高中物理|末速度為0的勻減速運動處理方法

末速度為零的勻減速直線運動,初速度不為零,所以無論是速度時間關係,還是位移時間關係,還是速度與位移的關係,都會包含v。這一項。雖然只是多了一項,但是會給我們的計算帶來很多的麻煩,比如下面這道題。

例:一物體以初速度v。=4m/s,加速度a=2m/s²做勻減速直線運動,求最後1s物體發生的位移。

常規解法大致有以下四步:

❶求出物體速度減為零的時間t₁。

❷由位移與時間的關係式求出速度減為零發生的位移x₁。

❸由位移與時間的關係式求出(t₁-1)s時間內發生的位移x₂。

❹根據△x=x₁-x₂,求出最後一秒物體發生的位移。

具體的解法我就不再贅述,通過上面的分析,我們可以看出,這樣做是非常麻煩的。

比較好的解決方法就是,把末速度為0的勻減速直線運動對稱為相同加速度的反向勻加速直線運動。為什麼可以這樣對稱呢?下面我們做一個簡要分析。

我把末速度為零的勻減速直線運動的v-t圖象延長,得到如下的圖象。

高中物理|末速度為0的勻減速運動處理方法

從圖象我們可以看出,t0時刻物體的速度減為零,之後黃線為物體做反向勻加速的圖象。關於t0對稱的任意兩個時刻t₁、t₂,速度大小相等,t₁~t0時間內與t0~t₂時間內發生的位移大小相等,這就是末速度為0的勻減速直線運動與相同加速度的反向勻加速直線運動的對稱性,我們就可以利用這個對稱性來簡化我們的相關問題。

用到這個對稱性上面的問題解起來就簡單多了。

高中物理|末速度為0的勻減速運動處理方法

這個對稱性還可以應用到物體沿斜面上滑,然後滑到斜面底端的問題。

高中物理|末速度為0的勻減速運動處理方法

在這個問題中,在斜面上的同一位置A,物體上滑經過A位置的速度大小與下滑經過A位置的速度大小是相等的,從A位置到最高點的時間t₁等於從最高點回到這個位置的時間t₁',從斜面底端到這個位置的時間t₂等於從這個位置到斜面底端的時間t₂'。

在豎直上拋運動中我們同樣也可以利用這個對稱性,使我們的問題得到簡化。大家可以自己思考一下這個問題。


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