牛顿三大定律

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匀变速直线运动

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匀变速直线运动定义

匀变速直线运动是高中物理最基本,同时也是考察做多的一种运动形式。物体在一条直线上运动,如果在相等的时间内速度的变化相等,这种运动就叫做匀变速直线运动。也可定义为:沿着一条直线,且加速度不变的运动,叫做匀变速直线运动。

匀变速直线运动图像

在匀变速直线运动中,如果物体的速度随着时间均匀增加,这个运动叫做匀加速直线运动;对应着加速度与速度方向相同。

如果物体的速度随着时间均匀减小,这个运动叫做匀减速直线运动;对应着加速度与速度方向相反。

物体做匀变速直线运动的前提条件

这个前提条件,主要是对比曲线运动的前提条件来说的。物体作匀变速直线运动须同时符合下述两条:

1,受恒外力作用(保证加速度方向大小不变);

2,合外力与初速度在同一直线上(保证物体运动方向不变)。

匀变速直线运动的公式总结

匀变速直线运动有四个最基本公式,分别如下:

(1)末速度与时间的关系公式

vt=v0+at

(2)位移与时间的关系公式

x=v0t+1/2at^2

(3)位移与速度的关系公式

vt^2-v0^2=2ax

(4)位移与平均速度的关系公式

x=(vt+v0)*t/2

位移与速度

从上述的四个公式中不难看出,研究匀变速直线运动主要是研究五个物理量:s、t、a、v0、vt,这五个物理量中只有三个是独立的,可以任意选定。

只要其中三个物理量确定之后,另外两个就唯一确定了。

每个公式中只有其中的四个物理量,当已知某三个而要求另一个时,往往选定一个公式就可以了。

如果两个匀变速直线运动有三个物理量对应相等,那么另外的两个物理量也一定对应相等。例如:在忽略空气阻力的条件下,竖直上抛物体的上升、回落过程对照:最小速度、加速度大小、位移大小相同,因此经历时间和最大速度大小一定相同。

以上五个物理量中,除时间t外,s、v0、vt、a这四个量都是矢量。一般做题的过程中选定v0的方向为正方向,以t=0时刻的位移为零,这时s、vt和a的正负就都有了确定的物理意义。当然,这是王尚个人的意见,有的老师喜欢规定a的方向为正方向,这也是可以的。正方向的规定并不严格,但是我们在运用上述四个公式的时候,必须带入矢量进行运算,否则就很容易导致计算错误。

匀变速直线运动中几个常用的推论

在打点计时器及其纸带数据处理的实验中,我们用公式Δs=aT^2来求加速度。这说明任意相邻相等时间内的位移之差相等。这个结论可以推广位:sm-sn=(m-n)aT^2;

打点计时器计算加速度的实验

某段时间的中间时刻的即时速度等于该段时间内的平均速度,这个问题也总是出现在打点计时器的实验题中,大家要注意。

提醒大家的是,某段位移的中间位置的即时速度不小于该段位移内的平均速度。

初速度为零匀变速直线运动规律

前1秒、前2秒、前3秒……内的位移之比为1∶4∶9∶……

第1个t内、第2个t内、……、第n个t内(相同时间内)的位移之比 1:3:5:……:(2n-1)。

通过第1个s、第2个s、第3个s、……、第n个s(通过连续相等的位移)所需时间之比t1:t2:……:tn=1:√2:√3……:√n。

对末速为零的匀变速直线运动,同样也可以类比运用这些规律。

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