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8 匀变速直线运动的速度与时间的关系

免费读1262字2024-07-22

  老师:同学们大家好,今天由我来和大家学习新的一节物理课,匀变速直线运动的速度与时间的关系。在上一节课的学习过程中,大家一起学习了如何利用打点计时器来探究小车速度随时间的变化规律。根据纸袋上打的点,经过测量记录数据,计算作图后,得到了小车速度与时间的变化图线,也就是我们常说的VT图。各组同学的VT图像大致都是这样的。VT图像我们并不陌生,在初中的学习过程中,我们对匀速直线运动进行研究,学习时曾经学习过,大家还记得吗?匀速直线运动的VT图像是一条与t轴平行的直线,记忆速度是一个定值,不随着时间的变化而变化。那我们上节课通过实验得到的VT图像又有哪些特点?首先我们可以看到小车运动的速度大小是随时间变化的,而且速度随时间按线性的规律变化,也就是数学中学到的一次函数。如果取两段儿相同的时间间隔,但是它t,我们会发现两段儿时间内速度的变化量也是一样的,也就是说速度在均匀变化。如果任意取一段时间Deltat撇儿,其速度变化量与时间之比与Deltav与Deltat之比也是相等的。而这个比值的物理意义就是加速度。物理学中就把这种沿直线运动且加速度不变的运动称为匀变速。直线运动,它的特点就是速度随时间均匀变化。

  老师:接下来我们来看一个实验,这是一段有一定倾角的轨道,这是小车轨道的左端,是一个传感器,它可以记录小车每时每刻的位置信息,从而计算出小车的速度,得到小车运动的媒体图像。这是一个配重,它可以通过细线拉动小车运动。接下来我们来观看一下这个实验,整个过程时间比较短,视频中大家看到的是慢镜头,实验过程中我们发现前半程小车在拉力的作用下运动,到一半时配重着地,小车失去了拉力,开始做减速运动。同学们可以观察一下传感器,得到小车运动的VT图像,其中传感器默认了小车初速度的方向为正方向。

  老师:通过VT图像的分析,图像可以分为两个阶段,第一个阶段跟我们上节课得到的小车运动的规律类似,是一个匀变速直线运动,那后一个阶段,这个阶段是配重着地,小车失去了拉力的作用。这个阶段是不是匀变速直线运动?我们分析图像发现是一条斜向下的直线,相同的时间内,小车的速度变化仍是均匀的,也属于匀变速直线运动。那么这两段儿匀变速直线运动二者之间有没有什么区别?我们会发现第2段Deltav是负的,因此加速度也是负的,代表着加速度的方向与规定的正方向相反。

  老师:那么加速度的方向沿着负方向时,物体一定做减速运动吗?同学们是不是还记得我们在上一章学习物体的加速与减速情况时,物体的加速与减速并不取决于加速度的方向或者速度的方向,而是取决于二者方向的关系。在这段图线所表示的运动过程当中,小车的速度方向沿着正方向,而加速度是负方向,因此小车做减速运动。而在第一阶段,小车的速度方向和加速度方向都沿着正方向,因此小车做加速运动。由此可见,匀变速直线运动可以分为匀加速直线运动和匀减速直线运动。我们继续分析上节

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