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高中物理入門之二:勻變速直線運動的研究B——例題分析
什麼時候做勻加速直線運動
(學習本節預計需要30分鐘)
[
例1
]一個物體做變加速直線運動,依次經過A、B、C三點,B為AC的中點,物體在AB段的加速度為
,在BC段的加速度為
,經過A、B、C三點的速度分別為
、
、
,有
<
,且
=
,加速度
和
的大小關係為( )
A。
<
B。
>
C。
分析
:由
=
,可得
又由
,可得
兩式相乘,有
即有
,A選項正確。
[
例2
]一個冰球在冰面上滑行,連續透過長度為L的兩段距離,透過第一段L的時間為t,透過第二段L的時間為2t。如果冰球在冰面上的運動可看作勻變速直線運動,求冰球透過第一段L後的瞬時速度
?
分析
:設進入第一段L的時刻為0時刻,則
時刻的瞬時速度
時刻的瞬時速度
所以冰球的加速度 a =
= -
所求速度
[
例3
]一個物體從靜止開始做勻加速直線運動,加速度大小為a,當速度為
時將加速度反向,大小變為
。為使該物體在相同的時間內回到出發點,則反向後的加速度應是多大?回到原出發點時的速度
是多少?
分析:
按照加速度不同把整個過程分成兩個階段,兩段運動的時間相等,位移剛好相反,即兩段運動的平均速度大小相等、方向相反,
所以
設每段運動的時間為t,則
對第一段,有
對第二段,有
聯立解得
[
例4
]物體以某一速度在粗糙的平面上做勻減速直線運動,最後靜止。若此物體在最初5s內透過的位移與最後5s內透過的位移之比為11:5,求此物體運動的總時間
?
分析:
一般來講,做勻減速直線運動並最終停止的問題,往往可以利用對稱性轉化為初速度為0 的勻加速直線運動問題,使問題得到簡化。
本題中,運用逆向思維,假設物體從靜止做勻加速直線運動,第1s內透過的位移為
,
則最初5s內透過的位移為
,有
最後5s透過的位移為
,有
而由已知條件,
,解得
。
[
例5
]某航空母艦上的戰鬥機起飛過程中的加速a=4。5
,飛機速度要達到
才能起飛,航空母艦甲板長L=289m,為使飛機安全起飛,航空母艦應以一定速度航行,求航空母艦的最小速度
是多少?
分析
:假設航母靜止,戰鬥機飛離航母的速度為
,有
,解得
所以航母的最小速度
[
例6
]某摩托車緊急剎車,剎車時可看成勻減速直線運動,經測量,第1s內的位移為8m,第3s內的位移為0。5m,求:
⑴摩托車剎車時的加速度大小;
⑵摩托車3s末的速度;
⑶摩托車的剎車位移。
分析:
注意,題目中給出第3s內的位移是0。5m,並沒有說摩托車是否已經停止,所以第一步需要判斷停車的時間點。
我們知道,對初速度為0的勻加速直線運動,等時間間隔的位移比為1:3:5:…:2n-1,容易推出每隔一個時間間隔的位移比R有
(n=1,2,…)
顯然這是一個遞減數列,n=1時,
由題目中已知條件,第1s內的位移與第3s內的位移之比為R=16:1,遠大於Rmax,所以摩托車在第3s內已停止,但具體停止時刻未知。
⑴逆向思維,設摩托車從靜止開始做勻加速直線運動,在t時間內前進了
0。5m,有
從t+1時刻到t+2時刻前進了
8m,有
聯立兩式,解得
,
⑵由第一問可知,摩托車在2。5s時已經停止,所以3s末的速度等於0;
⑶摩托車的剎車位移
。