求匀变加速匀加速直线运动公式式

匀变加速直线运动如何求位移?
在必修一中我们学习了匀加速直线运动求位移的方法,该方法利用了物理中常用的微元法,把一段时间分为无穷多份对每一段时间求位移,再对他们求和,即得出x=v(0)t+½at²(这里0是下标),显然这个式子仅当a为一常量时成立,不知大家是否想过对于加速度均匀增加的情况该如何处理呢?例如:一质点作直线运动,在t=0时速度为0m/s加速度为0m/s²,其加速度a∝t,并且每过1s加速度增加2m/s²,那么该质点第1s内的位移为多少?要解决该问题可以用微元法,把时间平均分为n份&,每份时间(即1/n秒)乘该段时间的开始或末尾的瞬时速度的乘积约为该段时间内位移,对它们求和得到的便约为1s内的位移,当n→∞时该式的极限即1s内该质点的位移。由t=0时速度为0m/s加速度为0m/s²,每过1s加速度增加2m/s²可知v=t²,那么求位移便可看作求v-t图中v=t²、t=1与v=0围成的图形面积,当t=1/n时,这段时间内的位移约为1/n&(1/n)²,最后一段时间的位移便是1/n&[(1-n)/n]²,第一秒内的总位移约为{1/n&(1/n)²+1/n&(2/n)²+??????+1/n&[(n-1)/n]²},提出1/n,得1/n{(1/n)²+(2/n)²+??????+[(n-1)/n]²},用公式1²+2²+3²+??????+(n-1)²=n(n-1)(2n-1)/6化开(这可以用数学归纳法证明),得到(1-1/n)(1-1/2n)/3,然后令n→∞,则1/n→∞,1/2n→∞,(1-1/n)(1-1/2n)/3→1/3,也就是说该质点在第1s内的位移为1/3米,即∫[0,1]x²dx=1/3,也可用牛顿-莱布尼茨公式直接计算这个定积分,那就简单多了,但因为要涉及到求不定积分,这里就不多讲了。
最后最后给出一个公式:x=v(0)t+½at²+1/6kt³(k为加速度的变化率,也是个矢量)。
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参考资料

 

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