对于水平面上在摩擦力作用下的减速运动,例如刹车问题,一定先求刹车时间.因为物体速度减为零后不会反方向运动.
例2 一个物体以v0=8 m/s的初速度从斜面底端沿光滑斜面向上滑动,加速度的大小为2 m/s2,冲上最高点之后,又以相同的加速度往回运动.求:
(1)物体3 s末的速度;
(2)物体5 s末的速度;
(3)物体在斜面上的位移大小为15 m时所用的时间.
答案 见解析
解析 (1)(2)由t=,物体冲上最高点的时间是4 s,又根据v=v0+at,3 s末的速度为v3=(8-2×3) m/s=2 m/s,方向沿斜面向上;5 s末的速度v5=(8-2×5) m/s=-2 m/s,即5 s末速度大小为2 m/s,方向沿斜面向下.
(3)由位移公式x=v0t+at2,代入数据得
15=8t+(-2)t2
解得:t1=3 s,t2=5 s
即经过位移大小为15 m处所用的时间分别为3 s(上升过程中)和5 s(下降过程中).
这类匀减速直线运动,当物体速度为零时,加速度不为零,所以物体还要反向运动.求解这类问题一是注意矢量的正负;二是要注意到像速度、时间等物理量可能有两解.
二、运动图象的理解及应用
图象的特点在于直观性,可以通过"看"寻找规律及解题的突破口.为方便记忆,这里总结为六看:一看"轴",二看"线",三看"斜率",四看"面",五看"截距",六看"特殊值".
(1)"轴":纵、横轴所表示的物理量,特别要注意纵轴是位移x,还是速度v.
(2)"线":从线反映运动性质,如x-t图象为倾斜直线表示匀速运动,v-t图象为倾斜直线表示匀变速运动.
(3)"斜率":"斜率"往往代表一个物理量.x-t图象斜率表示速度;v-t图象斜率表示加速度.
(4)"面"即"面积 ":主要看纵、横轴物理量的乘积有无意义.如x-t图象面积无意义,v-t 图象与t轴所围面积表示位移.
(5)"截距":初始条件、初始位置x0或初速度v0.
(6)"特殊值":主要看图线交点.如x-t图象交点表示相遇,v-t图象交点表示速度相等.