勻變速運(yùn)動(dòng)速度位移公式(勻變速運(yùn)動(dòng)怎么求位移)
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戴如景,男,江蘇省豐縣人。1969年畢業(yè)于天津南開大學(xué)物理系,分配到天津第二師范學(xué)校任教。1975年調(diào)回江蘇省奉賢中學(xué)(江蘇省重點(diǎn)中學(xué)),歷任教師、教研組長(zhǎng)、教育科學(xué)實(shí)驗(yàn)室主任。1996年起兼任豐縣政協(xié)副主席。1998年被評(píng)為江蘇省物理特級(jí)教師,1999年被評(píng)為徐州市名師,2000年被評(píng)為徐州市優(yōu)秀專家。專注于本學(xué)科研究,發(fā)表論文100余篇。
一、伽利略提出問題:
伽利略認(rèn)為,自然是簡(jiǎn)單的,它的法則也是簡(jiǎn)單的。從這個(gè)信念出發(fā),他猜測(cè)物體下落一定是最簡(jiǎn)單的變速運(yùn)動(dòng),而最簡(jiǎn)單的變速運(yùn)動(dòng)的速度應(yīng)該是均勻變化的。
伽利略在研究自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí),首先面臨的困難是概念上的,因?yàn)楫?dāng)時(shí)人們甚至對(duì)速度還沒有一個(gè)明確的定義。所以。對(duì)于伽利略來說,首先必須建立描述運(yùn)動(dòng)所需的概念,例如平均速度、瞬時(shí)速度、加速度等,這是伽利略首先建立的。但是什么使速度的變化變得“均勻”呢?他考慮了兩種可能性:一是速度的變化相對(duì)于時(shí)間是均勻的,即v與t成正比。例如,每1秒,速度的變化為1m/s;另一種是速度變化為1m/s;該變化與位移一致,即v與s成正比。例如,每下落1m,速度變化為1m/s。
后來發(fā)現(xiàn),如果v與s成正比,就會(huì)得出非常復(fù)雜的結(jié)論。于是,伽利略開始用實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)v與t成正比的猜想是否成立。
人民教育出版社課程標(biāo)準(zhǔn)教科書《物理》(必修1第48-49頁(yè))
同時(shí)也提出了一個(gè)問題:速度的變化與位移是一致的,是勻變直線運(yùn)動(dòng)。這種勻變速直線運(yùn)動(dòng)是否存在?模式是什么?伽利略把這個(gè)問題留給了后人。
二、牛頓解決問題
牛頓在一定程度上解決了這個(gè)問題。牛頓在他的名著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中寫下了以下命題:如果一個(gè)物體所受到的阻力與其速度成正比,那么該阻力會(huì)導(dǎo)致該物體失去與它在運(yùn)動(dòng)中掃過的距離成正比的運(yùn)動(dòng)。
(《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》第2部分,第1章,第155頁(yè),作者引用)
我嘗試將這段話“翻譯”成肢體語言。損失的“運(yùn)動(dòng)”被理解為損失的速度。該命題可以表示為:
3.兩種不同的“勻變速運(yùn)動(dòng)”的比較
4.金屬桿在磁場(chǎng)中的導(dǎo)軌上的“速度隨位移均勻變化的運(yùn)動(dòng)”
五、旁證:上海2009年高考物理試題第24題
如圖所示,水平放置光滑的平行金屬軌,忽略電阻,軌間距離為l,左側(cè)接一個(gè)阻值為R的電阻。在cdef區(qū)域中,存在從垂直軌道面向下的有界均勻磁場(chǎng),磁場(chǎng)寬度為s。將質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒MN放置在導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。它受到水平力F=0.5v+0.4(N)的作用(v是金屬棒的移動(dòng)速度)。從磁場(chǎng)左邊界開始從靜止移動(dòng),測(cè)量到的電阻兩端的電壓隨時(shí)間均勻增加。(已知l=1m,m=1kg,R=0.3W,r=0.2W,s=1m)