高二物理:“匀变速直线运动”公式和定义
“速度公式”源自于“加速度”定义
为了描述物体运动过程中速度变化的快慢,我们定义了加速度:物体速度的变化△ 二与发生这一变化所经历的时间△ t 之比叫做平均加速度;当取△ t 一O 的极限时,上述比值便被称为瞬时加速度。
对于匀变速直线运动来说,由于其速度方向总是沿着平行于某一确定的直线方向,而其速度大小又总随时间均匀变化,于是有___.读者自己查阅课文。
由此式作简单的数学变换即可得到匀变速直线运动的“速度公式”,前文已给出.( 2 ) “位移公式”源自于“速度”的定义
为了描述物体运动过程中位置变化的快慢,我们定义了速度:物体位置的变化△ ,与发生这一变化所经历的时间△ 才之比叫做平均速度;当取△ t 一。的极限时,上述比值便被称为瞬时速度.
对于匀速直线运动来说,由于其位移方向总是沿着平行于某一确定直线的方向,
而其位移大小又总随时间均匀变化,所对应的几何意义应如图3 一1 一3 所示,而作简单的数学变换即可得匀速直线运动的“位移公式”。
对照图3 一1 一3 所表现的几何关系可知:匀速直线运动的“位移公式”的实际含义意味着如下结论的成立,即位移大小恰等于“二一t ”图线下的“面积”.
由于匀变速直线运动的“速度公式”的几何意义应如图3 一1 一4 所示.这样,当把上述结论推广到匀变速直线运动中时,经相应的数学处理便可得匀变速直线运动的“位移公式”,确应如前文所给出.
“匀变速直线运动”的重要推论
“速度位移关系”的研究
匀变速直线运动的“速度公式”和“位移公式”,并消去时间参量t ,则可得到匀变速直线运动的一个重要推论― “速度一位移关系”。
实际上若对上述推论作如下处理:第一,引人度量惯性的质量而在等式两端同时乘以运动物体质量的一半;第二,根据牛顿第二定律将质量与加速度的乘积代换为合外力;第三,根据功的公式将合外力与其方向上的位移的乘积表述为合外力的功.此时等式的另一端恰好为物体动能的增加量,等式演变成为“动能定理”的表达式.上述研究表明;匀变速直线运动的“速度一位移关系”,实质上是在动力学规律“动能定理”的基础上消去度量惯性的质量后而给出的运动学表达.
( 2 ) “平均速度公式”的前提
联立匀变速直线运动的“速度公式”和“位移公式”,并结合平均速度的定义,则可得到匀变速直线运动另一个重要推论― “平均速度公式”,应该能够体会到:对于匀变速直线运动来说,“平均速度”恰等于“速度平均”.简单的表达绝非偶然,而是运动物体速度变化“均匀”的特征所带来的必然.
( 3 ) “时空中点速度”的比较
根据匀变速直线运动的“速度公式”和“位移公式”,可以得到某一过程中时间中点和位移中点处的速度表达― “时空中点速度”,实际上无论是匀加速直线运动,还是匀减速直线运动,其“时空中点速度”的大小关系都有公式的。
( 4 ) “位移逐差公式”的应用
根据匀变速直线运动的“速度公式”和“位移公式”,可以导出所谓的连续相等的时间间隔(△ T )内的位移之差(△ ,)的相应表达― “位移逐差公式”。
(责任编辑:彭海芝)
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