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匀变速直线运动

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匀变速直线运动定义

匀变速直线运动是高中物理最基本,同时也是考察做多的一种运动形式。

物体在一条直线上运动,如果在相等的时间内速度的变化量相等,这种运动就叫做匀变速直线运动。

也可定义为:沿着一条直线,且加速度不变的运动,叫做匀变速直线运动。

匀变速直线运动图像

在匀变速直线运动中,如果物体的速度随着时间均匀增加,这个运动叫做匀加速直线运动;对应着加速度与速度方向相同。

如果物体的速度随着时间均匀减小,这个运动叫做匀减速直线运动;对应着加速度与速度方向相反。

 

做匀变速直线运动的前提条件

物体到底在满足什么前提下才能做匀变速直线运动呢?

这个前提条件,主要是对比曲线运动的前提条件来说的。物体作匀变速直线运动须同时符合下述两条:

1,受恒外力作用(保证加速度方向大小不变);

2,合外力与初速度在同一直线上(保证物体运动方向不变)。

当合外力的方向与物体运动方向一致时,为匀加速直线运动;当合外力方向与物体运动方向相反时,为匀减速直线运动。

匀变速直线运动的公式总结

匀变速直线运动有四个最基本公式,分别如下:

(1)匀变速直线运动速度与时间的关系公式

vt=v0+at

(2)匀变速直线运动位移与时间的关系公式

x=v0t+1/2at²

(3)匀变速直线运动位移与速度的关系公式

vt²-v0²=2ax

(4)位移与平均速度的关系公式

x=(vt+v0)·t/2

位移与速度

匀变速直线运动公式使用与选择

一般来说,题目中含有t的时候,优先考虑的是第一个、第二个方程。

题目没有时间t时,优先考虑的是第三个方程(位移和速度关系)。

从上述的四个公式中不难看出,研究匀变速直线运动主要是研究五个物理量:s、t、a、v0、vt,这五个物理量中只有三个是独立的,可以任意选定。

只要其中三个物理量确定之后,另外两个就唯一确定了。

每个公式中只有其中的四个物理量,当已知某三个而要求另一个时,往往选定一个公式就可以了。

如果两个匀变速直线运动有三个物理量对应相等,那么另外的两个物理量也一定对应相等。例如:在忽略空气阻力的条件下,竖直上抛物体的上升、回落过程对照:最小速度、加速度大小、位移大小相同,因此经历时间和最大速度大小一定相同。

以上五个物理量中,除时间t外,s、v0、vt、a这四个量都是矢量。

一般做题的过程中选定v0的方向为正方向,以t=0时刻的位移为零,这时s、vt和a的正负就都有了确定的物理意义。当然,这是王尚个人的意见,有的老师喜欢规定a的方向为正方向,这也是可以的。正方向的规定并不严格,但是我们在运用上述四个公式的时候,必须带入矢量进行运算,否则就很容易导致计算错误。

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匀变速直线运动中几个常用的推论

在打点计时器及其纸带数据处理的实验中,我们用公式Δs=aT²来求加速度。

这说明任意相邻相等时间内的位移之差相等。这个结论可以推广位:sm-sn=(m-n)aT²;

打点计时器计算加速度的实验

某段时间的中间时刻的即时速度等于该段时间内的平均速度,这个问题也总是出现在打点计时器的实验题中,大家要注意。

提醒大家的是,某段位移的中间位置的即时速度不小于该段位移内的平均速度。

打点计时器和纸带求解加速度的实验物理网页做了详细的解析。

推荐查看:http://gaozhongwuli.com/zongjie/b1/36.html

匀变速直线运动特例:自由落体运动

自由落体运动是一种常见且常考的运动模式,是一种特殊的匀变速直线运动。这种运动的特点是初速度为零,加速度为g的运动模式。

地球表面附近的上空可看作是恒定的重力场.如不考虑大气阻力,在该区域内的自由落体运动是匀加速直线运动.其加速度恒等于重力加速度g。

虽然地球的引力和物体到地球中心距离的平方成反比,但地球的半径远大于自由落体所经过的路程,所以引力在地面附近可看作是不变的,自由落体的加速度即是一个不变的常量.

自由落体运动,是初速为零的匀加速直线运动。

具体内容我们物理网也做了详细的解析,推荐查看

http://gaozhongwuli.com/zongjie/b1/25.html

初速度为零的匀变速直线运动规律

前1秒、前2秒、前3秒……内的位移之比为1∶4∶9∶……

第1个t内、第2个t内、……、第n个t内(相同时间内)的位移之比 1:3:5:……:(2n-1)。

通过第1个s、第2个s、第3个s、……、第n个s(通过连续相等的位移)所需时间之比t1:t2:……:tn=1:√2:√3……:√n。

对末速为零的匀变速直线运动,同样也可以类比运用这些规律。

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高中物理二十大必考点解析http://gaozhongwuli.com/zongjie/kaodian/32195.html

作者:苏阳;校审和修改:徐宏兵;小安;崔强;刘源;王尚;赵武。

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