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本節我們講解勻加速直線運動公式的三個推論,第一個推論是計算中間時刻的速度;第二個推論是計算中間位移時的速度;第三個推論是我們經常用差分法計算的一個公式。
第三個公式不太好理解,因為不知道什么時候用。它是物體在勻加速直線運動中,在相同時間內位移的差值。比如,第一個位移取t,第二個位移也取t。只是在這種情況下,第二個位移減去第一個位移就是delta x(x2-x1=Δx=at2)。就像我們圖中的例子,Δx=x2-x1=x3-x2=at2。
三個推論
例如:一個質點在外力作用下,沿直線勻速運動,從某一時刻開始計時,第一秒該質點的位移為2米,第五秒時該質點的位移為5.2米。
求:粒子的加速度是多??少?第 6 秒的平均速度是多少?
好,我們來看看這個問題。我們將使用兩種方法來計算它。
問題 1:
方法一:如果要算加速度,是不是應該等于vt減v0除以t?其中vt和v0是瞬時速度,根據題目中的條件,能不能得到兩個瞬時速度呢?是的,第一秒的位移是2米,那么第一秒的平均速度是不是就是2米/秒?顯然這不是瞬時速度,但它等于第一秒中間的速度v0.5。所以v0.5=2m/s,也就是瞬時速度。同理,第五秒的平均速度就是4.5秒的瞬時速度,所以v4.5=5.2m/s,通過這個可以算出加速度,得到:a=0.8m/s2。
方法二:我們可以求出第1秒的位移和第5秒的位移,這兩個時間段都是1秒,我們可以對同一個時間段用第三個推論,如果用第三個推論,第1秒是x1,第5秒是x5,可以用x5-x1=(5-1)at2,同樣可以算出加速度,就是:a=0.8m/s2。
問題2:
需要計算的是6秒內的平均速度。
方法一:中間時刻的速度等于平均速度變加速直線運動,第6秒的平均速度等于5.5秒的瞬時速度v5.5,計算公式為v5.5=v4.5+at,v6=6m/s。
方法二:平均速度=位移除以時間。第6秒的位移是多少?x6-x5=at2,所以第6秒的位移x6=6m。這個也可以算出來,第6秒的平均速度就是6米/秒。
總結:從這些推論,我們用勻速直線運動公式的時候,里面的速度幾乎都是瞬時速度,所以要用“中間時刻的速度等于平均速度”這個橋段,平均速度很好算,對應的瞬時速度就出來了,然后就可以用我們勻速直線運動公式來算了。
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