勻加速直線運動

勻加速直線運動

直線運動中加速度大小和方向都不改變的運動
物體運動過程中,其速度的變化量與發生這一變化所用時間的比值稱為加速度(用a表示)。若一物體沿直線運動,且在運動的過程中加速度保持不變,則稱這一物體在做勻加速直線運動。它的加速度為某一個常值,當這個常值恒為零時就變為勻速直線運動或靜止。可以說勻速直線運動是勻加速直線運動的特殊情況。但是在中學考試中,一般不把勻速直線運動當作勻加速直線運動。
    中文名:勻加速直線運動 外文名:Uniformly accelerated rectilinear motion 适用領域: 所屬學科:物理學 定義:直線運動中加速度不改變的運動

定義

在直線運動中,把加速度的大小和方向都不改變的運動(加速度與速度方向相同時時),稱之為勻加速直線運動。

加速度

物體在運動過程中,其速度的變化量與發生這一變化所用時間的比值稱為加速度(用a表示,單位M/S^2;讀作米每二次方秒),它的意義是表示質點速度變化的快慢的物理量,屬于矢量,既有大小也有方向。注意:加速度雖然表示的是物體運動速度變化量與發生這一變化所用的時間的比值,但他并不是由物體的速度和時間來決定,而是由物體的質量和物體所受的外力來決定,加速度等于物體所受外力與物體質量的比值,即a=F/m。

勻變速直線運動

加速度是一個矢量有大小有方向,假設一物體沿某一方向做初速度為V的運動,若在運動的過程中加速度方向與初速度方向相同且數值為大于0的常量,則稱這一物體在做勻加速直線運動。若加速度方向與初速度方向相反且數值為大于0的常量,則稱這一物體做勻減速直線運動(注意做勻減速運動的物體若加速度一直保持不變,則在某一時間點會變為靜止,然後沿相反方向做初速度為0的勻加速直線運動)。若在運動過程中,加速度恒為0,則這一物體做勻速直線運動。可以說勻速直線運動是勻加速直線運動的特殊情況。

勻加速直線運動的條件

物體做勻加速運動分為2種情況:

1、物體開始處于靜止狀态,且所受的合外力大小不變,方向不變則物體沿着合力方向做初速度為0的勻加速直線運動;

2、物體開始沿着某一方向做初速度為V的運動,且所受合力大小不變,方向與物體運動方向相同,則物體做初速度為V的勻加速直線運動。(注意若物體所受外力方向與物體初速度方向相反且大小不變的話,物體開始做勻減速運動直到靜止後沿着合力方向做初速度為0的勻加速運動)。

研究

目的和要求

了解磁控電子秒表的工作過程,會運用它配合軌道小車進行一些簡單的力學實驗。

儀器和器材

斜面小車(J2108型),重物,磁控電子秒表(包括兩個磁控開關和一個液晶顯示電子秒表,計時精度為0.01秒),小永磁體4個,刻度尺。

實驗方法

(1)物體做勻加速直線運動的判定

确認小車在平闆上做勻速直線運動後,将一小砝碼放入砝碼盤中。小車上固定一個磁鐵。第一個磁控開關置于小車起始運動的位置(此位置應保持不變,一般應遠離滑輪,以保證小車有足夠的運動範圍),第二個磁控開關置于平闆中央。小車一開始運動就作用于第一個磁控開關,使秒表開始記時,經過第二個磁控開關,秒表停止計時,并顯示小車從靜止運動到第二個磁控開關的時間t1,量出兩磁控開關之間的距離S1。

改變第二個磁控開關的位置,重複上述實驗(注意保持小車開始運動的位置和第一個磁控開關位置始終不變),得出相應的t2、S2、t3、S3、……。

比較S1/t12、S2/t22、S3/t23、……,如在實驗誤差範圍内相等,則小車做初速為零的勻加速直線運動。

(2)物體加速度的确定

①由Sy-Sx=(y-x)aT²,求出相應的加速度值再取它們的平均值即得小車在整個運動過程中的加速度值。

②在S-t2坐标系中,描出(),(),()……各點,通過這些點作一條直線(不在直線上的點應均勻分布在直線兩旁),該直線應通過原點(0,0)。量出直線與橫軸的夾角,則小車的運動加速度為。

選自:《高中物理學生實驗》

相關公式

基本公式:

速度公式:V=V0+at

位移公式:s=V0t+1/2at^2

推論:

速度位移公式:Vt^2-V0^2=2aS

時間中點的速度:v=(v1+v2)/2

位移中點的速度:v=(2v1v2)/(v1+v2)=√((v0^2+vt^2)/2)v1v2分别為前一段位移速度和後一段位移速度

v0vt分别為初速度和末速度

Δx=aT^2(應用:打點計時器等中)

1、在T,2T,3T……nT時間末,瞬時速度比1:2:3:……:n

已知a且不變(勻加速運動)Vt=at

Vt1:Vt2:Vt3:……:Vtn=a*t1:a*t2:a*t3:……:a*tn=t1:t2:t3:……tn=1:2:3:……:n

2、在T,2T,3T……nT時間内,位移的比=1:4:9:……:n^2

還是已知a不變,根據S=0.5at^2,得出

S1:S2:S3:……:Sn=1:4:9:……:n^2

3、在第一個時間内,第二個時間内,第三個時間内……第n個時間内位移比

S1':S2':S3':....:Sn'=1;3;5;..;2n-1

先畫圖,a還是不變,S1'=S1,S2'=S2-S1,S3'=S4-S3,Sn'=Sn-Sn-1

4、由靜止開始,通過連續相等位移所用時間之比為

T1:T2:T3:……:Tn=1:根号2-1:根号3-根号2:.....:根号n-根号n-1

相關研究

目前,随着交通工具的發展和廣泛普及,其行駛速度和使用頻率不斷增加,導緻交通工具在行駛過程中發生的火災事故與日俱增,此類火災的火源點在着火期間空間位置是變化運動的,即為運動(移動)火源,而且火源與周圍空氣處于相對運動狀态,火源本身的高速運動會引起周圍空氣的湍動,此項湍動與火源燃燒引起的湍動疊加,加劇火源點的燃燒化學反應,使得運動火源擴散火焰的瞬态燃燒特征變得更加複雜。

但目前國内外學者對運動火源燃燒火焰特征及其機理的研究尚較缺乏。開展對運動火源火焰燃燒特征及其機理的研究是準确評估該類火災發展趨勢的基礎性工作,對火災的預測、防範和救援具有實際工程應用價值和理論指導意義。同時本文對該領域的研究在一定程度上有助于豐富擴散火焰理論體系。采用DRS灰色高速攝像儀、直線移動火源實驗台以及圖像預處理技術獲得運動火源火焰分形維數受速度和加速度參數影響的變化規律,研究結果表明:處于勻加速直線運動狀态下的移動火源擴散火焰具有分形維數特征,同一加速度下的分形維數随速度增大而增加,當運動火源速度達到一定值以後,火焰的分形維數增大的幅度較為緩慢。

加速度和速度較大的移動火源擴散火焰的分形維數随火源運動速度上升的趨勢較快,可影響火焰鋒面的褶皺和扭曲。移動火源與靜止的火源有一定的區别,可通過對比兩者火焰的分形維數特征來加以識别。基于直線運動火源實驗台和柯達彩色高速攝像儀,獲得勻加速直線運動下移動火源擴散火焰的彩色圖像序列,結合圖像處理技術和火焰力場研究了火焰傾角受速度、加速度影響的變化規律。

結果表明:處于非慣性系的火焰傾角增加規律經曆三個不同速率的變化階段,處于非慣性系的火焰傾角與火焰合力傾角并不是在同一方向上,火焰合力傾角要先于火焰傾角發生偏移,二者之間存在夾角,且大加速度工況下夾角大,随着速度增加,空氣阻力增加,夾角減小,火焰傾角與火焰合力傾角同時趨近90°。

運用現代彩色圖像預處理技術提取出直線運動火源火焰區域圖像數據,使用三色測溫法獲得運動火源擴散火焰溫度場特征受速度、加速度影響的變化規律。結果表明:同一加速度條件下,運動火焰區域平均溫度的變化規律經曆三個不同速度階段。不同加速度條件下,運動火焰區域平均溫度、最高溫度随速度的變化規律具有相似性。本文研究工作可為直線運動火源擴散火焰的理論機理研究提供幫助。

相關詞條

相關搜索

其它詞條