利用v-t图象求位移和加速度

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利用v-t图像求位移和加速度

题目:一质点沿直线运动,其速度随时间变化的关系图象即v-t图象,恰恰是与两坐标轴相切的14圆弧,如图一所示,试求该质点在20s内的位移x及该质点在第10s时的加速度a的大小。

解题思维导图

一、算位移

000

二、求加速度

解:v-t图像是物理学习中常用的图像之一。此题构思独特,设计巧妙,用v-t图像向我们传递大量近地点的运动信息。本题着重考查对速度图像的理解。大家知道,物体在20秒内的位移在v-t图像中是速度曲线与两坐标轴所围成的面积,即2214xRR。在这里应特别注意的是,图中圆弧的半径R的物理意义在表示速度和表示时间方面所代表的数值是不一样的,在计算中应准确地将其代换成速度和时间的值,故有:v/(/ms)

/ts 8

20 10 0

图一

v-t图线与坐标轴所围成的面积表示位2214xRR 以v、t代换 820208434.4xmm

找出10s时对应的圆弧上的B点 过B点作切线的斜率即为加速度 /aOFOE

sin/1/BCOB

EOFOC 23/15ams 82020834.44xmmm。

由于速度图像的斜率与v-t图像的横坐标交角的正切就是加速度,故我们可按图二找到10s时刻所对应的圆弧上的点B,过B点作圆弧的切线EF,所以第10s时的加速度为OEaOE。由于OF与OE均未知,可用几何关系转换:

由图可知:

12sin2RBCOBR,故030

又因为EOFOCB,故OFBCOEOC。

即2208232/2.31/2015sin30ROFBCRamsmsOEOCRR v/(/ms)

/ts 8

20 10 0

图二 O

C B F 