3.S:沿直线运动(摘要)
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关键条款
重力引起的加速 | 重力导致物体加速 |
平均加速度 | 速度变化率;速度随时间推移的变化 |
平均速度 | 总行驶距离除以经过的时间 |
平均速度 | 位移除以位移发生的时间 |
位移 | 物体位置的变化 |
行进距离 | 在两个位置之间行驶的路径的总长度 |
经过的时间 | 结束时间和开始时间之间的差异 |
自由落体 | 仅由引力产生的运动状态 |
瞬间加速 | 在特定时间点加速 |
瞬间速度 | 瞬时速度的绝对值 |
瞬间速度 | 特定时刻或时间点的速度 |
运动学 | 通过位置、时间、速度和加速度等属性描述运动 |
位置 | 物体在特定时间的位置 |
总排水量 | 给定时间段内单个位移的总和 |
双体追击问题 | 一种运动学问题,其中未知数是通过同时求解两个移动物体的运动学方程来计算的 |
关键方程式
位移 | $$\ Delta x = x_ {f}-x_ {i} $$ |
总排水量 | $$\ Delta x_ {Total} =\ sum\ Delta x_ {i} $$ |
平均速度 | $$\ bar {v} =\ frac {\ Delta x} {\ Delta t} =\ frac {x_ {2}-x_ {1}} {t_ {2}-t_ {1}} $$ |
瞬时速度 | $$v (t) =\ frac {dx (t)} {dt} $$ |
平均速度 | $$\ bar {s} =\ frac {Total\; distance} {已过\; 时间} $$ |
瞬间速度 | $$瞬间\; 速度 = |v (t) |$$ |
平均加速度 | $$\ bar {a} =\ frac {\ Delta v} {\ Delta t} =\ frac {v_ {f}-x_ {0}} {t_ {0}} $$ |
即时加速 | $$a (t) =\ frac {dv (t)} {dt} $$ |
与平均速度相比的位置 | $$x = x_ {0} +\ bar {v} t$$ |
平均速度 | $$\ bar {v} =\ frac {v_ {0} + v} {2} $$ |
来自加速的速度 | $$v = v_ {0} + at\;(常量\; a)$$ |
根据速度和加速度确定位置 | $$x = x_ {0} + v_ {0} t +\ frac {1} {2} at^ {2}\;(常量\; a)$$ |
远距离的速度 | $$v^ {2} = v_ {0} ^ {2} + 2a (x-x_ {0})\; (常量\; a) $$ |
自由落体速度 | $$v = v_ {0} − gt(正\; 向上)$$ |
自由落体高度 | $$y = y_ {0} + v_ {0} t −\ frac {1} {2} gt^ {2} $$ |
从高处自由落体的速度 | $$v^ {2} = v_ {0} ^ {2}-2g (y-y_ {0}) $$ |
来自加速的速度 | $$v (t) =\ int a (t) dt + C_ {1} $$ |
与速度相比的位置 | $$x (t) =\ int v (t) dt + C_ {2} $$ |
摘要
3.1 位置、位移和平均速度
- 运动学是对运动的描述,不考虑其原因。 在本章中,它仅限于沿直线的运动,称为一维运动。
- 位移是物体位置的变化。 位移的 SI 单位是米。 位移既有方向也有幅度。
- 行驶距离是在两个位置之间行驶的路径的总长度。
- 时间是用变化来衡量的。 两个位置点 x 1 和 x 2 之间的时间为\(\Delta\) t = t 2 − t 1。 事件的经过时间为\(\Delta\) t = t f − t 0,其中 t f 是最后时间,t 0 是初始时间。 初始时间通常为零。
- 平均速度定义\(\bar{v}\)为位移除以经过的时间。 如果 x 1、t 1 和 x 2、t 2 是两个位置时间点,则这两个点之间的平均速度为
\[\bar{v} = \frac{\Delta x}{\Delta t} = \frac{x_{2} - x_{1}}{t_{2} - t_{1}} \ldotp\]
3.2 瞬时速度和速度
- 瞬时速度是时间的连续函数,它给出了粒子运动期间任何时间点的速度。 我们可以通过取位置函数的导数来计算特定时间的瞬时速度,这为我们提供了瞬时速度 v (t) 的函数形式。
- 瞬时速度是一个矢量,可以是负数。
- 瞬时速度是通过取瞬时速度的绝对值得出的,它始终为正数。
- 平均速度等于总行驶距离除以经过的时间。
- 特定时间的位置与时间图的斜率给出了当时的瞬时速度。
3.3 平均加速度和瞬时加速度
- 加速度是速度变化的速率。 加速度是一个矢量;它既有幅度,又有方向。 加速度的 SI 单位是米每秒的平方。
- 加速可能是由速度的大小或方向的变化引起的,或者两者兼而有之。
- 瞬时加速 a (t) 是时间的连续函数,它给出了运动过程中任何特定时间的加速度。 它是根据速度函数的导数计算得出的。 瞬时加速度是速度与时间图的斜率。
- 负加速度(有时称为减速)是所选坐标系中负向加速。
3.4 恒定加速运动
- 在分析具有恒定加速度的一维运动时,请确定已知量并选择相应的方程来求解未知数。 根据已知量和未知量,需要一两个运动学方程来求解未知数。
- 对于未知数,双体追击问题总是需要同时求解两个方程式。
3.5 自由落体
- 如果空气阻力可以忽略不计,则处于自由落体状态的物体会持续加速。
- 在地球上,由于重力,所有自由落体物体的加速度均为 g,平均值 g = 9.81 m/s 2。
- 对于自由落体的物体,通常将向上方向视为位移、速度和加速度的正值。
3.6 通过加速度求出速度和位移
- 积分微积分为我们提供了更完整的运动学公式。
- 如果已知加速度 a (t),我们可以使用积分微积分推导出速度 v (t) 和位置 x (t) 的表达式。
- 如果加速度恒定,则对于恒定加速度的运动,积分方程简化为方程3.12和方程3.13。