高中物理 勻變速直線運動的研究——連續(xù)相等時間位移的特點

連續(xù)相等時間位移就是指物體在勻變速直線運動中第一個時間 t 內(nèi)運動的位移是,第二個時間 t 內(nèi)運動的位移是
,第三個時間 t 內(nèi)運動的位移是
,如此下去。

那么這些位移有什么關(guān)系?
首先用公式法,設(shè)物體的初速度(A點的速度)為,從A到B經(jīng)過時間 t ,所以B點的速度
,同理C點的速度
,D點的速度
。
于是,
,
……
將和
帶入并展開
……
通過觀察發(fā)現(xiàn)等式右邊的前兩項都是一樣的,剩余部分可以看做0,,
……,這樣就形成一個等差數(shù)列,公差
,也就是
(勻變速直線運動中連續(xù)相等時間通過的位移差是一個定值)。這是勻變速直線運動的七大推論之一,也是判斷運動是否是勻變速直線運動的方法。
其中 a 是加速度,t 為每一段的時間,在勻加速直線運動中 a>0,Δx>0,每段位移越來越大;在勻減速直線運動中 a<0,Δx<0,每段位移越來越小。
再來用圖像法,在勻變速直線運動的v-t圖像中,取連續(xù)相等的時間 t,那么每一段時間對應(yīng)的位移都是一個梯形的面積,通過切割在第二個梯形面積里減去第一個梯形的面積,那么面積差就是一個矩形,同樣后面每一個面積差都是一個矩形,矩形的長就是這段時間 t,矩形的寬是相鄰兩段位移初速度的差,即 at,那么面積差就是。

比如:一個物體做勻加速直線運動,第1s運動了10m,第2s運動了12m。那么根據(jù)推論,物體第3s肯定運動了14m,第4s運動了16m,這是因為,
,由
可知
。
再比如:一個物體第1s運動了1m,第2s運動了2m,第3s運動了4m,那就可以推斷這個物體的運動一定不是勻變速直線運動,因為不滿足連續(xù)相等時間內(nèi)位移差為定值這個推論。
注意:在使用這個推論的時候一定要注意,這個運動一定是勻變速直線運動的前提下,而且是連續(xù)相等時間才適用。
總結(jié)
在勻變速直線運動中,物體在連續(xù)相等時間通過的位移之差是一個定值,即。