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关于直线运动论文范文 物体在变力作用下直线运动分析相关论文写作参考文献

分类:职称论文 原创主题:直线运动论文 更新时间:2024-02-07

物体在变力作用下直线运动分析是关于本文可作为相关专业直线运动论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文直线运动的东西有什么?论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。

摘 要 :通过详细推导分析物体(质点)在力作用下的运动规律,进而得出“另类匀变速直线运动”的基本规律以及和常规匀变速直线运动的区别,并详细讨论其在电磁感应现象和其他情景下的应用.

关键词:另类匀变速直线运动;加速度A;位移中点的速度;冲量I

中图分类号:G633.7 文献标识码:A文章编号:1003-6148(2015)9-0042-3

1分析推导

如果质点受到一个和运动速度成正比的力F等于±kv,根据牛顿第二定律:±kv等于m,所以有:等于±dt,v等于Ce,由初始条件t等于0时,v等于v0得: v等于v0e.

令A等于±, v等于v0e(1)

由此,我们通过对(1)求导还可以得出加速度:

a等于Av0eAt等于Av(2)

通过对(1)积分可得位移的关系:

x等于(v-v0)等于(eAt-1)(3)

通过对(3)求导得:A等于(4)

由(4)可以看出,每通过单位位移,速度的增量相同,这里我们不妨把这样的运动称为“另类匀变速直线运动”,加速度:

A等于等于±等于(5)

而力F的冲量:

I等于Fdt等于kvdt等于kx(6)

注:始终x为通过的位移.

根据以上的推导,我们可以将相关结论总结如表1:

表1 “另类匀变速”直线运动各量及关系

2相关应用

2.1“另类匀变速”直线运动(合力F等于±kx)

1)作直线运动的质点,如果受到的合外力和其速度(动量)成正比,则质点做“另类匀变速”直线运动.

2)“另类匀变速”直线运动的“加速度A”为一恒量,其大小等于质点任意时刻所受的合外力和质点该时刻的动量之比,方向和合外力的方向相同,而其定义式为A等于.

3)“另类匀变速”直线运动的质点所受的合外力是一个变力,质点的运动是加速度时刻变化的变速直线运动.a等于Av,如果A>0,速度不断增大,所以a也不断增大;如果A<0,速度不断减小,所以a也不断减小.

4)“另类匀变速”直线运动的质点所受的合外力和位移是线性关系F等于mA2x+mAv0,可用F-x图像求该合力的功(也可由关于位移的平均力求功).

5)“另类匀变速”直线运动位移中点的速度为vs/2等于,时间中点的速度为vt/2等于,由速度v0变为速度vt经历的时间为t等于ln().

例1 历史上有些科学家曾把在相等位移内速度变化相等的单向直线运动称为“匀变速直线运动”(现称“另类匀变速直线运动”),“另类加速度”定义为A等于,其中v0和vt分别表示某段位移s内的初速度和末速度.A>0表示物体做加速运动,A<0表示物体做减速运动.而现在物理学中加速度的定义式为a等于,下列说法正确的是( )

A.若A不变,则a也不变

B.若A>0且保持不变,则a逐渐变大

C.若A不变,则物体在中间位置处的速度为

D.若A不变,则物体在中间位置处的速度为

解析 由上面的结论a等于Av可知,A不变,a是变化的,所以A选项错.因为A大于零时,速度v增大,所以加速度a也增大,所以B选项正确.而速度随位移均匀增大(或减小),所以C选项正确,而D选项错误.本题的正确答案为:B、C选项.

例2 如图1所示,MN、PQ是位于同一水平面上、相互平行、足够长的光滑金属导轨,两导轨相距为L,电阻不计,其左端用导线连接一个阻值为R的定值电阻,将一个质量为m,电阻为r的金属棒垂直于导轨放置,整个装置处在垂直于导轨平面、范围足够大的匀强磁场中,磁感强度的大小为B,现给导体棒一个沿轨道方向向右的水平初速度,且导轨棒沿导轨运动过程中始终保持和导轨垂直,且接触良好.

图1 均匀磁场中的光滑金属导轨

(1)分析导体棒的运动是否为“另类”匀变速直线运动,如果是,求出“加速度”A的大小.

(2) 求导体棒在整个过程中的位移s大小.

(3) 求导体棒位移为时,导体棒的速度大小和运动的时间.

解析 (1)设时刻t导体棒运动的速度为vt,此时导体棒切割磁感线产生的感应电动势大小为E等于BLvt.

回路中的感应电流为 I等于.

由安培力计算公式可知,此时导体棒受到的安培力(即合外力)为 Ft等于BIL.

由上面三个式子可得Ft等于等于vt ,即和速度成正比,所以是“另类匀减速直线运动”,加速度A等于-.

(2)由“另类”运动“加速度”的定义式可得到导体棒的位移为s等于.

当vt等于0时,导体棒达到最大位移,其最大位移为s等于.

将上小题结果代入上式得 s等于.

(3)当导体棒位移为时,由A等于可得vt等于v0+As.

将上两小题结果代入上式得 vt等于v0.

设导体棒速度由v0减小到v0的过程所用的时间为t,由“另类”运动的速度公式可得vt等于v0eAt 可得v0 等于v0eAt.

将上式两边约去v0,取自然对数得-ln2等于At.

将(1)小题结果代入上式得t等于.

例3 如图2所示,MN和PQ是放在水平面上的光滑的足够长的金属导轨,相距为L等于1 m,MP端接有一个电阻,阻值R等于1 Ω,垂直导轨平面的匀强磁场为B等于1 T,质量为m等于1 kg的金属杆ab横放在导轨上且始终垂直导轨并接触良好.不计其他一切电阻,杆在水平向右的拉力作用下向右运动,测得流过金属杆ab的电流和位移的关系如图3所示,试:

总结:此文是一篇直线运动论文范文,为你的毕业论文写作提供有价值的参考。

参考文献:

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