【高考物理】二级结论之另类匀变速直线运动

拓展文章:


对于一个物体,其所受合外力与其速度成正比(注意方向在同一直线上!),即 。我们可以称这种运动叫另类匀变速直线运动。那么“另类”是什么意思?这种运动状态又有什么特点呢?

不妨简化,设物体初始静止。对于 ,不妨设
为常数。由牛二定律
,故
,即
,对任意时间均成立,而初始有
,积分(或者说累加)即得
。我们称
为另类加速度。画出
图像!

这就说明了为什么叫“另类匀变速直线运动”:长得和匀直的 图一模一样,除了横轴的物理量不同。
这其实可以作为一个二级结论(如果不想现推的话),只要有 就有
与
是线性关系,只要
与
是线性关系就得外力为速度正比力,两者可以说是等价的。很多力如阻尼力
为 粘滞系数;空气阻力
(这里要注意,此式只在特定情况下成立,一般低速层可适用,详见注释);当然还有一个困扰高中生许久的力——杆切割磁感线所受安培力!

如上图,杆初速度为 ,电阻不计,某一时刻速度
,
。采用一般思路,可以使用动量定理
。极短的时间内,
,那么从初始状态开始累加得
,得到任意时刻的运动方程:
。这里画一下图像:

很显然,这就是上文所说的另类匀变速直线运动。那么我们如果直接使用结论,对于一些选择题,填空题就势如破竹,快到飞起!但大题可能还是写下过程为好......
反过来看,动量定理的使用实质上就是牛二定律: ,所以相当于再证一遍。另外,安培力的动量定理使用还有另一种形式:
,也是可以类似得到的。
希望这个结论于你有用!<_<
注:
通过对空气阻力积分,我们可以得到在空气阻力条件下的加速度,速度和位移方程。
根据空气阻力的公式:
式中:C为空气阻力系数,该值通常是实验值,和物体的特征面积(迎风面积),物体光滑程度和整体形状有关;ρ为空气密度,正常的干燥空气可取1.293g/L,特殊条件下可以实地监测;S为物体迎风面积;v为物体与空气的相对运动速度。由上式可知,正常情况下空气阻力的大小与空气阻力系数及迎风面积成正比,与速度平方成正比。在空气中如果速度达到2.5M(马赫) 附近, 由于空气的摩擦, 开始出现气动加热现象。
截图来自知乎网友Jacques的回答 https://www.zhihu.com/question/395790179


(看看就可以......)

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