利用極限法求解瞬時速度

2021-03-01 沐沐物理

例:有一身高為1.70m的田徑運動員正在進行100m短跑比賽,在終點處,有一站在跑道終點旁邊的攝影記者用照相機給他拍攝衝刺動作,攝影記者使用的照相機的光圈(控制進光量的多少)是16,快門(曝光時間)是(1/60)s,得到照片後測得照片中人的高度為1.7×10-2m,胸前號碼布上模糊部分的寬度是2×10-3m,由以上數據可以知道運動員衝刺時(1/60)s內的位移是________;衝刺時的速度大小是________.

解析:此題是求衝刺時的速度,速度可能在變化,但在這一很短的時間內,速度變化不大,我們可以利用極限的思想,認為速度近似不變,利用該段的平均速度來代替為瞬時的速度大小。

此題運動員實際身高與照片上的身高的比值是100∶1,由胸前號碼布上模糊部分的寬度是2×10-3m可以判斷運動員在t=(1/60)s內運動的位移為x=0.2 m,所以衝刺速度為v=x/t=12 m/s.

  總結:

(1)平均速度的大小與瞬時速度的大小無必然關係,平均速度大的物體,其瞬時速度不一定大;平均速度為零的物體,其瞬時速度可能很大。在勻速直線運動中,物體的平均速度等於瞬時速度,而在其他運動中,物體的平均速度一般不等於其瞬時速度.

(2)用極限法求瞬時速度

由平均速度公式v=Δx/Δt可知,當Δx、Δt都非常小,趨向於0時,這時的平均速度就可認為是某一時刻或某一位置的瞬時速度。測出物體在微小時間Δt內發生的微小位移Δx,然後可由v=Δx/Δt求出物體在該位置的瞬時速度,這樣瞬時速度的測量便可轉化成為微小時間Δt和微小位移Δx的測量。

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