物體在一條直線上運動,如果在相等的時間内速度的變化相等,這種運動就叫做勻變速直線運動。也可定義為:沿着一條直線,且加速度不變的運動,叫做勻變速直線運動。
【概念及公式】沿着一條直線,且加速度方向與速度方向平行的運動,叫做勻變速直線運動。如果物體的速度随着時間均勻減小,這個運動叫做勻減速直線運動。如果物體的速度随着時間均勻增加,這個運動叫做勻加速直線運動。
s(t)=1/2·at^2 v(0)t=【v(t)^2-v(0)^2】/(2a)={【v(t) v(0)】/2}*t
v(t)=v(0) at
其中a為加速度,v(0)為初速度,v(t)為t秒時的速度 s(t)為t秒時的位移 速度公式:v=v0 at
位移公式:x=v0t 1/2at²;
位移---速度公式:2ax=v2;-v02;
條件:物體作勻變速直線運動須同時符合下述兩條:
⑴受恒外力作用 ⑵合外力與初速度在同一直線上。
【規律】
瞬時速度與時間的關系:V1=V0 at
位移與時間的關系:s=V0t 1/2·at^2
瞬時速度與加速度、位移的關系:V^2-V0^2=2as
位移公式 X=Vot 1/2·at ^2=Vo·t(勻速直線運動)
位移公式推導:
⑴由于勻變速直線運動的速度是均勻變化的,故平均速度=(初速度 末速度)/2=中間時刻的瞬時速度
而勻變速直線運動的路程s=平均速度*時間,故s=[(v0 v)/2]·t
利用速度公式v=v0 at,得s=[(v0 v0 at)/2]·t=[v0 at/2]·t=v0·t 1/2·at^2
⑵利用微積分的基本定義可知,速度函數(關于時間)是位移函數的導數,而加速度函數是關于速度函數的導數,寫成式子就是ds/dt=v,dv/dt=a,d2s/dt2=a
于是v=∫adt=at v0,v0就是初速度,可以是任意的常數
進而有s=∫vdt=∫(at v0)dt=1/2at^2 v0·t C,(對于勻變速直線運動),顯然t=0時,s=0,故這個任意常數C=0,于是有
s=1/2·at^2 v0·t
這就是位移公式。
推論 V^2——Vo^2=2ax
平均速度=(初速度 末速度)/2=中間時刻的瞬時速度
△X=aT^2(△X代表相鄰相等時間段内位移差,T代表相鄰相等時間段的時間長度)
X為位移。
V為末速度
Vo為初速度
【初速度為零的勻變速直線運動的比例關系】⑴重要比例關系
由Vt=at,得Vt∝t。
由s=(at^2)/2,得s∝t^2,或t∝2√s。
由Vt^2=2as,得s∝Vt^2,或Vt∝√s。
⑵基本比例
①第1秒末、第2秒末、……、第n秒末的速度之比
V1:V2:V3……:Vn=1:2:3:……:n。
推導:aT1 : aT2 : aT3 : …… : aTn
②前1秒内、前2秒内、……、前n秒内的位移之比
s1:s2:s3:……sn=1:4:9……:n^2。
推導:1/2·a(T1)^2: 1/2·a(T2)^2: 1/2·a(T3)^2: …… : 1/2·a(Tn)^2
③第1個t内、第2個t内、……、第n個t内(相同時間内)的位移之比
xⅠ:xⅡ:xⅢ……:xn=1:3:5:……:(2n——1)。
推導:1/2·a(t)^2:1/2·a(2t)^2——1/2·a(t)^2:1/2·a(3t)^2——1/2·a(2t)^2
④通過前1s、前2s、前3s……、前ns的位移所需時間之比
t1:t2:……:tn=1:√2:√3……:√n。
推導:由s=1/2a(t)^2t1=√2s/at2=√4s/at3=√6s/a
⑤通過第1個s、第2個s、第3個s、……、第n個s(通過連續相等的位移)所需時間之比
tⅠ:tⅡ:tⅢ……tN=1:(√2——1):(√3-√2)……:(√n——√n——1)
推導:t1=√(2s/a)t2=√(2×2s/a)——√(2s/a)=√(2s/a)×(√2——1)t3=√(2×3s/a)——√(2×2s/a)=√(2s/a)×(√3——√2)…… 注⑵2=4⑶2=9
【分類】在勻變速直線運動中,如果物體的速度随着時間均勻增加,這個運動叫做勻加速直線運動;如果物體的速度随着時間均勻減小,這個運動叫做勻減速直線運動。
若速度方向與加速度方向同向(即同号),則是加速運動;若速度方向與加速度方向相反(即異号),則是減速運動
速度無變化(a=0時),若初速度等于瞬時速度,且速度不改變,不增加也不減少,則運動狀态為,勻速直線運動;若速度為0,則運動狀态為靜止。
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