质点运动学
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质点运动学的总结和归纳质点运动学是物理学中研究质点在空间中运动规律和性质的学科。
通过对质点在直线运动和曲线运动中的速度、加速度等物理量进行分析,可以揭示质点运动的规律和特性。
本文将对质点运动学的相关概念、公式和应用进行总结和归纳,以帮助读者更好地理解质点运动学的基本原理。
一、质点运动学的基本概念质点是指物体在运动过程中无视其自身大小和形状,只考虑其位置坐标和质量的理想化模型。
在质点运动学中,我们假设质点可以沿直线或曲线轨迹运动,通过对质点位置、速度和加速度等物理量的描述,来分析质点的运动规律。
二、质点直线运动质点在直线上的运动可以以时间为自变量,通过位移、速度和加速度等物理量来进行描述。
其中,位移表示质点从初始位置到最终位置的位移量,速度是质点在单位时间内位移的变化率,而加速度则是速度在单位时间内的变化率。
质点直线运动的关键公式有以下几个:1. 位移公式:s = s0 + vt,其中s表示位移,s0表示初始位置,v表示速度,t表示时间;2. 平均速度公式:v = Δs/Δt,其中Δs表示位移变化量,Δt表示时间变化量;3. 瞬时速度公式:v = ds/dt,其中ds表示极小位移,dt表示极小时间间隔;4. 加速度公式:a = Δv/Δt = dv/dt,其中Δv表示速度变化量,dv表示极小速度变化量。
三、质点曲线运动质点在曲线上的运动相对复杂,需要通过坐标系和向量运算进行描述。
常见的曲线运动包括匀速圆周运动和抛体运动。
1. 匀速圆周运动:质点在同心圆轨道上以恒定的速度做圆周运动。
此时,我们需要通过极坐标系来描述质点的位置,以及角速度、角加速度等物理量。
2. 抛体运动:质点在重力作用下以抛体轨迹运动,实际上是由于自由落体运动和水平匀速运动的合成。
此时,我们需要通过平面直角坐标系来描述质点的运动,并使用矢量分解和运动学公式进行计算。
四、应用举例质点运动学在日常生活和科学研究中有着广泛的应用。
以下是几个常见的应用举例:1. 射击运动:通过研究质点在飞行过程中的速度和角度等参数,可以计算出射击运动的弹道和飞行轨迹,实现精确的打靶。
大学物理第1章质点运动学质点运动学是物理学中研究物体运动的学科,它是物理学的一个重要分支,是学习物理的基础之一。
一、质点运动学的概念质点运动学是研究质点运动的学科,它把物体看作质点,即把物体看成一个点,而不考虑其体积大小。
质点运动学的主要研究内容包括:位置、速度、加速度等运动量的描述,以及运动的曲线形状、动量、能量等方面的分析。
二、质点的运动质点的运动可以分为匀速运动和非匀速运动两种情况。
1.匀速运动匀速运动是指质点在单位时间内沿着同一直线等距离地移动的运动。
匀速运动的速度大小是恒定的,可以用速度公式v=d/t来计算。
2.非匀速运动非匀速运动是指质点在单位时间内沿任意曲线路径移动的运动。
非匀速运动中质点的速度大小是变化的,需要用微积分的方法进行分析和计算。
三、质点运动中的基本物理量在质点运动中,需要描述质点的运动状态和变化情况。
主要的量包括:1.位置位置是指质点在空间中所处的位置,通常使用坐标表示。
我们可以通过坐标系建立一个参照系,来描述质点的位置。
2.位移位移是指质点从一个位置到另一个位置的距离和方向,通常用符号Δr表示。
位移的大小可以用位移公式Δr=r2-r1来计算。
3.速度速度是指质点在单位时间内所改变的位置,通常用符号v 表示。
速度的大小可以用速度公式v=Δr/Δt来计算。
4.加速度加速度是指质点在单位时间内速度所改变的量,通常用符号a表示。
加速度的大小可以用加速度公式a=Δv/Δt来计算。
四、质点的曲线运动在质点运动中,一些运动路径可能是曲线运动。
曲线运动的路径通常可以用弧长s、曲率半径r、圆心角等来表征。
1.弧长弧长是指质点在曲线路径上所走过的曲线长度,通常用符号s表示。
弧长的大小可以用弧长公式s=rθ来计算。
2.曲率半径曲率半径是指曲线在任一点上的曲率半径,通常用符号r 表示。
曲率半径可以根据曲线的形状计算得出。
3.圆心角圆心角是指质点所在的路径所对应的圆所对应的圆心角度数,通常用符号θ表示。
大学物理第1章质点运动学ppt课件•质点运动学基本概念•直线运动中质点运动规律•曲线运动中质点运动规律•相对运动中质点运动规律目录•质点运动学在日常生活和工程技术中应用•总结回顾与拓展延伸质点运动学基本概念01质点定义及其意义质点定义用来代替物体的有质量的点,是一个理想化模型。
质点意义突出物体具有质量这一要素,忽略物体的大小和形状等次要因素,使问题得到简化。
参考系与坐标系选择参考系定义为了研究物体的运动而选作标准的物体或物体系。
坐标系选择为了定量描述物体的位置及位置的变化,需要在参考系上建立适当的坐标系。
常用的坐标系有直角坐标系、极坐标系、自然坐标系等。
位置矢量与位移矢量位置矢量定义从坐标原点指向质点的矢量,用r表示。
位移矢量定义质点从初位置指向末位置的有向线段,用Δr表示。
质点在某时刻的位置矢量对时间的变化率,即单位时间内质点位移的矢量,用v 表示。
速度定义加速度定义速度与加速度关系质点在某时刻的速度矢量对时间的变化率,即单位时间内质点速度的变化量,用a 表示。
加速度是速度变化的原因,速度变化快慢与加速度大小成正比,方向与加速度方向相同。
速度加速度定义及关系直线运动中质点运动02规律匀速直线运动特点及应用特点质点在直线运动中,速度大小和方向均保持不变。
应用描述物体在不受外力或所受合外力为零的情况下的运动状态。
匀变速直线运动规律探究定义质点在直线运动中,加速度大小和方向均保持不变。
运动学公式包括速度公式、位移公式和速度位移关系式,用于描述匀变速直线运动的基本规律。
定义物体在重力的作用下从静止开始下落的运动。
运动学公式包括位移公式、速度公式和速度位移关系式,用于描述自由落体运动的基本规律。
运动特点初速度为零,加速度为重力加速度,方向竖直向下。
自由落体运动分析竖直上抛运动过程剖析定义物体以一定的初速度竖直向上抛出,仅在重力作用下的运动。
运动特点具有竖直向上的初速度,加速度为重力加速度,方向竖直向下。
质点运动的基本概念与运动学公式在物理学中,质点是指质量可忽略不计,仅具有位置和速度等运动属性的物体。
质点运动是运动学的一个基本概念,运动学是研究物体运动规律的学科。
本文将探讨质点运动的基本概念以及相关的运动学公式。
1. 位置、位移和路径位置是指物体在空间中的具体位置,通常可以用一个坐标系来表示。
位移是指物体从初位置到末位置的变化量,用Δx表示。
路径是物体在运动过程中所经过的轨迹。
2. 速度和速度公式速度是指物体在单位时间内所经过的位移,用v表示。
速度的大小可以通过位移除以时间来计算,即v=Δx/Δt。
当时间趋近于无穷小的时候,即Δt趋近于0,可以得到瞬时速度的定义:v=dx/dt,其中dx表示无穷小的位移变化,dt表示无穷小的时间变化。
3. 加速度和加速度公式加速度是指物体的速度变化率,用a表示。
加速度的大小可以通过速度除以时间来计算,即a=Δv/Δt。
当时间趋近于无穷小的时候,即Δt 趋近于0,可以得到瞬时加速度的定义:a=dv/dt,其中dv表示无穷小的速度变化,dt表示无穷小的时间变化。
4. 运动学公式根据速度和加速度的定义,我们可以得到一些与质点运动相关的运动学公式。
以下是一些常见的运动学公式:- 位移公式:Δx = v0t + (1/2)at^2- 速度公式:v = v0 + at- 加速度公式:v^2 = v0^2 + 2aΔx这些公式可以通过代入已知的初始条件,如初速度v0、时间t、位移Δx等来求解物体在运动过程中的运动参数。
5. 简谐振动简谐振动是质点运动中的一种特殊形式,它具有以下特点:- 振动的周期是恒定的,表示为T;- 振动的频率是周期的倒数,表示为f=1/T;- 振动的位移随时间的变化呈正弦或余弦函数。
对于简谐振动,还有一些与振动特性相关的公式:- 谐振频率公式:f = (1/2π) √(k/m),其中k表示弹性系数,m表示质量;- 谐振周期公式:T = 1/f;- 谐振角频率公式:ω = 2πf。
质点运动学简介质点运动学是研究物体运动的一门学科,它研究的对象是不考虑物体内部结构和力的作用下,描述物体运动状态的一系列物理量。
质点运动学主要研究质点的位置、速度和加速度等与运动有关的基本概念和关系,为进一步研究物体的力学性质和运动规律提供了基础。
质点质点是运动学中研究的基本对象之一。
它是一个理想化的模型,将物体的体积和形状等因素抽象化,仅考虑物体的质量和位置。
质点可以被描述为一个在空间中具有一定质量的点,在研究物体的运动时,可以用质点来近似地代替物体。
质点的位置通常用坐标来表示,如在二维空间中,可以用水平方向的x坐标和竖直方向的y坐标来描述质点的位置。
在三维空间中,需要使用x、y和z三个坐标来表示质点的位置。
位置、速度和加速度质点运动学关注物体的位置、速度和加速度等运动状态。
下面分别介绍这些概念:位置位置是物体在空间中相对于参考点的位置。
我们通常使用坐标系来描述质点的位置,如直角坐标系、极坐标系等。
在直角坐标系中,质点的位置可以用一组坐标来表示。
例如,一个位于原点的质点,其位置可以表示为(0, 0)。
速度速度是物体在单位时间内位移的大小与方向的矢量量。
它描述了质点在单位时间内改变位置的快慢和方向。
速度可以分为瞬时速度和平均速度。
瞬时速度是在某一时刻的瞬时位置与前一时刻的瞬时位置之间的位移与时间间隔的比值。
平均速度是在一段时间内的位移与时间间隔的比值。
加速度加速度是物体在单位时间内速度变化的大小与方向的矢量量。
它描述了质点在单位时间内改变速度的快慢和方向。
加速度可以分为瞬时加速度和平均加速度。
瞬时加速度是在某一时刻的瞬时速度与前一时刻的瞬时速度之间的速度变化与时间间隔的比值。
平均加速度是在一段时间内的速度变化与时间间隔的比值。
运动方程运动方程是质点运动学中描述质点运动规律的方程。
在一维运动中,质点只在一个方向上运动,可以用以下方程描述:•位移公式:s = vt•速度公式:v = v0 + at•加速度公式:a = (v - v0) / t在二维运动中,质点在平面上运动,可以用两个方向的运动方程来描述。
人体运动学质点的名词解释人体运动学是研究人体运动的科学领域,其中一个重要的概念是质点。
质点,又称为质点模型,是运动学中用来描述物体运动的一种理想化模型。
它将物体简化为一个质点,忽略了物体的形状、大小和内部结构,只考虑其质量和位置。
本文将从不同的角度解释人体运动学质点的概念。
一、质点的定义和特点在人体运动学中,质点模型将人体看作由无数个质点组成的系统。
质点是一种理想化的模型,假设物体的质量集中在一个点上,忽略了物体的体积和形状。
这样做的目的是为了简化运动的描述和计算过程,方便运动学的分析和研究。
质点具有以下特点:1.质点不占据空间,体积可以视为零。
2.质点被假设为质量集中在一个点上,不考虑物体内部的结构和形状。
3.质点在运动过程中只受到外力的作用,不考虑内力和碰撞。
二、质点在人体运动学中的应用1.运动学分析人体运动学质点模型可以用来描述和分析人体的运动姿势、关节角度等参数。
通过分析质点的位置和速度变化,可以推导出关节的运动轨迹和运动速度,从而对人体的运动进行定量的描述、比较和分析。
2.运动仿真采用质点模型可以进行人体运动的仿真研究。
通过建立质点之间的约束关系,模拟人体运动的自然性和真实性。
这在运动捕捉、人体动画、体育竞技研究等领域具有广泛的应用价值。
3.人体工程学人体质点模型可以应用于人体工程学研究中。
通过分析质点之间的运动关系和力学特性,可以评估人体在工作环境中的姿势、动作的合理性和安全性。
这对于改善工作环境、减少人体劳动负荷具有重要意义。
三、质点模型的局限性和改进质点模型的简化假设使得运动学的分析过程明确和简单,但也存在一些局限性。
由于质点忽略了物体的形状和内部结构,无法准确描述物体的旋转、扭曲和形变。
因此,在某些情况下,需要使用刚体模型、连杆模型等更复杂的模型进行分析。
为了改进质点模型的局限性,人体运动学研究中引入了很多其他方法和技术,如刚体动力学、肌肉骨骼模型等。
这些方法可以更准确地描述和分析人体的运动特性,提高人体运动学研究的准确性和逼真度。
质点的运动学问题及公式质点运动学是经典物理学中的一个重要分支,主要研究质点在空间中的运动规律。
本文将介绍质点的运动学问题,包括描述质点运动的基本概念和涉及的公式。
一、质点的基本概念质点是物理学中一个理想化的概念,假设物体维度非常小而质量无穷大。
质点没有大小和形状,只有质量和位置。
质点的运动学问题可以用一系列的物理量来描述。
1. 位移(Displacement)位移是研究物体位置变化的基本概念,用Δx表示。
如果质点从初始位置A移动到位置B,那么位移Δx可以表示为:Δx = xB - xA其中,xA和xB分别表示初始位置和终点位置的坐标。
2. 速度(Velocity)速度是描述物体移动快慢和方向的物理量,用v表示。
平均速度可以表示为:v = Δx / Δt其中,Δt表示时间间隔。
如果考虑时间间隔Δt趋向于0的情况,即瞬时速度:v = lim(Δt→0) Δx / Δt = dx / dt其中,dx表示位移的微元,dt表示时间的微元。
3. 加速度(Acceleration)加速度是描述物体速度变化快慢和方向的物理量,用a表示。
平均加速度可以表示为:a = Δv / Δt其中,Δv表示速度变化量,Δt表示时间间隔。
在问题求解中,如果考虑时间间隔Δt趋向于0的情况,即瞬时加速度:a = lim(Δt→0) Δv / Δt = dv / dt其中,dv表示速度的微元,dt表示时间的微元。
二、质点运动的基本公式在质点运动学中,一些常用的公式可以帮助我们解决运动分析问题。
下面列举几个常见的公式。
1. 速度与位移的关系根据速度的定义,可以得到速度与位移之间的关系:v = dx / dt对上式两边同时积分,得到位移与时间的关系:Δx = ∫v dt2. 加速度与速度的关系根据加速度的定义,可以得到加速度与速度之间的关系:a = dv / dt对上式两边同时积分,得到速度与时间的关系:Δv = ∫a dt3. 位移与加速度的关系将速度与位移的关系和加速度与速度的关系相结合,可以得到位移与加速度之间的关系:v dv = a dx对上式两边同时积分,得到位移与时间的关系:Δx = ∫v dv / a通过上述的公式,我们可以在给定位移、速度或加速度的条件下,推导出与时间相关的运动规律。
力学中的质点运动学力学是研究物体运动的科学,其中质点运动学是力学中的重要分支之一。
质点运动学主要研究质点在空间中发生的运动,探索了质点运动的规律和特性。
通过深入理解质点运动学,我们可以更好地理解和描述物体在空间中的运动情况。
一、质点的定义和描述1.1 质点的概念在力学中,将没有大小和形状的物体称为质点。
由于没有具体尺寸,故忽略了它们所占据的体积。
1.2 质点的位置表示质点在坐标系中位置的表示通常采用直角坐标系或极坐标系来进行描述。
直角坐标系使用x、y、z轴分别表示空间中三个方向上的位移;而极坐标系则通过径向距离r和极角θ来描述位置。
二、位移与速度2.1 位移与平均速度质点从初始位置到最终位置所经过的路径称为路径s,而两个位置之间的位移Δs等于最终位置减去初始位置。
平均速度V_avg等于位移Δs除以经过时间Δt,即V_avg=Δs/Δt。
2.2 瞬时速度瞬时速度V是指在某一瞬间的瞬时位移对应的速度。
当时间趋于无穷小(即Δt→0)时,质点的平均速度趋近于瞬时速度,即V_avg→V。
三、加速度和运动图像3.1 加速度加速度a定义为单位时间内质点速度的变化率。
当质点在匀加速运动下,由初始速度v₀和加速度a所决定的位移s与时间t之间满足s=v₀·t+1/2·a·t²。
3.2 运动图像运动图像是描述物体运动过程中位置随时间变化情况的一种方法。
根据不同类型的质点运动学模式,可以绘制出直线运动、曲线运动等不同形式的运动图像。
四、匀变速直线运动4.1 定义与表达式匀变速直线运动是指物体在直线上以恒定加速度a进行运动的情况。
其位移与时间之间存在着关系s=v₀·t+1/2·a·t²。
4.2 特殊情况:匀速直线运动与匀减速直线运动当加速度a为0时,质点在直线上做匀速直线运动;当加速度a小于0时,质点在直线上做匀减速直线运动。
五、曲线运动5.1 圆周运动圆周运动是指质点沿着一条固定半径的圆形路径进行的运动。
习题精解1-1某质点的速度为j t i v 82-=,已知t=0时它经过点(3,7),则该质点的运动方程为( )A.j t i t 242-B.()()j t i t 74322+-+ C.j 8- D.不能确定解:本题答案为B.因为 dt rd v =所以 ()dt j t i r d82-=于是有()d t j t i r d t rr ⎰⎰-=0820即 j t i t r r 2042-=-亦即 ()j t i t j i r24273-=-- 故 ()()j t i t r74322+-+=1-2 一质点在平面上作曲线运动,1t 时刻位置矢量为j i r621+-=,2t 时刻的位置矢量为j i r422+=,求:(1)在12t t t -=∆时间内质点的位移矢量式;(2)该段时间内位移的大小和方向;(3)在坐标图上画出21,r r 及 r∆。
解 (1)在12t t t -=∆时间内质点的位移矢量式为()()m j i r r r2412-=-=∆(2)该段时间内位移的大小 ()()m r 522422=+=∆该段时间内位移的方向与轴的夹角为 ︒-=⎪⎭⎫⎝⎛-=-6.2642tan 1α (3)坐标图上的表示如图1.1所示1-3某质点作直线运动,其运动方程为214x t t =+- ,其中x 以m 计,t 以s 计,求:(1)第3s 末质点的位置;(2)头3s 的位移大小;(3)头3s 内经过的路程。
解 (1)第3s 末质点的位置为2(3)14334()x m =+⨯-=(2)头3s 的位移大小为 ()(3)03()x x m -=(3)因为质点做反向运动是有()0v t =,所以令0dxdt=,即420,2t t s -==因此头3s 内经过的路程为(3)(2)(2)(0)45515()x x x x m -+-=-+-=1-4 已知某质点的运动方程为22,2x t y t ==-,式中t 以s 计,x 和y 以m 计。
(1)计算并图示质点的运动轨迹;(2)求出1t s =到2t s =这段时间内质点的平均速度;(3)计算1s 末2s 末质点的速度;(4)计算1s 末和2s 末质点的加速度。
解 (1)由质点运动的参数方程22,2x t y t ==-消去时间参数t 得质点的运动轨迹为()2204x y x =->运动轨迹如图1.2(2)根据题意可得到质点的位置矢量为 2(2)(2)r t i t j =+-所以1t s =到2t s =这段时间内质点的平均速度为 1(2)(1)23()21r r r v i j m s t -∆-===-∙∆- (3)由位置矢量求导可得质点的速度为 2(2)v r i t j ==- 所以 末和 末的质点速度分别为1(1)22()v i j m s -=-∙和1(2)24()v i j m s -=-∙ (4)由速度求导可得质点的加速度为 2a v j == 所以 末和 末质点的加速度为1(1)(2)2()a a j m s -==-∙1-5湖中有一小船,岸边有人用绳子跨过离河面高H 的滑轮拉船靠岸,如图1.3所示。
设绳子的原长为0l ,人以匀速0v 拉绳,使描述小船的运动。
解建立坐标系如图1.3所示。
按题意,初始时刻(t=0),滑轮至小船的绳长为0l ,在此后某时刻t,绳长减小到0l vt -,此刻船的位置为x =这就是小船的运动方程,将其对时间求导可得小船的速度为cosvdxvdtα===-将其对时间求导可得小船的加速度为22223v Hdvadt x===-其中负号说明了小船沿x轴的负向(即向岸靠拢的方向)做变加速直线运动,离岸越近(x 越小),加速度的绝对值越大。
1-6大马哈鱼总是逆流而上,游到乌苏里江上游去产卵,游程中有时要跃上瀑布。
这种鱼跃出水面的速度可达321km h-∙。
它最高可跃上多高的瀑布?和人的跳高记录相比如何?解鱼跃出水面的速度为11328.89v km h m s--=∙=∙,若竖直跃出水面,则跃出的高度24.03()2vh mg==此高度和人的跳高记录相比较,差不多是人跳高的两倍。
1-7 一人站在山坡上,山坡鱼水平面成α角,他扔出一个初速度为0v的小石子,0v与水平面成θ角,如图1.4所示。
(1)若忽略空气阻力,试证小石子落到了山坡上距离抛出点为S 处,有()222sin coscosvSgθαθα+=。
(2)由此证明对于给定的v和α值时,S在42παθ=-时有最大值()2max2sin1cosvSgαα+=。
解(1)建立如图1.4所示的坐标系,则小石子的运动方程为()()2cos1sin2x v ty v t gtθθ⎧=⎪⎨=-⎪⎩当小石子落在山坡上时,有cossinx Sy Sαα=⎧⎨=-⎩联立以上四个方程,求解可得小石子在空中飞行的时间(即从抛出到落在山坡上是所经历的时间)t所满足的方程为()202sin tan cos0vt tgθαθ-+=解之得()02sin tan cos v t gθαθ=+ 但0t =时不可能的,因0t =时小石子刚刚抛出,所以小石子落在山坡的距离为()()2002cos 2sin cos cos cos cos v t v xS g θθαθααα+=== (2)给定0v 和α值时,有()S S θ=,求S 的最大值,可令0dSd θ=,即 ()2022cos 20cos v g θαα+= 亦即 42παθ=-此时220d Sd θ<,所以S 有最大值,且最大值为 ()20max2sin 1cos v S g αα+=1-8一人扔石子的最大出手速度为1025v m s -=∙。
他能击中一个与他的手水平距离为50L m =,高为13h m =处的目标吗?在这个距离上他能击中的最大高度是多少? 解 设抛射角为θ,则已知条件如图1.5所示,于是石子的运动方程为()020(cos )1sin 2x v t y v t gt θθ=⎧⎪⎨=-⎪⎩可得到石子的轨迹方程为2220tan 2cos gx y x v θθ=- 假若石子在给定距离上能击中目标,可令x L = 此时有2220tan 2cos gL y L v θθ=- 即2222200tan tan 22gL gL y L v v θθ=-+-以tan θ为函数,令()0tan dyd θ=,有20tan v gLθ=,此时220tan d y d θ<,即在给定已知条件及给定距离上能够击中目标的最大高度为max 12.3y m =,故在给定距离上不能击中13h m =高度的目标。
1-9 如果把两个物体A 和B 分别以速度OA v 和OB v 抛出去,OA v 与水平面的夹角为α,OB v 与水平面的夹角为β,试证明在任意时刻物体B 相对于物体A 的速度为常矢量。
解 两物体在忽略风力的影响之后,将在一竖直面内做上抛运动,如图1.6所示,则两个物体的速度分别为()()cos sin A OA OA v v i v gt j αα=+- ()()cos sin B OB OB v v i v gt j ββ=+- 所以在任意时刻物体B 相对于物体A 的速度为()()cos cos sin sin B A OB OA OB OA v v v v i v v j βαβα-=-+-它是与时间无关的常矢量。
1-10 如果已测得上抛物体两次从两个方向经过两个给定点的时间,即可测出该处的重力加速度。
若物体沿两个方向经过水平线A 的时间间隔为A t ∆,而沿两个方向经过水平线A 上方h 处的另一水平线B 的时间间隔为B t ∆,设在物体运动的范围内重力加速度为常量,试求该重力加速度的大小。
解 设抛出物体的初速度为0v ,抛射角为θ,建立如图1.7所示的坐标系,则()()20201sin 21sin 2A A AB B B h v t gt h v t gt θθ⎧=-⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩所以20202sin 202sin 20A AA B BB v g t t g g v g t t g g θθ⎧-+=⎪⎪⎨⎪-+=⎪⎩于是有A B t t ⎧∆==⎪⎪⎨⎪∆==⎪⎩此二式平方相减可得()222288B A A B A Bh h hg t t t t -==∆-∆∆-∆ 注意此方法也是实验测得重力加速度的一种方法。
1-11 以初速度0v 将一物体斜上抛,抛射角为θ,不计空气阻力,则物体在轨道最高点处的曲率半径为( )A. 0sin v g θB. 20g vC. 20cos v gθ D.不能确定解 本题正确答案为 C因为初速为0v 将一物体斜向上抛,抛射角为θ,不计空气阻力时,物体在轨道的最高点处的速率为0cos v v θ=,而此时物体仅有法向加速度n a ,且2n v a g R==,所以物体在轨道最高点处的曲率半径为2220cos v v R g gθ==1-12 一质点从静止出发沿半径为1R m =的圆周运动,其角加速度随时间的变化规律是2126()t t SI β=-,试求该质点的角速度ω和切线加速度a τ。
解 因为2126t t β=-所以 2(126)d t t dt ω=- 于是有200(126)td t t dt ωω=-⎰⎰故质点的角速度为3243t t ω=- 切线方向加速度为3126a R t t τβ==-1-13 一质点做圆周运动方程为224(t t rad t s θθ=-以计,以计)。
在0t =时开始逆时针旋转,问:(1)0.5t =s 时,质点以什么方向转动;(2)质点转动方向改变的瞬间,它的角位置θ多大?解 (1)因质点做圆周运动角速度方向改变瞬时, d dtθω=即 280,0.25t t s -== 所以0.5t s =时,质点将以顺时针方向转动。
(2)质点转动方向改变的瞬间,它的角位置为2(0.25)20.254(0.25)0.25()rad θ=⨯-⨯=1-14 质点从静止出发沿半径为3R m =的圆周做匀变速运动,切向加速度23a m s τ-=∙,问:(1)经过多长时间后质点的总加速度恰好与半径45︒角?(2)在上述时间内,质点所经历的角位移和路程各为多少? 解 因为 3dva dtτ== 所以 3dv dt = 即3vtdv dt =⎰⎰故质点做圆周运动的瞬间时速度为瞬时速率3v t = 质点的法向加速度的大小为222(3)33n v t a t R === 其方向恒指向圆心,于是总加速度为()233n a a a t n ττ=+=+其中n 为沿半径指向圆心的单位矢量,τ为切向单位矢量。
(1)设总加速度a 与半径的夹角α,如图1.8所示,则 sin a a τα=,cos n a a α=当α=45︒时有n a a τ=,即233,1t t ==(负根舍去),所以1t s =时,a 与半径成45︒角。