题目
下面几个质点运动学方程,哪个是匀变速直线运动____?(1) =4t-3;-|||-(2) =-4(t)^3+3(t)^2+6;(1) =4t-3;-|||-(2) =-4(t)^3+3(t)^2+6,(1) =4t-3;-|||-(2) =-4(t)^3+3(t)^2+6。给出这个匀变速直线运动在t=3s时的速度和加速度,并说明该时刻运动是加速的还是减速的。(x单位为m,t单位为s).
下面几个质点运动学方程,哪个是匀变速直线运动____?
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给出这个匀变速直线运动在t=3s时的速度和加速度,并说明该时刻运动是加速的还是减速的。(x单位为m,t单位为s)
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。给出这个匀变速直线运动在t=3s时的速度和加速度,并说明该时刻运动是加速的还是减速的。(x单位为m,t单位为s)
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题目解答
答案
根据匀变速直线运动的位移和时间关系公式
知x=-2t2+8t+4是初速度v0=8m/s,加速度a=-4m/s2,所以(3)是匀变速直线运动;
结合各公式的特点可知:
(1)是匀速直线运动
(2)的加速度与(4)的加速度都是变化的。
公式(3)在t=3s时刻的瞬时速度为:v3=v0+at3=8-4×3=-4m/s
由于加速度的方向与初速度的方向相反,可知该运动先做减速运动,后反向做加速运动
故答案为:(3)是匀变速直线运动;该运动的加速度a=-4m/s2,3s末的速度是-4m/s,该运动先做减速运动,后反向做加速运动。
解析
匀变速直线运动的位移公式为 $x = v_0 t + \frac{1}{2} a t^2 + x_0$,其核心特征是加速度恒定。判断选项是否为匀变速的关键在于:
- 位移关于时间的函数必须是二次函数(最高次项为 $t^2$);
- 二次项系数对应恒定加速度,即 $a = 2 \cdot (\text{二次项系数})$。
其他选项中,一次函数为匀速运动(加速度为0),三次函数或常数项对应变加速或静止。
选项分析
(1) $x = 4t - 3$
- 一次函数,速度恒为 $v = 4 \, \text{m/s}$,加速度 $a = 0$,属于匀速直线运动。
(2) $x = -4t^3 + 3t^2 + 6$
- 三次函数,二阶导数为 $a = -24t$,加速度随时间变化,属于变加速运动。
(3) $x = -2t^2 + 8t + 4$
- 二次函数,符合匀变速特征:
- 初速度 $v_0 = 8 \, \text{m/s}$;
- 加速度 $a = 2 \cdot (-2) = -4 \, \text{m/s}^2$(恒定)。
(4) $x = 42$
- 常数项,速度和加速度均为0,属于静止状态。
计算速度与加速度
- 速度公式:$v = v_0 + at = 8 + (-4)t$;
- 加速度:恒为 $a = -4 \, \text{m/s}^2$;
- $t = 3 \, \text{s}$时的速度:
$v = 8 + (-4) \cdot 3 = -4 \, \text{m/s}.$
加速/减速判断
- 加速度方向与速度方向相同(均为负),物体加速,但方向与初速度相反。