第一?/p>
质点运动?/p>
1
?/p>
1
一质点沿直线运动,运动方程?/p>
x
(
t
) = 6
t
2
- 2
t
3
.试求:
?/p>
1
)第
2s
内的位移和平均速度?/p>
?/p>
2
?/p>
1s
末及
2s
末的瞬时速度,第
2s
内的路程?/p>
?/p>
3
?/p>
1s
末的瞬时加速度和第
2s
内的平均加速度?/p>
[
解答
]
?/p>
1
)质点在?/p>
1s
末的位置为:
x
(1) = 6
×
1
2
- 2
×
1
3
= 4(m)
?/p>
在第
2s
末的位置为:
x
(2) = 6
×
2
2
- 2
×
2
3
= 8(m)
?/p>
在第
2s
内的位移大小为:
Δ
x
=
x
(2)
?/p>
x
(1) = 4(m)
?/p>
经过的时间为
Δ
t
= 1s
,所以平均速度大小为:
v
=
Δ
x
/
Δ
t
= 4(m·
s
-1
)
?/p>
?/p>
2
)质点的瞬时速度大小为:
v
(
t
) = d
x
/d
t
= 12
t
- 6
t
2
?/p>
因此
v
(1) = 12
×
1 - 6
×
1
2
= 6(m·
s
-1
)
?/p>
v
(2) = 12
×
2 - 6
×
2
2
= 0
质点在第
2s
内的路程等于其位移的大小,即
Δ
s
=
Δ
x
= 4m
?/p>
?/p>
3
)质点的瞬时加速度大小为:
a
(
t
) = d
v
/d
t
= 12 - 12
t
?/p>
因此
1s
末的瞬时加速度为:
a
(1) = 12 - 12
×
1 = 0
?/p>
?/p>
2s
内的平均加速度为:
a
= [
v
(2) -
v
(1)]/
Δ
t
= [0
?/p>
6]/1 = -6(m·
s
-2
)
?/p>
[
注意
]
第几秒内的平均速度和平均加速度的时间间隔都?/p>
1
秒.
1
?/p>
2
一质点作匀加速直线运动,?/p>
t
= 10s
内走过路?/p>
s
= 30m
,而其速度增为
n
= 5
倍.试证加速度
?/p>
2
2(
1)
(
1)
n
s
a
n
t
?/p>
?
?/p>
,并由上述数据求出量值.
[
证明
]
依题意得
v
t
=
nv
o
,根据速度公式
v
t
=
v
o
+
at
,得
a
= (
n
?/p>
1)
v
o
/
t
?/p>
(1)
根据速度与位移的关系?/p>
v
t
2
=
v
o
2
+ 2
as
,得
a
= (
n
2
?/p>
1)
v
o
2
/2
s
?/p>
(2)
?/p>
1
)平方之后除以(
2
)式证得?/p>
2
2(
1)
(
1)
n
s
a
n
t
?/p>
?
?/p>
?/p>
计算得加速度为:
2
2(5
1)30
(5
1)10
a
?/p>
?
?/p>
= 0.4(m·
s
-2
)
?/p>
1
?/p>
3
一人乘摩托车跳越一个大矿坑,他以与水平?/p>
22.5°
的夹角的初速度
65m·
s
-1
从西边起跳,准确
地落在坑的东边.已知东边比西边低
70m
,忽略空气阻力,且取
g
= 10m·
s
-2
.问?/p>
?/p>
1
)矿坑有多宽?他飞越的时间多长?
?/p>
2
)他在东边落地时的速度?速度与水平面的夹角?
[
解答
]
方法一:分步法?/p>
?/p>
1
)夹角用
θ
表示,人和车(人)在竖直方向首先做竖直上抛运动,
初速度的大小为
v
y
0
=
v
0
sin
θ
= 24.87(m·
s
-1
)
?/p>
取向上的方向为正,根据匀变速直线运动的速度公式
v
t
-
v
0
=
at
?/p>
这里?/p>
v
0
就是
v
y
0
?/p>
a = -g
;当人达到最高点时,
v
t
= 0
,所以上升到最高点的时间为
t
1
=
v
y
0
/
g
= 2.49(s)
?/p>
再根据匀变速直线运动的速度和位移的关系式:
v
t
2
-
v
0
2
= 2
a
s
?/p>
可得上升的最大高度为?/p>
h
1
=
v
y
0
2
/2
g
= 30.94(m)
?/p>
人从最高点开始再做自由落体运动,下落的高度为
;
h
2
= h
1
+ h
= 100.94(m)
?/p>
根据自由落体运动公式
s = gt
2
/2
,得下落的时间为
:
2
2
2
h
t
g
?/p>
= 4.49(s)
?/p>
因此人飞越的时间为:
t
= t
1
+ t
2
= 6.98(s)
?/p>
人飞越的水平速度?/p>
;
v
x
0
=
v
0
cos
θ
=
60.05(m·
s
-1
)
?/p>
70m
22.5
º
?/p>
1.3