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高中物理 勻變直運動的研究:初速度為零的勻變速直線運動特點(二)

2023-05-06 17:53 作者:南宮很二  | 我要投稿

前面的內(nèi)容學(xué)習(xí)了初速度為零的勻加速直線運動在連續(xù)相等時間內(nèi)通過的位移之比為1:3:5:7:…

再來看一下在通過連續(xù)相等位移時速度、時間的關(guān)系。

一滴水從樓頂落下,做初速度為零的勻加速直線運動,每一層樓的高度都相等,那么這滴水經(jīng)過圖中各點的速度之間有什么關(guān)系呢?運動到各點的時間有什么關(guān)系?

根據(jù)公式v_%7Bt%7D%5E2-%20v_%7B0%7D%5E2%3D2ax%20,如果v_0%3D0可得v_%7Bt%7D%3D%5Csqrt%7B2ax%7D%20%20,可以看出速度與位移的平方根成正比。因為運動到各點的位移之比OA:OB:OC:OD:…=1:2:3:4:…,所以各點的速度之比v_%7BA%7D%20%3Av_%7BB%7D%3A%20v_%7BC%7D%3A%20v_%7BD%7D%3A%E2%80%A6%3D1%3A%5Csqrt%7B2%7D%20%3A%5Csqrt%7B3%7D%20%3A%5Csqrt%7B4%7D%20%20%3A%E2%80%A6

這個問題也可以從v-t圖像中得到,如圖,在v-t圖中面積代表位移,%E2%96%B3OAD的面積就是OA的位移,%E2%96%B3OBE的面積就是OB的位移,%E2%96%B3OCF的面積就是OC的位移,所以S_%7B%E2%96%B3OAC%7D%3A%20S_%7B%E2%96%B3OBD%7D%3A%20S_%7B%E2%96%B3OCF%7D%20%3D1%3A2%3A3,由相似三角形的性質(zhì)可知面積比等于相似比的平方,因此三角形的高之比v_%7BA%7D%3A%20v_%7BB%7D%3A%20v_%7BC%7D%3D1%3A%5Csqrt%7B2%7D%20%3A%5Csqrt%7B3%7D%20

同樣三角形邊長的比t_%7BOA%7D%3A%20t_%7BOB%7D%3A%20t_%7BOC%7D%3D1%3A%5Csqrt%7B2%7D%20%3A%5Csqrt%7B3%7D%20%20,這就是每一段時間之間的關(guān)系,也就是水滴經(jīng)過一層樓,二層樓,三層樓的時間之比。如果將經(jīng)過每一層樓的時間分開計算,也就是每經(jīng)過相等一段位移所用時間的關(guān)系;令t_%7B1%7D%3D%20t_%7BOA%7D%20,t_%7B2%7D%3D%20t_%7BOB%7D-%20t_%7BOA%7D%20,t_%7B3%7D%3D%20t_%7BOC%7D-%20t_%7BOB%7D%20,則t_%7B1%7D%3A%20t_%7B2%7D%3A%20t_%7B3%7D%3A%E2%80%A6%3A%20t_%7Bn%7D%3D1%3A(%5Csqrt%7B2%7D-1%20)%3A(%5Csqrt%7B3%7D-%20%5Csqrt%7B2%7D%20)%3A%E2%80%A6%3A(%5Csqrt%7Bn%7D-%20%5Csqrt%7Bn-1%7D%20)%20,這就是初速度為零的勻加速直線運動,通過連續(xù)相等位移的時間之比,這個結(jié)論也是勻變速直線運動的七大推論之一。

如果這棟大樓有100層,水滴經(jīng)過第一層所用的時間為1s,那么經(jīng)過最底層的時間是多少?根據(jù)剛才的結(jié)論有%5Cfrac%7B1s%7D%7Bt%7D%20%3D%5Cfrac%7B1%7D%7B%5Csqrt%7B100%7D-%20%5Csqrt%7B99%7D%20%7D%20,t%3D10-3%5Csqrt%7B11%7D%5Capprox%20%200.05s。

總結(jié)

初速度為零的勻加速直線運動,通過連續(xù)相等位移所用時間之比為t_%7B1%7D%3A%20t_%7B2%7D%20%3At_%7B3%7D%3A%E2%80%A6%3A%20t_%7Bn%7D%3D1%3A(%5Csqrt%7B2%7D-1%20)%3A%20(%5Csqrt%7B3%7D-%20%5Csqrt%7B2%7D%20)%3A%E2%80%A6%3A(%5Csqrt%7Bn%7D-%20%5Csqrt%7Bn-1%7D%20)

注意:勻變速直線運動的七大推論在考試當(dāng)中直接可以使用,七大推論以外的需要先證明再使用。

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