位移和时间关系
v
=v2+v3=6+6.5
2
2
m/s=6.25 m/s
故第 3 s 内的位移 x= v t=6.25×1 m=6.25 m.
【答案】 (1)17.25 m (2)6.25 m
对匀变速直线运动的位移公式 x=v0t+12at2 的理解:(1)式中共 有四个物理量,仅就该公式而言,知三求一;(2)式中 x、v0、a 是矢量,在 取初速度 v0 方向为正方向的前提下,匀加速直线运动 a 取正值,匀减速直 线运动 a 取负值,若计算的结果 x>0,说明位移的方向与初速度方向相同, 若 x<0,说明位移的方向与初速度方向相反.
【答案】 120 m
2.一物体做匀变速直线运动,初速度为v0=2 m/s, 加速度a=-2 m/s2,则经过2 s后,物体的速度和位移为( )
A.-2 m/s,1 m
B.2 m/s,-1 m
C.2 m/s,0 m
D.-2 m/s,0 m
【解析】 用 vt=v0+at,x=v0t+12at2 求解,注意矢量的方向.
确它们的正、负值.一般规定初速度的方向为正方向.当物体做匀减
速运动时, a为负值。 (2)当v0=0时,x=12at2 ,表示初速度为零的匀加速直线运动的
与时间的关系.
1.如右图所示为一列火车出站 后做匀加速直线运动的v-t图象.请用“图 象面积法”求出这列火车在8 s内的位移.
【解析】 v-t 图线与时间轴所围面积 S=12(上底 +下底)×高=12×(10+20)×8=120,此面积对应于列 车 8 s 内的位移,故该列车在 8 s 内的位移是 120 m.
一、匀变速直线运动的位移
1.位移在v-t图象中的表示:做匀变速直线运
动的物体的位移对应着的v-t图象中的图线和
时间轴包围的面积.如右图所示,在0~t时间
内的位移大小等于 梯形 的面积.
位移=面积
2.位移公式 x=v0t+12at2 . (1)公式中x、v0、a均是 矢量 ,应用公式解题前应先根据正方向明
3.匀变速直线运动位移与时间的关系
1.若已知一段时间t内平均速度为 v ,则位移x=________.
【答案】v t
2.匀变速直线运动的速度与时间的关系为v=________. 【答案】 v0+at 3.请画出匀速直线运动和匀变速直线运动的v-t图象. 【答案】 匀速直线运动和匀变速直线运动的v-t图象分别如甲、 乙所示.
【答案】 (1)1 m/s2 (2)45 m
匀变速直线运动中位移公式的应用
一物体做匀加速直线运动,初速度为v0=5 m/s,加速 度为a=0.5 m/s2,求:
(1)物体在3 s内的位移; (2)物体在第3 s内的位移.
【解析】 (1)根据匀变速直线运动的位移公式,3 s 内物体的位移 x3
=v0t3+12at32=5×3 m+12×0.5×32 m=17.25 m
(2)2 s 内物体的位移 x2=v0t2+12at22=(5×2+12×0.5×22)m=11 m 第 3 s 内的位移 x=x3-x2=17.25 m-11 m=6.25 m 本题也可以用平均速度公式求解:
2 s 末的速度 v2=v0+at2=(5+0.5×2)m/s=6 m/s 3 s 末的速度 v3=v0+at3=(5+0.5×3)m/s=6.5 m/s 因此,第 3 s 内的平均速度
(1)以上比例成立的前提是物体做初速度为零的匀加 速直线运动.
(2)对于末速度为零的匀减速直线运动,可把它看成 逆向的初速度为零的匀加速直线运动,应用比例关系 ,可使问题简化.
3.一个做匀变速直线运动的物体,初速度为0.5 m/s,在第9 s内的位 移比第5 s内的位移多4 m,求:
(1)物体的加速度; (2)物体在9 s内通过的位移.
【答案】 D
三、匀变速直线运动的几个有用推论
1.平均速度:做匀变速直线运动的物体在一段时间t内的平均速 度等于这段时间的中间时刻的瞬时速度,还等于这段时间初末速度
矢量和的一半.
v
位移公式
x v0 vt t
vt
2
平均速度
x= v ·t
v0
x
v0
2
vt
t
v
t 2
0
t/2
tt
位移=面积
2.逐差相等:在任意两个连续相等的时间间隔T内,位移之差 是一个常量,即Δx=xⅡ-xⅠ=aT2
【解析】 (1)物体做匀变速直线运动,相邻的两相等时间内的位移差 Δx =aT2,不相邻的两相等时间内的位移差 Δx=naT2(本题中 n=9-5=4),故 物体的加速度 a=nΔTx2=4×412 m/s2=1 m/s2
(2)物体在 9 s 内的位移 x=v0t+12at2=(0.5×9+12×1×92)m=45 m.
推导:时间 T 内的位移 x1=v0T+12aT2① 在时间 2T 内的位移 x2=v02T+12a(2T)2② 则 xⅠ=x1,xⅡ=x2-x1③ 由①②③得 Δx=xⅡ-xⅠ=aT2 此推论常有两方面的应用:一是用以判断物体是否做匀变速直线运 动,二是用以求加速度.
3.初速度为零的匀加速直线运动的几个比例 (1)1T 末、2T 末、3T 末、……、nT 末瞬时速度之比为 v1∶v2∶v3∶……∶vn =1∶2∶3∶……∶n (2)1T 内、2T 内、3T 内、……、nT 内的位移之比 x1∶x2∶x3……∶xn=1∶22∶32∶……∶n2 (3)第一个 T 内、第二个 T 内、第三个 T 内,……,第 n 个 T 内位移之比 xⅠ∶xⅡ∶xⅢ∶……∶xn=1∶3∶5∶……∶(2n-1) (4)通过前 x、前 2x、前 3x……时的速度比 v1∶v2∶v3∶……∶vn=1∶ 2∶ 3∶……∶ n (5)通过前 x、前 2x、前 3x……的位移所用时间的比. t1∶t2∶t3∶……∶tn=1∶ 2∶ 3∶……∶ n (6)通过连续相等的位移所用的时间之比 tⅠ∶tⅡ∶tⅢ∶……∶tn=1∶( 2-1)∶( 3- 2)∶……∶( n- n-1).
1-1:在一段平滑的斜冰坡的中部将冰块以 8 m/s的初速度沿斜坡向上打 出,设冰块与冰面间的摩擦不计,冰块在斜坡上的运动加速度恒为2 m/s2.
求:(设斜坡足够长) (1)冰块在5 s时的速度; (2)冰块在10 s时的位移.