高中物理匀加速直线运动知识点汇总一、机械运动一个物体相对于另一个物体的位置的改变,叫做机械运动,简称运动,它包括平动、转动和振动等运动形式.①运动是绝对的,静止是相对的。
②宏观、微观物体都处于永恒的运动中。
二、参考系在描述一个物体运动时,选作标准的物体(假定为不动的物体)①描述一个物体是否运动,决定于它相对于所选的参考系的位置是否发生变化,由于所选的参考系并不是真正静止的,所以物体运动的描述只能是相对的。
②描述同一运动时,若以不同的物体作为参考系,描述的结果可能不同③参考系的选取原则上是任意的,但是有时选运动物体作为参考系,可能会给问题的分析、求解带来简便,三、质点研究一个物体的运动时,如果物体的形状和大小属于无关因素或次要因素,对问题的研究没有影响或影响可以忽略,为使问题简化,就用一个有质量的点来代替物体.用来代替物体的有质量的点叫做质点.质点没有形状、大小,却具有物体的全部质量。
质点是一个理想化的物理模型,实际并不存在,是为了使研究问题简化的一种科学抽象。
把物体抽象成质点的条件是:(1)作平动的物体由于各点的运动情况相同,可以选物体任意一个点的运动来代表整个物体的运动,可以当作质点处理。
(2)物体各部分运动情况虽然不同,但它的大小、形状及转动等对我们研究的问题影响极小,可以忽略不计(如研究绕太阳公转的地球的运动,地球仍可看成质点).由此可见,质点并非一定是小物体,同样,小物体也不一定都能当作质点.【平动的物体不一定都能看成质点,{物体的形状与运动的距离相比不能忽略};转动的物体可能看成质点来处理{研究绕太阳公转的地球的运动},也就是研究的问题不突出转动因素时。
】【能否看成质点一看研究问题,二看物理的形状与研究物体的关系】【一个实际物体能否看成质点,决定于物体的尺寸与物体间距相比的相对大小】四、位置、位移与路程1、位置:质点的位置可以用坐标系中的一个点来表示,在一维、二维、三维坐标系中表示为s(x) 、s (x,y) 、s (x,y,z)2、位移:【矢量】①位移是表示质点位置的变化的物理量.用从初位置指向末位置的有向线段来表示,线段的长短表示位移的大小,箭头的方向表示位移的方向。
②位移是矢量,既有大小,又有方向。
它的方向由初位置指向末位置.注意:位移的方向不一定是质点的运动方向。
如:竖直上抛物体下落时,仍位于抛出点的上方;③单位:m3、路程【标量】:路程是指质点所通过的实际轨迹的长度.路程是标量,只有大小,没有方向;路程和位移是有区别的:一般地路程大于位移的大小,只有做直线运动的质点始终向着同一个方向运动时,位移的大小才等于路程.五、速度速度:表示质点的运动快慢和方向,是矢量。
它的大小用位移和时间的比值定义,方向就是物体的运动方向;轨迹是曲线,则为该点的切线方向。
速率:在某一时刻物体速度的大小叫做速率,速率是标量.瞬时速度:由速度定义求出的速度实际上是平均速度,它表示运动物体在某段时间内的平均快慢程度,它只能粗略地描述物体的运动快慢,要精确地描述运动快慢,就要知道物体在某个时刻(或经过某个位置)时运动的快慢,因此而引入瞬时速度的概念。
瞬时速度的含义:运动物体在某一时刻(或经过某一位置)时的速度,叫做瞬时速度平均速度:运动物体位移和所用时间的比值叫做平均速度。
定义式:x vt ==位移时间平均速率:平均速率等于路程与时间的比值。
s vt ==路程时间(当物体做单向直线运动时,二者相等)v1,队伍全长为L.一个通讯兵从队尾以速度v2(v1小于v2)赶到队前然后立即原速返回队尾。
这个全过程中通讯兵通过的位移为。
【解析】理解这类问题,能够做出简单的运动示意图。
要注意到通讯兵做的是一个折返运动,以地面为参考系来研究运动略显麻烦,这里我们选匀速运动的队伍作为参考系,这样队伍就是静止的,使运动变得就简单了,以队伍为参考系,通信兵从队尾到队前的时间121L t v v =- ,从队前至队尾的时间221Lt v v =+,则通信兵通过的路程2221222212()v L s v t t v v =+=- ,通讯兵的位移即为队伍的位移1211222212()v v Lx v t t v v =+=- 六、加速度物理意义:描述速度变化快慢的物理量(包括大小和方向的变化),速度矢端曲线的切线方向。
大小定义:速度的变化与所用时间的比值。
定义式:0v v v a t t-∆==∆(即单位时间内速度的变化)a 也叫做速度的变化率。
加速度是矢量:现象上与速度变化方向相同,本质上与质点所受合外力方向一致。
在v -t 图像中斜率表示的加速度。
判断质点作加减速运动的方法:是加速度的方向与速度方向的比较,若同方向表示加速。
若反方向表示减速。
【速度增加加速度可能减小】七、匀变速直线运动基本公式两个基本公式(规律):0v v at =+(1)用匀变速直线运动的v t -图像的面积代表位移这一思想,即可的得出位移公式的表达式2012x v t at =+(2)及几个重要推论:1、推论:由(1)(2)消去时间t 即可得2202v v ax -=(匀加速直线运动:a 为正值 匀减速直线运动:a为负值)2、A B 段中间时刻的瞬时速度: 0/22t v vv v +==(这个结论运用非常广泛,知道某段位移的平均速度,就相当于知道该段时间中点的平均速度) 3、AB 段位移中点的即时速度: /2/2x t v v =≥4、做匀变速直线运动的物体,在通过连续相等时间t 内位移的增量为一定值:2x at ∆= 5、初速为零的匀加速直线运动规律①在1s 末 、2s 末、3s 末……ns 末的速度比为1:2:3……n ; ②在1s 、2s 、3s ……ns 内的位移之比为12:22:32……n 2;③在第1s 内、第 2s 内、第3s 内……第ns 内的位移之比为1:3:5……(2n -1);④从静止开始通过连续相等位移所用时间之比为1:()21-:)23-……(n n --1)⑤通过连续相等位移末速度比为1:2:3……n6、 匀减速直线运动至停可等效认为反方向初速为零的匀加速直线运动.(先考虑减速至停的时间)。
这种逆a 1,经时间t 后立即做匀减速直线运动,加速度的大小为a 2,若再经过时间t 恰能回到出发点,则a 1与a 2之比是多少?物体返回出发点的速度v 多大?【解析】解法一:为了使运动更清晰,作出运动的示意图,如右图,O 到A 是第一段,初速度为0的匀加速运动,A 到B 再到C 质点做的是一个加速度为a 2(方向向左)不变的匀变速直线运动(先减速,再加速), 规定右为正方向,对于O 到A 设位移大小为x ,2112x a t =(1),1A v a t =(2) 对于第二段A 到B 再到C 全过程(要肯定这个折返的过程是一个匀变速运动,我们的位移公式仍适用)这个过程位移的大小仍为x ,设返回出发点的速度为C v ,则由2212A x v t a t -=-(3),2C A v v a t -=- (4)由(1)(2)(3)(4)得213a a =,122C A v v a t ==解法二:如右图所示,作出这个运动的v -t 图像,∆OBC 的面积代表上图OB 段的长度,从出发点到最远点的距离,显然有∆OAB 的面积等于∆BDC 的面积 设图中EB 对应的时间为nt(这样设运算简单),则BD 段对应的时间为(1-n )tB由三角形的相似有AE EB DE BD= 也就是(1)1A C v nt nv n t n ==-- (1) 再有∆OAB 的面积等于∆BDC 的面积有OB AE BD DE =即()()A C v t nt v t nt +=-消去时间t ,整理有11A C v nv n -=+(2)由(1)(2)得111n n n n -=-+解出13n =(3),那么将(3)代入(1)得2C A v v =,由加速度的定义式va t ∆=∆ 得,1A v a t = ,2()C Av v a t---=,即可得到213a a =【点评】本题所有的物理量(矢量),均表示大小,代入公式应该注意其正负号。
法一,应该明白对折返的匀变速直线运动全过程的应用,这种方法用平均速度表示位移,也和容易得出2C A v v =,在这里留给大家拓展。
法二,用到v-t 图像与坐标轴围成的面积代表位移,这一重要的物理思想;在v-t 图中设BE 段的很容易消去,只剩系数的运算。
AB 和BC 段,位移分别为x 1,x 2,所用时间分别为t 1,t 2。
下面我们具体分析哪些量可以求。
(1)求加速度a【解析】这里我们知道两端位移和对应的时间,易知这两段的平均速度,也就是中间时刻的瞬时速度,取AB 段中间时刻对应的位置为D 点,BC 段中间时刻对应的位置为E 点。
AB 11=D x v v t =(1) BC 22=E xv v t =(2) 122DE DB BE t t t t t +=+=(3) 再由加速度的定义式E DDEv v v a t t -∆==∆(4),将(1)(2)(3)带入(4)即可求出加速度。
(2)求A v ,B v 和C v【解析】上面我们用一段位移的平均速度等于其中间时刻速度这一推论,求出了物体做匀速直线运动的加速度。
图中这五个点,每两个点的时间间隔都可以求出,加速度a ,已经求出,在借助以D 点的速度,其他各点的速度即可求出。
以求A 点的例子:由速度时间公式:D A AD v v at =+ 即可求出A v ,同理可求出B 点和C 点的速度。
(3)求A 点距运动起点的距离OA x 和时间OA t【解析】如图,在A 点前面补充运动起点O ,O 点的速度为0,则由A OA v at = 即可求出OA t ,由202A OA v ax -= 即可求出OA x 。
,例4,一辆静止的汽车从A 地到B 地,先以加速度a 1作匀加速直线运动;经过一段时间后,做匀速直线运动;最后以大小为a 2的加速度作匀减速直线运动,直至速度减为零时恰好到达B 地。
已知A 地到B 地的距离为S 。
则匀速运动的时间为多少时,汽车从A 地到B 地所用时间最短,最短时间是多少? 匀速运动时间为0时,汽车从A 地到B 地所用时间最短。
【解析】证明:当匀速时间为0时,图中三角形OAB 就是其v-t 图线,当匀速运动时间为t 1-t 2时,梯形OCEF 为其v-t 图线,汽车运动的位移是一定的,这个时候必须有三角形CAD 的面积等于平行四边形DEFB 的面积,才可以说运动位移与第一种情形是一样的,这个时候运动的总时间可以用OF 的长来代替,明显是大于OB 的。
那么当匀速时间更长时我们可以用OM 和OR 来代替运动的总时间,这也就是说匀速时间越长,总时间越长。