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24匀变速直线运动位移与速度的关系
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2.4 匀变速直线运动的位移与速度的关系
引出问题: 12m/s的速度行驶的汽车刹车后做匀减速运动,加速度的大小是6.0m/s2,求刹车后还要前进多远?(或书P44-4,比较引出推论)
一、推导位移速度公式:
我们知道了匀变速运动的速度和位移公式,从vt=v0+at,x=v0t+1/2at2这两个基本公式入手,我们就可以推导出一个非常有用的公式:由vt=v0+at 得到? t=(vt-v0)/a,代入x=v0t+1/2at2中,化简后得到vt2-v02=2ax,在匀加速运动中,a取正值;在匀减速运动中a取负值。这个公式中消去了时间t,直接表明了初速度、末速度、加速度和位移之间的关系,
例1:一做匀加速直线运动的物体,速度从V增加到2V通过的位移为X,则它的速度从2V增加到4V过程中通过的位移是多少?(前后两阶段分别用位移速度公式列方程相比即得)
二、位移中点与时间中点的瞬时速度
已知一物体做匀加速直线运动,在某段位移的起点A处速度为v0,在这段位移的终点B处速度为V,求物体运动到这段位移中点位置处的速度。
V
B
VX/2
中点
V0
A
分析:可将物体的运动看作是两个阶段的匀加速运动,已知两个物理量及位移相等,但加速度、时间及位移大小均未知。
解:前半段:
后半段:
故将上两式相减得:
试证明:不论物体做匀加速运动还是匀减速运动,位移中点的速度均大于时间中点的速度,
即:
证明(图象法):
物体做匀加速运动,V—t图如图1,物体做匀减速运动,V—t图如图2。
V
V
t
t
小结;
1、速度公式:vt=v0+at,当v0=0时,vt=at
2、位移公式:X=v0t+1/2at2,当v0=0时,X=1/2at2
3、速度位移公式:vt2-v02=2aX,当v0=0时,vt2=2aX
4、运动学公式中只涉及五个物理量,已知其中任意三个量,便可求得另外两个物理量——“知三解二”
5、解题步骤:
(1)分析运动过程,画出运动过程示意图
(2)设定正方向,确定各物理量的正负号:“设初速度方向为正方向,已知V0=?,a=?,,,”
(3)列方程求解:先写出原始公式???再写出导出公式:“由公式…得…”
注意单位、速度和加速度的方向,即公式中的正负号。
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