高中物理|末速度为0的匀减速运动处理方法

末速度为零的匀减速直线运动,初速度不为零,所以无论是速度时间关系,还是位移时间关系,还是速度与位移的关系,都会包含v。这一项。虽然只是多了一项,但是会给我们的计算带来很多的麻烦,比如下面这道题。

例:一物体以初速度v。=4m/s,加速度a=2m/s²做匀减速直线运动,求最后1s物体发生的位移。

常规解法大致有以下四步:

❶求出物体速度减为零的时间t₁。

❷由位移与时间的关系式求出速度减为零发生的位移x₁。

❸由位移与时间的关系式求出(t₁-1)s时间内发生的位移x₂。

❹根据△x=x₁-x₂,求出最后一秒物体发生的位移。

具体的解法我就不再赘述,通过上面的分析,我们可以看出,这样做是非常麻烦的。

比较好的解决方法就是,把末速度为0的匀减速直线运动对称为相同加速度的反向匀加速直线运动。为什么可以这样对称呢?下面我们做一个简要分析。

我把末速度为零的匀减速直线运动的v-t图象延长,得到如下的图象。

高中物理|末速度为0的匀减速运动处理方法

从图象我们可以看出,t0时刻物体的速度减为零,之后黄线为物体做反向匀加速的图象。关于t0对称的任意两个时刻t₁、t₂,速度大小相等,t₁~t0时间内与t0~t₂时间内发生的位移大小相等,这就是末速度为0的匀减速直线运动与相同加速度的反向匀加速直线运动的对称性,我们就可以利用这个对称性来简化我们的相关问题。

用到这个对称性上面的问题解起来就简单多了。

高中物理|末速度为0的匀减速运动处理方法

这个对称性还可以应用到物体沿斜面上滑,然后滑到斜面底端的问题。

高中物理|末速度为0的匀减速运动处理方法

在这个问题中,在斜面上的同一位置A,物体上滑经过A位置的速度大小与下滑经过A位置的速度大小是相等的,从A位置到最高点的时间t₁等于从最高点回到这个位置的时间t₁',从斜面底端到这个位置的时间t₂等于从这个位置到斜面底端的时间t₂'。

在竖直上抛运动中我们同样也可以利用这个对称性,使我们的问题得到简化。大家可以自己思考一下这个问题。


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