Part1運動學基本概念
機械運動物體的位置隨時間的變化。
熱學研究機械運動的數學學分支。
參考系研究物體運動情況時,選作參考的假定靜止的物體或物體系統。
座標系拿來定量描述物體位置的座標系包括直線座標系、平面直角座標系、空間直角座標系等。
質點在研究的問題中,物體的大小和形狀可以忽視不計時,可以將物體看成具有質量的點。
理想化模型捉住問題主要方面,忽視問題次要方面,把研究對象簡化成的模型。
位置物體相對參考系的方位。
座標用座標系定量描述的物體的位置。
位移起點指向終點的有向線段。在直線座標系中,用表示物體的起點,用表示物體的終點,則物體的位移可以表示為:
時刻某剎那間,對應時間軸上的點。
時間間隔簡稱時間,對應時間軸上的線段。
速率位移與時間的比值,物體運動快慢程度的數學量。
平均速率位移與時間的比值,方向與位移相同瞬時速度公式,即
瞬時速率簡稱速率,平均速率的定義基礎上,取時間無限短所獲得的值,方向為運動方向,即
瞬時速度簡稱速度,瞬時速率的大小。
平均速度路程與時間的比值,也是速度對時間的平均值。
加速度速率變化量與時間的比值瞬時速度公式,即速率變化率,方向與速率變化量一致,即
變化量化學量的末值與終值的差,反映變化的多少,即
變化率變化量與時間的比值,反映變化的快慢程度,即
標量只有大小,沒有方向的數學量,如路程、時間、質量等。
矢量既有大小,又有方向的數學量,如位移、速度、加速度等。
Part2勻變速直線運動公式體系
1.基本公式和基本結論
2.其它結論
3.初速率為零的兩個比列
連續相等時間的位移比
連續相等位移的時間比
4.打點計時器用到的公式
求瞬時速率
求加速度
Part3勻變速直線運動的圖象
1.位移-時間圖象
位移-時間圖象實際上應當稱為位置-時間圖象,即物體位置隨時間變化的圖象。假如我們定義“位移”為“相對于座標原點的位移”,那也可以稱之為位移-時間圖象,但這樣很容易形成歧義。但考慮到歷史緣由(照料奶奶),我們還稱之為位移-時間圖象。位移-時間圖象簡稱位移圖像,或圖象、圖像。
圖象中的點表示某時刻(橫座標)物體的位置(縱座標)。圖象中的斜率表示速率,割線的斜率表示平均速率,切線的斜率表示瞬時速率。圖象中兩條線的交點表示兩個物體在某時刻處于同一位置(追及或相遇)。第一象限內的圖線表示物體在座標為正的位置,第四靈限內圖線表示物體在座標為負的位置。圖象中斜向下表示物體速率方向為正,斜向上表示物體速率為負。傾斜程度反應速率的大小,即斜率的絕對值越大,物體的速率越大。平行縱軸的圖線表示物體靜止,傾斜直線表示物體做勻速直線運動,拋物線()表示物體做勻變速直線運動。圖象中只能描述物體做直線運動。
2.速率-時間圖象
速率-時間圖象是物體的速率隨時間變化的圖象,簡稱速率圖象,或圖象。
圖象中的點表示某時刻(橫座標)物體的速率(縱座標)。圖象的斜率表示加速度,割線的斜率表示平均加速度,切線的斜率表示瞬時加速度。圖象中兩條線的交點表示兩個物體在某時刻速率相等。第一象限內的圖線表示物體在速率為正方向,第四靈限內圖線表示物體在速率為負方向。圖像中斜向下表示物體加速度方向為正,斜向上表示物體加速度為負。傾斜程度反應加速度的大小,即斜率的絕對值越大,物體的加速度越大。平行縱軸的圖線表示物體勻速直線運動,傾斜直線表示物體做勻變速直線運動。圖象中只能描述物體做直線運動。圖線與橫座標所圍面積表示物體在這段時間內的位移,其中第一象限內的面積為正方向位移,第四靈限內的面積為負方向的位移,求總位移時須要代入正負號進行估算。
3.其它圖象
考試中就會出現圖象、圖像等,對于那些圖象,我們首先要做的,是將圖象對應的函數表達式寫下來,之后進行恒等變換,轉化為運動學公式的方式,進而確定其運動類型、運動數據(如初速率、加速度等),最后再依照選項所提問題進行求解。
Part4勻變速直線運動規律的應用
1.自由落體運動
自由落體運動指的是物體在僅受重力的情況下,從靜止開始的運動。
自由落體定理自由落體運動是初速率為零的勻加速直線運動,所有物體做自由落體運動的加速度都相等,這個加速度稱為自由落體加速度,或重力加速度,符號。
月球上通常做近似估算時,取。考慮月球自轉的影響,經度越高的地方重力加速度越大。
自由落體運動常用公式:
僅受重力作用下豎直向下拋出的物體所做的運動稱為豎直上拋運動,其加速度恒為。前半段向下運動為減速至零的勻減速運動,后半段向上運動為自由落體運動,兩段運動具有對稱性,如相同高度的速率等大反向、相同高度差(起點終點交換)的時間相等。
2.交通安全問題
車輛遇見前方出現意外的時侯,須要一定的反應時間,就能開始制動做減速運動。在簡化估算的時侯,我們覺得車輛經歷一段勻速直線運動(反應時間內)和一段勻減速直線運動(制動時間內),車輛的停車距離等于反應距離加制動距離,即
在解決這類問題的時侯,需提防命題人故意挖坑,要考慮制動會停,如停下的車輛,命題人非要問你經過車輛通過的位移。
3.追及相遇問題
追及相遇問題的種類好多,把握一種類型以后,其它類型通常也都能類似地剖析,下邊以減速追勻速為例。
題目前車以速率勻速行駛,后車在相距前車時,速率為,此時后車開始做加速度大小為的勻減速直線運動。問:兩車是否會發生碰撞?
方式一:化學法當兩車速率相等時,假若尚未發生碰撞,則以后也不會發生碰撞,此時兩車距離近來。假如兩車會發生碰撞,必然在速率相等前發生。設經過時間兩車速率相等,有
若發生碰撞,則兩車的近來距離為
若發生碰撞,即上式求出結果大于零,則設發生碰撞的時間為,有
由此可解出,即發生碰撞的時間。
技巧二:圖象法兩車的速率圖象如下,依照前面的剖析可知,假如圖中綠色面積大于則不發生碰撞,假若小于則表示會發生碰撞。
方式三:語文法之后車為原點,后車指向前車為正圓形構建座標系,兩車的位置隨時間變化為:
令
可以得到一個關于的一元二次方程
假如判斷式0"data--type="-">表示兩車會發生碰撞,較小的解即為碰撞的時間;假如判斷式表示兩車不發生碰撞;判斷式表示臨界狀態。
方式四:換參考系不推薦這些技巧。