高二物理:“勻變速直線運動”公式和定義
“速度公式”源自于“加速度”定義
為了描述物體運動過程中速度變化的快慢,我們定義了加速度:物體速度的變化△ 二與發生這一變化所經歷的時間△ t 之比叫做平均加速度;當取△ t 一O 的極限時,上述比值便被稱為瞬時加速度。
對于勻變速直線運動來說,由于其速度方向總是沿著平行于某一確定的直線方向,而其速度大小又總隨時間均勻變化,于是有___.讀者自己查閱課文。
由此式作簡單的數學變換即可得到勻變速直線運動的“速度公式”,前文已給出.( 2 ) “位移公式”源自于“速度”的定義
為了描述物體運動過程中位置變化的快慢,我們定義了速度:物體位置的變化△ ,與發生這一變化所經歷的時間△ 才之比叫做平均速度;當取△ t 一。的極限時,上述比值便被稱為瞬時速度.
對于勻速直線運動來說,由于其位移方向總是沿著平行于某一確定直線的方向,
而其位移大小又總隨時間均勻變化,所對應的幾何意義應如圖3 一1 一3 所示,而作簡單的數學變換即可得勻速直線運動的“位移公式”。
對照圖3 一1 一3 所表現的幾何關系可知:勻速直線運動的“位移公式”的實際含義意味著如下結論的成立,即位移大小恰等于“二一t ”圖線下的“面積”.
由于勻變速直線運動的“速度公式”的幾何意義應如圖3 一1 一4 所示.這樣,當把上述結論推廣到勻變速直線運動中時,經相應的數學處理便可得勻變速直線運動的“位移公式”,確應如前文所給出.
“勻變速直線運動”的重要推論
“速度位移關系”的研究
勻變速直線運動的“速度公式”和“位移公式”,并消去時間參量t ,則可得到勻變速直線運動的一個重要推論― “速度一位移關系”。
實際上若對上述推論作如下處理:第一,引人度量慣性的質量而在等式兩端同時乘以運動物體質量的一半;第二,根據牛頓第二定律將質量與加速度的乘積代換為合外力;第三,根據功的公式將合外力與其方向上的位移的乘積表述為合外力的功.此時等式的另一端恰好為物體動能的增加量,等式演變成為“動能定理”的表達式.上述研究表明;勻變速直線運動的“速度一位移關系”,實質上是在動力學規律“動能定理”的基礎上消去度量慣性的質量后而給出的運動學表達.
( 2 ) “平均速度公式”的前提
聯立勻變速直線運動的“速度公式”和“位移公式”,并結合平均速度的定義,則可得到勻變速直線運動另一個重要推論― “平均速度公式”,應該能夠體會到:對于勻變速直線運動來說,“平均速度”恰等于“速度平均”.簡單的表達絕非偶然,而是運動物體速度變化“均勻”的特征所帶來的必然.
( 3 ) “時空中點速度”的比較
根據勻變速直線運動的“速度公式”和“位移公式”,可以得到某一過程中時間中點和位移中點處的速度表達― “時空中點速度”,實際上無論是勻加速直線運動,還是勻減速直線運動,其“時空中點速度”的大小關系都有公式的。
( 4 ) “位移逐差公式”的應用
根據勻變速直線運動的“速度公式”和“位移公式”,可以導出所謂的連續相等的時間間隔(△ T )內的位移之差(△ ,)的相應表達― “位移逐差公式”。
(責任編輯:彭海芝)
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