解析 飞机起飞所用时间t=,起飞发生的位移s=at2=a2=.
1.适用范围:速度与位移的关系vt2-v02=2as仅适用于匀变速直线运动.
2.公式的矢量性:vt2-v02=2as是矢量式,v0、vt、a、s都是矢量,解题时一定要先设定正方向,一般取v0方向为正方向:
(1)若加速运动,a取正值,减速运动,a取负值.
(2)s>0,位移的方向与初速度方向相同,s<0则为减速到0,又反向运动到计时起点另一侧的位移.
(3)vt>0,速度的方向与初速度方向相同,vt<0则为减速到0,又反向运动的速度.
注意:应用此公式时,注意符号关系,必要时对计算结果进行分析,验证其合理性.
3.公式的特点:不涉及时间,v0、vt、a、s中已知三个量可求第四个量.
例1 美国"肯尼迪"号航空母舰上装有帮助飞机起飞的弹射系统.已知"F-15"型战斗机在跑道上加速时,产生的最大加速度为5 m/s2,起飞的最小速度是50 m/s,弹射系统能够使飞机具有的最大速度为30 m/s,则:(航空母舰始终静止)
(1)飞机起飞时在跑道上至少加速多长时间才能起飞?
(2)航空母舰的跑道至少应该多长?
答案 (1)4 s (2)160 m
解析 (1)飞机在跑道上运动的过程中,当有最大初速度、最大加速度时,起飞所需时间最短,故有
t== s=4 s.
则飞机起飞时在跑道上的加速时间至少为4 s.
(2)由vt2-v02=2as得
s== m=160 m,即航空母舰的跑道至少为160 m.
解答匀变速直线运动问题时巧选公式的基本方法
1.如果题目中无位移s,也不让求s,一般选用速度公式vt=v0+at;
2.如果题目中无末速度vt,也不让求vt,一般选用位移公式s=v0t+at2;
3.如果题目中无运动时间t,也不让求t,一般选用导出公式vt2-v02=2as.