1、逆向思維法
例1 小車制動后做勻減速直線運動,加速度為2m/s2。 如果剎車前的速度為20m/s,剎車后可以滑行多遠?
分析汽車制動后減速運動的逆運動:初速度為零,最終速度為
,加速度為
勻加速直線運動,所以剎車后小車的位移
2.平均速度法
在變速直線運動中,平均速度定義為
在勻速直線運動中,由于速度是均勻變化的勻加速直線運動,因此t時間內物體的平均速度也等于這段時間的初速度。
和終端速度
的平均值,即物體在時間t中間時刻的瞬時速度,即
如果把這兩個推論結合起來,有些問題就能更方便地解決。
例2 某城市規定市區車輛行駛速度不能超過40km/h。 一輛汽車遇到情況突然剎車,經過時間t=1.5s后停了下來。 實測路面剎車痕跡為S=9m。 這車違法嗎?
解析地講,小車的運動視為勻減速直線運動,制動前小車的速度為
物理資源網,和
,由此我們有
解決方案必須
該車可被判定為違法。
例3 一輛汽車在筆直的道路上以勻速直線行駛。 道路旁邊每隔15m放置一個路標,如圖1所示。當汽車經過兩個相鄰的路標A和B時,使用
,用于通過路標 B 和 C。
,求汽車經過 A、B、C 三個路標時的速度。
圖1
分析以恒定速度直線行駛的汽車。 根據平均速度的定義,汽車經過AB段和BC段的平均速度分別為
AB段平均速度
等于從A點開始
終點瞬時速度,BC段平均速度
等于從A點開始
最終的瞬時速度,所以汽車的加速度
假設小車經過A、B、C的速度分別為
。
根據速度公式,我們有
代入數據并計算
3、比率法
對于初速度為零的勻加速直線運動,利用勻變速運動的基本公式可以推導出:
綜上所述:
1、連續等時間結束時的瞬時速度比
2. ts、2ts、3ts...nts內的位移比率
3、連續相等時間段內的位移比
4、連續等位移所需時間比
在處理初速度為零的勻加速直線運動時,首先考慮使用上述比例關系來求解問題,這樣可以省去很多繁瑣的推導或計算。
例4:行駛中的汽車制動后均勻減速滑行,3.5秒后停止。 制動開始后1s、2s、3s內經過的位移之比是多少?
分析如圖2所示,小車從起點O開始制動,1s末到達A,2s末到達B,3s末到達C,停在D。相反過程該運動的過程可以看作是初速度為零的勻加速直線運動,如圖3所示。將3.5s分為7個時間間隔,每個時間間隔長度為0.5s。 那么,逆過程中從D開始的連續7個0.5s內的位移比例為1:3:5:7:9:11:13。因此圖3中
.汽車從0開始經過1s、2s、3s的位移即為圖2中的位移
,所以
24:
40:48=3:5:6
4.逐差法
利用基本規則可推導出:勻速直線運動物體(假設加速度為a)在連續等時間間隔內的位移差T △S=
實施例5 沿勻加速直線運動的質點在兩個連續的相等時間間隔內的位移分別為24m和64m。 每次時間間隔為4s。 求粒子的初速度和加速度。
如果分析問題中出現等時間間隔,應優先使用△S=
解決。 根據問題勻加速直線運動,假設△S=
由此我們可以得到粒子的加速度
然后基于
替換之前的位移
的價值
5、圖像法
運動學中常用的兩種圖像是St圖像和vt圖像。 在理解圖像物理意義的基礎上,利用圖像分析解決相關問題,特別是往復運動問題、證明問題、定性分析等,顯示出獨特的優勢。 解決問題既直觀又方便。
例6 汽車從A點靜止出發,沿著筆直的高速公路行駛到B點。汽車首先加速
做勻加速運動,再做勻加速運動,最后加速
作勻速減速運動,正好停在B點。已知A、B點的距離為S,求小車從A點行駛到B點的最短時間t和運行過程中的最高速度。
?
分析問題的含義,得出汽車在不同時間長度內勻速行駛的結論。
圖片,如圖4所示。不同圖形與橫軸圍成的面積等于A、B之間的距離S。從圖中可以看出,小車勻速行駛的距離越長,行駛的距離就越長。從 A 點到達 B 點所需時間。因此,汽車先加速,然后減速。 當中間沒有勻速運動時,行駛時間最短。假設小車勻加速時間為
,則勻減速運動的時間為
.然后有
解決方案必須
圖4
圖4中三角形面積的物理意義為
由此可以理解
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