匀变速直线运动的四个运动规律是如何推导来的? 匀变速直线运动规律,第四个,相同位移的时间比是怎么来的?怎么...

www.zhiqu.org     时间: 2024-05-18
匀变速直线运动规律的应用(一)匀变速直线运动规律的第三个关系式1、考察前面已学的公式,vt=v0+at, s=v0t+(1/2)at2,两个公式共包含vt、v0、a、t、s五个物理量,而每个公式只有四个物理量,而且都是时间t的函数式,如果将这两个关系式联立,并消去t,会得出怎样的结果?(学生推导)结果是 vt2-v02=2as这个关系式也是四个物理量,但不含时间t,它就是匀变速直线运动规律的第三个关系式,当要解决的问题不涉及时间t时,用这个式子求解比较方便.2、 例题:教材第34页例题1.(学生阅读)学生叙述:已知枪弹在枪筒中作匀加速直线运动,筒长s=0.64m,a=5×105m/s2,隐含条件v0=0,求枪弹射出枪口时的速度,即末速度vt.此问题不涉及时间t,显然由vt2-v02=2as,可以得出vt=√2as,代入数据解得vt=800m/s.(二)讨论:教材第34页(思考与讨论)问题:匀变速直线运动规律的三个公式vt=v0+ats=v0t+at2/2)vt2-v02=2as共包含5个物理量,如果已知其中3个物理量,求解其余2个未知量时,怎么办?列出其中2个关系式,然后联立求解.问题2.如果物体的初速为零,匀变速运动的公式,又是怎样的?显然有 vt=at s=(1/2)at2 vt2=2as例题2:教材第34页例题2,(学生阅读,然后分析题意,评讲)评讲:物理情景:人在山坡上自上而下滑雪,将此运动理想化为匀加速直线运动.已知条件:v0=1.8m/s,t=5.0m/s,s=85m,求解:运动时间t.解:教材给出了联立方程消去加速度a求时间t的办法,作为另一种简洁方法,即利用平均速度公式求解往往被忽视,其实运用起来十分方便.由s= v- t=(v0+vt)/2·t ,得到t=2s/(v0+vt),代入数据,解得 t=25s.(三)匀变速直线运动的若干特殊规律1、任意两个连续相等的时间间隔T内的位移之差是一个恒量,即s2-s1=s3-s2…=Δs=aT22、在一段时间t内,中间时刻的瞬时速度v等于这段时间的平均速度,即v=v- AB=sAB/t=(vA+vB)/2式中sAB为这段时间内的位移,vA、vB分别为这段时间初、末时刻的瞬时速度.初速为零的匀加速运动有如下特征(1)从运动开始计时起,在连续相等的各段时间内通过的位移之比为s1:s2:s3:…:sn=1:3:5:…:(2n-1)(n=1、2、3…)(2)从运动开始计时起,时间t内,2t内,3t内…Nt内通过的位移之比为sⅠ:sⅡ:sⅢ:…:sN=12:22:32:…:N2(3)从运动开始计时起,通过连续的等大位移所用的时间之比为t1:t2:t3:…:tn=(√1-0):(√2-√1):(√3 - √2):…(√n-√n-1)

匀变速直线运动规律推论及推论过程~

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
v^2-v0^2=2ax
x=v0t+1/2at^2
如果是匀减速直线运动位移公式
v^2-v0^2=-2ax
x=v0t-1/2at^2
计算出的结果一定是正值,不会是负值
如果是负值的话,是在代入时间时,没有注意到给定的时间,超过了物体减速运动的时间。
需要注意的是对减速运动给定时间,不要直接使用要求出停止运动时间,小于它可用,大于就不能用了。


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