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文檔簡介

1、巧用v-t圖像求解運動問題巧用v-t圖像,可以使一些運動學問題的求解簡單明了,還可以解決一些運用公式法無能為力的問題。運用v-t圖像解題,首先要搞清圖像的意義,圖象代表速度隨時間的變化規律,圖像上某點的斜率代表對應時刻的加速度的大小,圖像與坐標軸圍成的圖形的面積代表位移的大小,兩圖像的交點僅表示這時刻,兩物體的速度相同。一、比較物體的運動時間例1如圖所示,兩光滑斜面的總長度相等,高度也相同,兩球由靜止從頂端滑下,若球在如圖所示的斜面上的轉折處無能量損失,則兩球誰先滑至底端?分析與求解:由于兩斜面光滑,高度相等。因此,兩球滑至底端時的速度大小相等,B球在斜面上C點之前的加速度大于A球的加速度,在

2、C點之后的加速度小于a球加速度。又因為兩斜面長度相等,即兩球下滑的路程相等,故兩圖象下的面積相等。這樣,作出兩小球的速度圖像如圖所示,由圖像可以看出:tbta,即B球先滑至斜面底端。二、比較物體的速度例2一個物體做勻變速直線運動,在一段時間內通過一段位移。若在這一段時間的中間時刻的速度為v1,在經過這段位移的中點時的速度為v2,則v1和v2大小關系如何?分析與求解:勻變速直線運動分勻加速和勻減速兩種情況,現分別討論如下:若物體做勻加速運動,可作出O-t時刻的速度圖像如圖2-a所示,這段時間的中間時刻t/2的速度為v1,將梯形otvtvo分成面積相等的兩部分,則分割線對應時刻t/在t/2之后,對

3、應速度v2大于v1。同理可知,物體做勻減速運動時,亦有v2大于v1。三、比較物體的加速度例3 如圖3所示,質量相同的木塊A、B用輕彈簧連接,置于光滑水平面上,彈簧處于自然長度,現在用水平恒力F推木塊A,則在彈簧第一次被壓縮至最短的過程中,當A、B速度相同時,誰的加速度較大?分析與求解:在彈簧壓縮過程中,A做加速度減小的加速運動,B做加速度增大的加速運動,可定性作出它們的速度圖像如圖3-a中的A、B所示。它們的交點為C,此時兩物體速度相同,而從圖可以看出圖像B在該處切線的斜率大于A的斜率,即此時A的加速小于B的加速度。故,速度相同時,A的加速度小于B加速度的速度。四、計算功的多少例4在光滑的水平

4、面上有一靜止的物體,現以水平恒力甲推這一物體,作用一段時間后,換成相反的水平恒力乙推這一物體。當恒力乙作用時間與恒力甲作用時間相同時,物體恰好回到原出發點,此時物體的動能為32J。則整個過程中,恒力甲、乙做的功各是多少?分析與求解:物體在甲恒力作用下勻加速運動,在乙恒力作用下勻減速運動,設甲、乙兩恒力的作用時間各為t,甲力結束作用時物體的速度為v1,回到出發點時物體的速度為v2。由此,可定性作出物體在2t時間里的的速度圖像如圖4-a所示。若設想,在乙恒力作用的同時,甲恒力反向作用在物體上,為使物體的運動與原先等效,應在乙恒力方向上再增加一個與甲恒力相同的力,則在2t時間里,由運動的合成知識,可

5、做出物體運動的速度圖像如圖4-b所示。依題意,圖像與t軸圍成的面積應為零,由圖4-b有:,則。又由題意有:,由此得:。由動能定理有:,五、綜合運用例5一顆速度較大的子彈,水平擊穿原來靜止在光滑水平面上的木塊,設子彈對木塊的阻力恒定,則當子彈入射速度增大時,下列說法正確的是()A木塊獲得的動能變大B木塊獲得的動能變小C子彈穿過木塊的時間變長D子彈穿過木塊的時間變短分析與求解:子彈以初速度vo穿透木塊過程中,子彈、木塊在水平方向均受恒力作用,子彈勻減速運動,木塊勻加速運動。因此,可定性作出穿透過程中木塊、子彈的v-t圖像如圖中實線A、B所示,圖中OA、voB分別為穿透過程中,木塊、子彈的速度圖像,圖中梯形OABvo的面積為子彈相對木塊的位移,即木塊的長度。當子彈入射速度增大為vo/時,穿透過程中二者的相對位移(梯形OA/B/ vo/的面積)仍是木塊長度,即梯形OA/B/ vo/的面積與梯形OABvo的面積相等,所以木塊、子彈的速度圖

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