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
步骤 1:确定匀变速直线运动的方程
匀变速直线运动的位移和时间关系公式为 $x = v_0 t + \frac{1}{2} a t^2$,其中 $v_0$ 是初速度,$a$ 是加速度。根据这个公式,我们可以判断哪个方程是匀变速直线运动。
步骤 2:分析给定的方程
(1) $x = 4t - 3$:这是一个一次方程,表示匀速直线运动,不是匀变速直线运动。
(2) $x = -2t^2 + 8t + 4$:这是一个二次方程,符合匀变速直线运动的位移和时间关系公式,因此是匀变速直线运动。
(3) $x = -4t^3 + 3t^2 + 6$:这是一个三次方程,不是匀变速直线运动。
(4) $x = 42$:这是一个常数方程,表示静止状态,不是匀变速直线运动。
步骤 3:计算匀变速直线运动在 t=3s 时的速度和加速度
对于方程 $x = -2t^2 + 8t + 4$,我们可以通过求导来得到速度和加速度。
速度 $v = \frac{dx}{dt} = -4t + 8$,在 t=3s 时,$v = -4(3) + 8 = -4m/s$。
加速度 $a = \frac{dv}{dt} = -4m/s^2$。
步骤 4:判断运动是加速的还是减速的
由于加速度 $a = -4m/s^2$,与速度 $v = -4m/s$ 方向相同,因此该时刻运动是加速的。
匀变速直线运动的位移和时间关系公式为 $x = v_0 t + \frac{1}{2} a t^2$,其中 $v_0$ 是初速度,$a$ 是加速度。根据这个公式,我们可以判断哪个方程是匀变速直线运动。
步骤 2:分析给定的方程
(1) $x = 4t - 3$:这是一个一次方程,表示匀速直线运动,不是匀变速直线运动。
(2) $x = -2t^2 + 8t + 4$:这是一个二次方程,符合匀变速直线运动的位移和时间关系公式,因此是匀变速直线运动。
(3) $x = -4t^3 + 3t^2 + 6$:这是一个三次方程,不是匀变速直线运动。
(4) $x = 42$:这是一个常数方程,表示静止状态,不是匀变速直线运动。
步骤 3:计算匀变速直线运动在 t=3s 时的速度和加速度
对于方程 $x = -2t^2 + 8t + 4$,我们可以通过求导来得到速度和加速度。
速度 $v = \frac{dx}{dt} = -4t + 8$,在 t=3s 时,$v = -4(3) + 8 = -4m/s$。
加速度 $a = \frac{dv}{dt} = -4m/s^2$。
步骤 4:判断运动是加速的还是减速的
由于加速度 $a = -4m/s^2$,与速度 $v = -4m/s$ 方向相同,因此该时刻运动是加速的。