勻變速直線運動三大規律總結,複習必看

2021-01-20 高考物理




如圖所示,物體的v-t圖像是一條平行於時間軸的直線,這表示物體的速度不隨時間變化,它是勻速運動。


如圖,由於v-t圖像是一條傾斜的直線,無論△t 選什麼區間,對應的速度v的變化量和時間t的變化量△t 的比都是定值。即物體的加速度保持不變,所以,物體在做加速度不變的運動。


沿著一條直線,且加速度保持不變的運動,叫做勻變速直線運動。


勻變速直線運動的v-t圖像是一條傾直的直線。


在勻變速直線運動中,物體的速度隨時間均勻增加,這個運動叫做勻加速直線運動。加速度a與速度v方向相同。


物體的速度隨時間均勻減小,這個運動叫做勻減速直線運動。加速度a與速度方向相反。



由於勻變速直線運動的v-t圖像是一條傾斜直線。我們把運動開始時刻到t時刻額時間間隔作為時間的變化量,而t時刻的速度v與開始時刻的速度v0 。之差就是速度的變化量。

△t= t-0

△v=v-v0

 所以          

v=v0+at



勻度直線運動的位移

它的位移和它的v-t圖像之間的關係

做勻速直線運動的物體在時間t內的位移x=vt。在它的v-t圖像中著色的矩形的面積剛好是vt。



對於勻變速直線運動,它的位移和它的v-t圖像有沒有類似的關係。


勻變速直線運動的位移

勻變速直線運動的v-t圖像

在v-t圖像中 把所用時間t分割為非常多的小段,如圖,當這些小矩形的寬足夠小時,可以用這些小矩形的面積之和代表物體運動的位移。


那麼途中紫色梯形的面積

把線條換成各自對應的物理量,則

又因為v=v0+at 代入上式

當初速度v0=0時,上式為


用圖像表示位移

小車沿平直的公路作直線運動。下圖表示它從出發點的位移隨時間變化的情況。

從圖像可以看出,0到t1這段時間,小車位移不斷增加,並且斜率為一定值,說明小車在做勻速直線運動。在t1和t2之間,小車的位移不變,說明小車是靜止的。



勻變速直線運動位移與速度的關係


勻變速直線運動問題中三個基本公式的選擇



應用:三個基本公式及推論,一共四個公式,共涉及五個物理量( v0、 v、t、a、x)。只要知道三個量,就可以求其他兩個量。


勻變速直線運動兩個特殊點的速度

 ①時間中點的瞬時速度

②位移中點的瞬時速度

    


比較大小——公式法

所以中間時刻瞬時速度總小於中間位移瞬時速度



1.如圖示A,B兩個質點做直線運動的x-t圖像,下面說法正確的是()

A 在運動過程中A質點比B質點快

B 當t1=t2時,兩隻點相遇

C 當t=t1時,兩隻點的速度相等

D 當t=t1時,A,B兩質點的加速度都大於零


A B 

有x-t圖像可知質點A,B做勻速直線運動,且Va>Vb,計時時,B在A的前方。在t=t1時,A,B兩的位移相等,說明AB兩質點相遇,t1後質點A超越質點B


2. 如圖所示為上、下兩端相距L=5m、傾角α=30°、始終以v=3m/s的速率順時針轉動的傳送帶(傳送帶始終繃緊).將一物體放在傳送帶的上端由靜止釋放滑下,經過t=2s到達下端.重力加速度g取10m/s2,求:



(1)傳送帶與物體間的動摩擦因數多大?


(2)如果將傳送帶逆時針轉動,速率至少多大時,物體從傳送帶上端由靜止釋放能最快地到達下端?


(1)傳送帶順時針轉動,物塊下滑時受到的向上的滑動摩擦力,根據運動學基本公式及牛頓第二定律列式即可求解動摩擦因數;


(2)如果傳送帶逆時針轉動,要使物體從傳 送帶上端由靜止釋放能最快地到達下端,則需 要物體有沿傳送帶向下的最大加速度即所受摩擦力沿傳送帶向下,根據牛頓第二定律求出最大加速度,再根據勻加速運動位移速度公式求解.

解析


(1)傳送帶順時針轉動,有題意得:


L=

解得:a=2.5m/s2

根據牛頓第二定律得:

mgsinα-μmgcosα=ma


解得:μ=


(2)如果傳送帶逆時針轉動,要使物體從傳送帶上端由靜止釋放能最快地到達下端,則需要物體有沿傳送帶向下的最大加速度即所受摩擦力沿傳送帶向下,設此時傳送帶速度為vm,物體加速度為a'.


由牛頓第二定律得 

mgsinα+Ff=ma′


(2)如果傳送帶逆時針轉動,要使物體從傳送帶上端由靜止釋放能最快地到達下端,則需要物體有沿傳送帶向下的最大加速度即所受摩擦力沿傳送帶向下,設此時傳送帶速度為vm,物體加速度為a'.


由牛頓第二定律得 mgsinα+Ff=ma′

而Ff=μmgcosα                


根據位移速度公式得:vm2=2La'


解得:vm=8.66m/s


答:

(1)傳送帶與物體間的動摩擦因數為0.29;

(2)如果將傳送帶逆時針轉動,速率至少8.66m/s時,物體從傳送帶上端由靜止釋放能最快地到達下端.



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