面积,v0t是其中矩形面积,at2是其中的三角形面积.利用图象解题是运动学中的一种重要方法.
3.从上图中也可以得到平均速度公式:.
案例2一质点由静止开始以1 m/s2的加速度做匀加速直线运动,过5 s后做匀速直线运动3 s,最后2 s匀减速到静止.求质点做匀速直线运动的速度、减速运动的加速度和整个过程所通过的位移.
【剖析】 质点在不同的运动过程中,有些量是共同的.质点做加速、匀速和减速三个运动过程中,匀速直线运动的速度是加速运动的末速度,是减速运动的初速度.分别知道加速运动过程、减速运动过程中五个量中的三个,即可求出所求.
【答案】 在加速运动中,
v01=0,a1=1 m/s2,t1=5 s
vt1=v01+a1t1=5 m/s
s1=v01t1+a1t12=12.5 m
在匀速运动中,v匀=vt1=5 m/s,t2=3 s
s2=v匀·t2=15 m
在减速运动中,v03=v匀=5 m/s,t3=2 s
vt3=0,a3==-2.5 m/s2
s3=v03t3-a3t32=5 m
则物体做匀速直线运动的速度为5 m/s,减速运动的加速度大小为2.5 m/s2,方向和匀速运动的速度方向相反,整个过程的位移为s=s1+s2+s3=32.5 m.
【借题发挥】 在求出匀速直线运动的速度后,可用匀变速直线运动的平均速度公式求解.第一段加速的初速为零,第三段减速的末速为零,所以这两段过程的平均速度都等于匀速时速度的一半,即=2.5 m/s,则整个过程的位移s=·t1+v匀·t2+·t3=32.5 m.
4.速度与位移的关系式:vt2-v02=2as.
在题目中不涉及时间时用这个公式比较简便.
四、关于匀变速运动规律应用的几点说明
1.上述公式只适用于匀变速直线运动.
2.上述四个公式中只有两个是独立的,即由任意两式可推出另外两式,四个公式中有五个物理量(v0、vt、a、s、t),而两个独立方程只能解出两个未知量,所以解题时需要三个已知条件,才能有解.
3.式中的v0、vt、a、s都是同一直线上的矢量,由代数运算代替了矢量运算,但要规定正方向.凡与正方向相同的均带正号,与正方向相反的带负号.当加速度a为负值时为匀减速运动,竖直上抛中的向上的过程就是匀减速运动.一般情况下,取v0为正方向,但这不是绝对的.
4.以上各式给出了匀变速运动的普遍规律,各种匀变速直线运动的差异就在于它们