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高中物理知識點講解:勻變速直線運動概念及公式
在學習中,大家都背過不少知識點,肯定對知識點非常熟悉吧!知識點是知識中的最小單位,最具體的內容,有時候也叫“考點”。為了幫助大家更高效的學習,以下是小編收集整理的高中物理知識點講解:勻變速直線運動概念及公式,歡迎大家借鑒與參考,希望對大家有所幫助。
【概念及公式】
沿著一條直線,且加速度方向與速度方向平行的運動,叫做勻變速直線運動。如果物體的速度隨著時間均勻減小,這個運動叫做勻減速直線運動。如果物體的速度隨著時間均勻增加,這個運動叫做勻加速直線運動。
s(t)=1/2·at^2+v(0)
t=【v(t)^2-v(0)^2】/(2a)={【v(t)+v(0)】/2}xt
v(t)=v(0)+at
其中a為加速度,v(0)為初速度,v(t)為t秒時的速度
s(t)為t秒時的位移
速度公式:v=v0+at
位移公式:x=v0t+1/2at²;
位移---速度公式:2ax=v2;-v02;
條件:物體作勻變速直線運動須同時符合下述兩條:
⑴受恒外力作用
⑵合外力與初速度在同一直線上。
【規律】
瞬時速度與時間的關系:V1=V0+at
位移與時間的關系:s=V0t+1/2·at^2
瞬時速度與加速度、位移的關系:V^2-V0^2=2as
位移公式 X=Vot+1/2·at ^2=Vo·t(勻速直線運動)
位移公式推導:
⑴由于勻變速直線運動的速度是均勻變化的,故平均速度=(初速度+末速度)/2=中間時刻的瞬時速度
而勻變速直線運動的路程s=平均速度x時間,故s=[(v0+v)/2]·t
利用速度公式v=v0+at,得s=[(v0+v0+at)/2]·t=[v0+at/2]·t=v0·t+1/2·at^2
⑵利用微積分的基本定義可知,速度函數(關于時間)是位移函數的導數,而加速度函數是關于速度函數的導數,寫成式子就是ds/dt=v,dv/dt=a,d2s/dt2=a
于是v=∫adt=at+v0,v0就是初速度,可以是任意的常數
進而有s=∫vdt=∫(at+v0)dt=1/2at^2+v0·t+C,(對于勻變速直線運動),顯然t=0時,s=0,故這個任意常數C=0,于是有
s=1/2·at^2+v0·t
這就是位移公式。
推論 V^2-Vo^2=2ax
平均速度=(初速度+末速度)/2=中間時刻的瞬時速度
△X=aT^2(△X代表相鄰相等時間段內位移差,T代表相鄰相等時間段的時間長度)
X為位移。
V為末速度
Vo為初速度
【初速度為零的勻變速直線運動的比例關系】
⑴重要比例關系
由Vt=at,得Vt∝t。
由s=(at^2)/2,得s∝t^2,或t∝2√s。
由Vt^2=2as,得s∝Vt^2,或Vt∝√s。
⑵基本比例
①第1秒末、第2秒末……第n秒末的速度之比
V1:V2:V3……Vn=1:2:3……n。
推導:aT1 : aT2 : aT3 ..... aTn
②前1秒內、前2秒內……前n秒內的位移之比
s1:s2:s3:……sn=1:4:9……n^2。
推導:1/2·a(T1)^2: 1/2·a(T2)^2: 1/2·a(T3)^2:...... 1/2·a(Tn)^2
③第1個t內、第2個t內、……第n個t內(相同時間內)的位移之比
xⅠ:xⅡ:xⅢ……xn=1:3:5……(2n-1)。
推導:1/2·a(t)^2:1/2·a(2t)^2-1/2·a(t)^2:1/2·a(3t)^2-1/2·a(2t)^2
④通過前1s、前2s、前3s……前ns的位移所需時間之比
t1:t2……tn=1:√2:√3……√n。
推導:由s=1/2a(t)^2t1=√2s/at2=√4s/at3=√6s/a
⑤通過第1個s、第2個s、第3個s……第n個s(通過連續相等的位移)所需時間之比
tⅠ:tⅡ:tⅢ……tN=1(√2-1):(√3-√2)……(√n-√n-1)
推導:t1=√(2s/a)t2=√(2×2s/a)-√(2s/a)=√(2s/a)×(√2-1)t3=√(2×3s/a)-√(2×2s/a)=√(2s/a)×(√3-√2)…… 注⑵2=4⑶2=9
【分類】
在勻變速直線運動中,如果物體的速度隨著時間均勻增加,這個運動叫做勻加速直線運動;如果物體的速度隨著時間均勻減小,這個運動叫做勻減速直線運動。
若速度方向與加速度方向同向(即同號),則是加速運動;若速度方向與加速度方向相反(即異號),則是減速運動
速度無變化(a=0時),若初速度等于瞬時速度,且速度不改變,不增加也不減少,則運動狀態為,勻速直線運動;若速度為0,則運動狀態為靜止。
最核心公式
末速度與時間關系:Vt=Vo+at
位移與時間關系:x=Vot+at^2/2
速度與位移關系:Vt^2-Vo^2=2as
重要公式補充
(1)平均速度V=s/t;
(2)中間時刻速度V(t)=(Vt+Vo)/2=x/t;
(3)中間位置速度V(s)=[(Vo^2+Vt^2)/2]1/2;
(4)公式推論Δs=aT^2;備注:式子中Δs為連續相鄰相等時間(T)內位移之差,這個公式也是打點計時器求加速度實驗的原理方程。
物體作勻變速直線運動須同時符合下述兩條:
⑴受恒外力作用
⑵合外力與初速度在同一直線上。
重要比例關系
由Vt=at,得Vt∝t。
由s=(at^2)/2,得s∝t^2,或t∝2√s。
由Vt^2=2as,得s∝Vt^2,或Vt∝√s。
基本關系式
v=v0+at x=v0t+1/2at2 v2-vo2=2ax v=x/t=(v0+v)/2
推論
1、vt/2=v=(v0+v)/2
2、△x=at2 { xm-xn=(m-n)at2 }
3、初速度為零的勻變速直線運動的比例式
(1)初速度為0的n個連續相等的時間末的速度之比:
V1:V2:V3:Vn=1:2:3:n
(2)初速度為0的n個連續相等時間內全位移X之比:
X1: X2: X3:Xn=1:2
(3)初速度為0的n個連續相等的時間內S之比:
S1:S2:S3:Sn=1:3:5:(2n—1)
(4)初速度為0的n個連續相等的位移內全時間t之比
t1:t2:t3:tn=1:√2:√3:√n
(5)初速度為0的n個連續相等的位移內t之比:
t1:t2:t3:tn=1:(√2—1):(√3—√2):(√n—√n—1) 應用基本關系式和推論時注意:
(1)、確定研究對象在哪個運動過程,并根據題意畫出示意圖。
(2)、求解運動學問題時一般都有多種解法,并探求最佳解法。
兩種運動特例
(1)、自由落體運動:v0=0 a=g v=gt h=1/2gt2 v2=2gh
(2)、豎直上拋運動;v0=0 a=-g
關于追及與相遇問題
1、尋找三個關系:時間關系,速度關系,位移關系。兩物體速度相等是兩物體有最大或最小距離的臨界條件。
2、處理方法:物理法,數學法,圖象法。
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