是决定式;
(4)其它相关内容:质点、位移和路程、参考系、时间与时刻〔见第一册P19〕/s—t图、v—t图/速度与速率、瞬时速度〔见第一册P24〕。
2)自由落体运动
1.初速度 Vo=0
2.末速度 Vt=gt
3.下落高度 h=gt2/2(从Vo位置向下计算)
4.推论 Vt2=2gh
注:
(1)自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,遵循匀变速直线运动规律;
(2)a=g=9.8m/s2≈10m/s2(重力加速度在赤道附近较小,在高山处比平地小,方向竖直向下)。
3)竖直上抛运动
1.位移s=Vot-gt2/2
2.末速度Vt=Vo-gt (g=9.8m/s2≈10m/s2)
3.有用推论Vt2-Vo2=-2gs
4.上升最大高度Hm=Vo2/2g(抛出点算起)
5.往返时间t=2Vo/g (从抛出落回原位置的时间)
注:(1)全过程处理:是匀减速直线运动,以向上为正方向,加速度取负值;
(2)分段处理:向上为匀减速直线运动,向下为自由落体运动,具有对称性;
(3)上升与下落过程具有对称性,如在同点速度等值反向等。 最重要的 记住这些公式教科书中的推倒原理 然后 记住 每段的初始速度 和加速度 和 末速度 记住一个最简单的原理 然后把一道需要多次分解的题目 分解成几个最简单的基本题目 然后串在一起 你试试


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