先看一下课本这一节的思索题
截取自人教版小学数学
上一节的实验中,最后通过描点法得到的v-t图象是一条倾斜的直线,如右图。我们发觉无论Δt选在哪些区间,对应的速率的变化量Δv与时间的变化量Δt之比都是一样的,也就是说物体运动的加速度保持不变。所以实验中货车的运动是加速度不变的运动。顺着一条直线,且加速度不变的运动,叫作匀变速直线运动()。匀变速直线运动的v-t图象是一条倾斜的直线。
我们常常用v-t图象来研究直线运动。例如右图,随着时间的下降,速率不发生变化,这就是匀速直线运动。
再来看一个图象,随着时间的下降,速率的大小在均匀地变大,称为匀加速直线运动。
再看下边的图象,随着时间的下降,速率的大小在均匀地减少,称为匀减速直线运动。
匀加速直线运动和匀减速直线运动合上去叫做匀变速直线运动。我们来具体研究一下这两种运动。通过图象才能发觉匀变速直线运动的v-t图象是一条直线;直线的斜率不等于零;直线的斜率是不变的。所以得出推论,匀变速直线运动的v-t图象是一条倾斜的直线。
思索一个问题,只要v-t图象是直线,就一定是匀变速直线运动吗?看下边两个图的运动,第一个图中物体一开始的速率是沿正方向的物理实验小车加速度,速率大小均匀增大,之后速率方向改变,速率大小均匀变大,而且整个过程图象的斜率不变,因而是匀变速直线运动,是一个先减速再加速的匀变速直线运动。
第二个图中,物体先沿负方向运动且速率越来越小,之后正向运动且速率越来越大,也是一个先减速再加速的匀变速直线运动。
看来穿过时间轴的直线也表示匀变速直线运动。
再看一个图,是匀变速直线运动的图象吗?
很显著不是的,由于曲线的斜率是始终在变化的,相同的时间变化对应的速率变化不相同,这些运动称作变加速直线运动。
如今我们早已晓得了匀变速直线运动图象的斜率是不变的,在图中
,而加速度的定义式为
,也就是说斜率就是加速度,即
,这个推论对于任何v-t图象都组建。
例如匀速直线运动的图象斜率为零,就表示加速度为零;匀加速直线运动的图象斜率为一个正的定值,就表示加速度为正,与规定的正方向相同,但是大小不变;匀减速直线运动的图象斜率为一个负的定值,就表示加速度为负,与规定的正方向相反,但是大小不变。
变加速直线运动的图象也可以这样剖析,图象上每位点的斜率都不一样,因而加速度也始终在变化。观察图象,在经过相同时间速率的变化量越来越大,斜率越来越大,加速度也越来越大。
看一个反例,一个人坐扶梯从一楼到20楼,假定扶梯加速和减速阶段做的都是匀变速直线运动,那v-t图象是哪些样子的?
扶梯的运动过程可以分成三段,扶梯先加速上升,a>0;之后匀速上升,a=0;最后减速上升,a<0。所以依照加速度可以得到图象,如右图。
总结
匀变速直线运动的v-t图象是一条倾斜的直线物理实验小车加速度,斜率k=a。