直線運動

運動軌跡是一條直線的運動

運動物體通過的路徑叫做物體的運動軌跡。運動軌跡是一條直線的運動,叫做直線運動。

基本介紹


質點的位置,以離原點的距離,用坐標X表示。它是研究複雜運動的基礎,按其受力的不同可分:勻速直線運動;勻變速直線運動(包括勻加速或勻減速直線運動,以及自由落體,豎直上、下拋運動);變速直線運動。
直線運動
直線運動

分類

rectilinear motion
軌跡是直線的質點運動。包括勻速直線運動和變速直線運動兩類。

位移

表示質點的位置變動,常用X表示位移,是矢量。公式:

勻速情況


概念

物體在一條直線上運動,如果在任何相等的時間裡位移都相等,這種運動就叫勻速直線運動。當運動物體所受的合外力為零時,加速度為零,物體做勻速直線運動。

物理意義

反應位移隨時間變化關係。
變速直線運動
是速度大小改變而方向不變的運動。當運動物體所受的合外力不為零,它的方向又同物體速度的方向在同一直線上時,物體做變速直線運動。合外力跟速度方向相同時,物體做加速直線運動;合外力跟速度方向相反時,物體做減速直線運動。在上述情況中,如果合外力的大小、方向不變,則物體做勻加速直線運動或勻減速直線運動。做勻變速直線運動的物體,在任何相等時段內的速度改變數都相等;其初速度、加速度a(a為正值,是勻加速運動;負值則為勻減速運動)、運動經歷時間t、所行距離s和末速度υ之間存在以下3個關係。自由落體運動和豎直上拋運動是兩個典型的勻變速直線運動。
①自由落體運動。只受重力作用,從靜止開始下落的物體稱自由落體,其運動稱自由落體運動。這種運動是初速為零,加速度為g(重力加速度,也就是10m/s²,相當於初中的求物體重力的g,但單位不同,請注意。)的勻加速直線運動。自由落體運動的3個公式可將上面3個關係式中的和a代之以0和g而得出。
②豎直上拋運動。以某一初速度沿豎直方向向上拋出的物體所做的上升和回落運動。上升運動物體所受重力與速度方向相反,速度逐漸減小,物體做勻減速運動。當速度減小到零時,物體上升到最大高度,然後由這個高度回落,做自由落體運動。豎直上拋運動的問題可用初速度不為零的勻變速直線運動公式(式中a=-g)來計算。

特點

物體在一條直線上運動,且在相等的時間間隔內通過的位移相等,這種運動稱為勻速直線運動。做勻速直線運動的物體,在不同的位移或時間段中,位移與時間的比值是一個常數,稱為速度,速度的大小直接反映了物體運動的快慢。在勻速直線運動中,平均速度和瞬時速度是一樣的,平均速度的大小和平均速率也是相等的,勻速運動的位移和時間成正比,用公式表示為S=vt。作勻速運動的物體加速度為零。
我們把速度不變的直線運動叫做勻速直線運動(uniform rectilinear motion),也就是說該物體在任何時間段內通過的路程和時間的比值是個定值。因此,千萬不要從數學角度把該公式理解成物體運動的速度與路程成正比,與時間成反比。做勻速直線運動的物體,勻速直線運動的特點是瞬時速度的大小和方向都保持不變,加速度為零,是一種理想化的運動。
勻速直線運動並不常見,我們可以把一些運動近似地看成是勻速直線運動。如:滑冰運動員停止用力后的一段滑行,站在商場自動扶梯上的顧客的運動,等等。我們可用v=x/t求得他們的運動速度,式中, x為位移,v為速度,它為恆矢量,t為發生位移x所用的時間,由公式可以看出,位移是時間的一次函數,位移與時間成正比。
註:
(1)做勻速直線運動的物體其速度是勻速的,因此,如果知道了某一時刻(或某一距離)的運動速度,就知道了她在任意時間段內或任意運動點上的速度。
(2)速度的單位:在國際單位制中,主單位是m/s,常用的單位有km/h,m/min等。
直線運動
直線運動
(3)一個物體在受到兩個力作用時,如果能保持靜止或勻速直線運動,我們就說物體處於平衡狀態。

參考系

在描述一個物體的運動時,選來作為標準的另外的物體,叫做參考系。
(說明):
研究某一物體的運動時,必須選擇一參考系
同一物體選取不同的參考系,運動狀態可能不同
參考系的選取是任意的,但應使物體和運動儘可能簡單

變速情況


理念

如果運動物體在相等的時間內通過的路程不相等(高中階段稱之為“位移”),那麼這種運動就叫做變速運動。
物體沿直線做變速運動就叫做變速直線運動。

公式

勻變速直線運動
平均速度(定義式)
有用推論
末速度
中間位置速度
位移
加速度{以Vo為正方向,a與Vo同向(加速)}
實驗用推論 {為連續相鄰相等時間(T)內位移之差}

主要物理量及單位

初速度(Vo):;加速度(a);末速度(Vt):;時間(t)秒(s);位移(s):米(m);路程:米;速度單位換算:
從靜止開始以定加速度運動的物體 通過等位移所用時間比值:
從靜止開始以定加速度運動的物體 通過等時間所用位移比值: