當(dāng)一輛汽車以速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng),那么我們?nèi)绾吻蟪鲈跁r(shí)間t內(nèi)這輛汽車的位移?你能想出幾種辦法?
2.圖像法:在勻速直線運(yùn)動(dòng)的v – t 圖線中可以用圖線與時(shí)間軸所圍的矩形“面積”表示位移。
若當(dāng)兩輛汽車以相同的速度大小v=3m/s,不同方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),那么它們的v-t圖像如何畫?此時(shí)各自圖線與t軸所圍面積的含義如何描述?
(1)面積為正,表示位移的方向?yàn)檎较颍?br/>(2)面積為負(fù),表示位移的方向?yàn)樨?fù)方向;
當(dāng)一輛汽車在不同的時(shí)間段,以不同的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng),那么我們?nèi)绾吻蟪鲈跁r(shí)間t內(nèi)這輛汽車的位移?
x2=v2(t2-t1)
x3=v3(t3-t2)
x3=x1+x2+x1
做勻變速直線的物體,在時(shí)間t內(nèi)的位移與時(shí)間會(huì)有怎樣的關(guān)系?圖線與時(shí)間軸所圍圖形的“面積”的含義又是什么?
以上表格中的數(shù)據(jù)是“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”記錄的,表中的“速度v”是某個(gè)同學(xué)得到的小車在0,1,2,……,5幾個(gè)位置的瞬時(shí)速度,但原始紙帶沒(méi)有保存。
(2)你能不能根據(jù)表中的數(shù)據(jù),用最簡(jiǎn)便的方法估算實(shí)驗(yàn)中小車從位置0到位置5的位移?
(1)瞬時(shí)速度可以用某一極短時(shí)間內(nèi)的平均速度來(lái)粗略的表示,那么某一時(shí)刻瞬時(shí)速度是否可以用來(lái)粗略表示這一時(shí)刻附近的、極短時(shí)間內(nèi)的平均速度?
(3)用以下方法,是否可以? 是否存在誤差? x=0.38×0.1+0.63×0.1+0.88×0.1+1.11×0.1+1.38×0.1=…
(4)如果要提高小車位移估算的精確程度,你認(rèn)為怎樣做才能比較好的減小誤差?
微元法:在處理復(fù)雜的變化量問(wèn)題時(shí),常常先把整個(gè)區(qū)間化為若干小區(qū)間,認(rèn)為每一小區(qū)間內(nèi)研究的量不變,再求和。這是物理學(xué)中常用的一種方法。
魏晉時(shí)的數(shù)學(xué)家劉徽首創(chuàng)了“割圓術(shù)”,請(qǐng)同學(xué)們觀察右面兩個(gè)圖并體會(huì)哪一個(gè)正多邊形更接近圓的周長(zhǎng)和面積。
一、勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移
開(kāi)始時(shí)(0時(shí)刻)物體位于坐標(biāo)原點(diǎn),所以在t時(shí)刻位移的大小等于該時(shí)刻物體的位置坐標(biāo)x。如果計(jì)時(shí)開(kāi)始時(shí)物體位于坐標(biāo)為x0的位置,那么在t時(shí)刻位移的大小就是x-x0,上面的公式就應(yīng)該寫為
(2)如果物體在做勻減速運(yùn)動(dòng),在使用上式分析問(wèn)題時(shí),需要注意什么?
(3)如果物體運(yùn)動(dòng)的初速度為0,做勻加速運(yùn)動(dòng),它的v-t圖像是什么樣的?那么此時(shí)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間的關(guān)系式是什么?
若以初速度方向?yàn)檎较?,則加速度a代入數(shù)據(jù)時(shí)要用負(fù)值。
2.對(duì)位移公式的理解:
(1)只適用于勻變速直線運(yùn)動(dòng);
(2)因?yàn)棣?、α、x均為矢量,使用公式時(shí)應(yīng)先規(guī)定正方向。 (一般以υ0的方向?yàn)檎较颍?br/>(2)我們研究的是直線運(yùn)動(dòng),為什么你畫出來(lái)的x-t圖像不是直線呢?
【例題1】航空母艦的艦載機(jī)既要在航母上起飛,也要在航母上降落。(1)某艦載機(jī)起飛時(shí),采用彈射裝置使飛機(jī)獲得10 m/s的速度后,由機(jī)上發(fā)動(dòng)機(jī)使飛機(jī)獲得25 m/s2 的加速度在航母跑道上勻加速前進(jìn),2.4 s后離艦升空。飛機(jī)勻加速滑行的距離是多少?(2)飛機(jī)在航母上降落時(shí),需用阻攔索使飛機(jī)迅速停下來(lái)。若某次飛機(jī)著艦時(shí)的速度為80 m/s,飛機(jī)鉤住阻攔索后經(jīng)過(guò)2.5 s 停下來(lái)。將這段運(yùn)動(dòng)視為勻減速直線運(yùn)動(dòng),此過(guò)程中飛機(jī)加速度的大小及滑行的距離各是多少?
加速度為負(fù)值表示方向與初速度方向相反。
再根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間的關(guān)系式,有
飛機(jī)起飛時(shí)滑行距離為96 m。著艦過(guò)程中加速度的大小為32 m/s2 ,滑行距離為100 m。
我們已經(jīng)知道勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間存在定量關(guān)系,速度與時(shí)間也存在定量關(guān)系,那么速度與位移有什么定量關(guān)系呢?
(2)因?yàn)関、υ0、α、x均為矢量,使用公式時(shí)應(yīng)先規(guī)定正方向。 (一般以υ0的方向?yàn)檎较颍?br/>3.v2-x圖像和x-v2圖像
【例題2】動(dòng)車鐵軌旁兩相鄰里程碑之間的距離是1 km。某同學(xué)乘坐動(dòng)車時(shí),通過(guò)觀察里程碑和車廂內(nèi)電子屏上顯示的動(dòng)車速度來(lái)估算動(dòng)車減速進(jìn)站時(shí)的加速度大小。當(dāng)他身邊的窗戶經(jīng)過(guò)某一里程碑時(shí)屏幕顯示的動(dòng)車速度是126 km/h如圖所示。動(dòng)車又前進(jìn)了3個(gè)里程碑時(shí),速度變?yōu)?4 km/h。把動(dòng)車進(jìn)站過(guò)程視為勻減速直線運(yùn)動(dòng),那么動(dòng)車進(jìn)站的加速度是多少?它還要行駛多遠(yuǎn)才能停下來(lái)?
解: 沿動(dòng)車運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较蚪⒁痪S坐標(biāo)系。把動(dòng)車通過(guò)3000m 的運(yùn)動(dòng)稱為前一過(guò)程,之后到停下來(lái)稱為后一過(guò)程。 設(shè)在前一過(guò)程中的末位置為 M 點(diǎn)。初速度 v0 =126 km/h=35 m/s,末速度vM=54 km/h=15 m/s,位移 x1 = 3000m。對(duì)前一過(guò)程,根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度與位移的關(guān)系式,有:
對(duì)后一過(guò)程,末速度 v=0,初速度 vM = 15 m/s。由 v2 = vM2 + 2ax2 ,有動(dòng)車進(jìn)站的加速度大小為 0.167 m/s2 ,方向與動(dòng)車運(yùn)動(dòng)方向相反;還要行駛 674 m才能停下來(lái)。
1.一物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法中正確的是( ?。〢.物體的末速度一定與時(shí)間成正比B.物體的位移一定與時(shí)間的二次方成正比C.物體的速度在一定時(shí)間內(nèi)發(fā)生的變化與這段時(shí)間成正比D.若為勻加速直線運(yùn)動(dòng),速度和位移都隨時(shí)間增加;若為勻減速直線運(yùn)動(dòng),速度和位移都隨時(shí)間減小
2.如圖所示為甲、乙兩物體運(yùn)動(dòng)的位移-時(shí)間圖像,在內(nèi)0-30s,下列說(shuō)法正確的是( ?。〢.甲沿曲線運(yùn)動(dòng),乙沿直線運(yùn)動(dòng)B.兩物體運(yùn)動(dòng)路程均為30 mC.乙物體運(yùn)動(dòng)位移大小為450 mD.兩物體的平均速度大小均為1 m/s
4.一輛汽車在平直公路上做剎車實(shí)驗(yàn),若從t=0(剎車開(kāi)始)時(shí)刻起汽車在運(yùn)動(dòng)過(guò)程的位移s與速度的平方v2的關(guān)系如圖所示,下列說(shuō)法正確的是( ?。〢.剎車過(guò)程汽車加速度大小為5m/s2B.剎車過(guò)程持續(xù)的時(shí)間為5sC.剎車過(guò)程經(jīng)過(guò)3s的位移為7.5mD.t=0時(shí)刻的速度為10m/s

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