勻速減速直線運動,終速度為零,其初速度不為零,所以不管是速度-時間關系,還是位移-時間關系變加速直線運動,還是速度-位移關系,都會包含v項。雖然只是多了一個項,但是卻會給我們的計算帶來很多麻煩,比如下面這個問題。
例子:一個物體以初速度 v = 4m/s 和加速度 a = 2m/s2 沿直線運動。求出物體在最后 1 秒內的位移。
一般解決方法包括四個步驟:
? 求出物體速度減小到零的時間t?。
? 根據位移-時間方程,求出速度減小到零時發生的位移 x?。
?利用位移-時間方程求出(t?-1)s 內發生的位移 x?。
?根據△x=x?-x?,計算物體在最后一秒的位移。
具體解決辦法我就不多說了,從上面的分析可以看出,這樣做很麻煩。
一個比較好的解決方案是,將最終速度為0的勻速減速直線運動對稱于加速度相同方向相反的勻速加速直線運動。為什么可以實現這種對稱呢?下面我們來簡單分析一下。
我擴展了最終速度為零的勻速減速直線運動的 vt 圖,并得到了下圖。
從圖中我們可以看出,在t0時刻,物體的速度減為零,然后黃線是物體做反方向勻速加速運動的圖形。在任意兩個關于t0對稱的時刻t?和t?,速度相等物理資源網,在t?~t0時刻和t0~t?時刻發生的位移相等。這就是最終速度為0的勻速減速直線運動與加速度相同的反方向勻速加速直線運動之間的對稱性。我們可以利用這種對稱性來簡化我們的相關問題。
當利用這種對稱性時,問題就變得容易解決得多。
這種對稱性也可以應用于物體沿斜面滑下然后滑到坡底的問題。
本題中,在斜面上同一位置A,物體通過位置A向上滑行的速度等于物體通過位置A向下滑行的速度變加速直線運動,從位置A到最高點的時間t1等于從最高點回到該位置的時間t1',從斜面底部到該位置的時間t2等于從該位置到斜面底部的時間t2'。
我們也可以利用這種對稱性來簡化垂直投影的問題。你可以自己思考一下這個問題。