0-v-0模型

所谓[math]0-v-0[/math]模型,指的是一类很典型的运动问题:物体由静止以加速度[math]a_1[/math]做匀加速直线运动,经过时间[math]t_1[/math]加速到[math]v[/math]后,立即以加速度[math]a_2[/math]减速,又经过时间[math]t_2[/math]后减速到0。
从[math]v-t[/math]图像我们可以得到:[br][math]t_1:t_2=a_2:a_1[/math][br][math]x_1:x_2=t_1:t_2=a_2:a_1[/math][br][math]\overline{v}_1:\overline{v}_2=1:1[/math][br][br]若已知总位移为[math]x[/math],我们由[math]x=x_1+x_2[/math]和上述比例式可得:[br][math]x_1=\frac{t_1}{t_1+t_2}x=\frac{a_2}{a_1+a_2}x[/math][br][math]x_2=\frac{t_2}{t_1+t_2}x=\frac{a_1}{a_1+a_2}x[/math][br][br]若已知总运动时间为[math]t[/math],我们由[math]t=t_1+t_2[/math]和上述比例式可得:[br][math]t_1=\frac{a_2}{a_1+a_2}t[/math][br][math]t_2=\frac{a_1}{a_1+a_2}t[/math]
[color=#0000ff]例1:(多选)汽车由甲地开出,沿平直公路开到乙地时,刚好停止运动.它的速度-时间图像如图所示.在[math]0~t_0[/math]和[math]t_0~3t_0[/math]两段时间内,汽车的( )[br][img]https://www.helloimg.com/i/2024/11/06/672b13cc31782.jpg[/img][br]A.加速度大小之比为2∶1[br]B.位移大小之比为1∶2[br]C.平均速度大小之比为2∶1[br]D.平均速度大小之比为1∶1[br][br][/color][color=#ff0000]解析:[br]假设最大速度为[/color][math]v[/math][color=#ff0000],[br][math]a_1:a_2=\frac{v}{t_0}:\frac{v}{3t_0-t_0}=1:2[/math][br][br][math]x_1:x_2=\frac{v\cdot t_0}{2}:\frac{v\cdot2t_0}{2}=1:2[/math][br][br][math]\overline{v}_1:\overline{v}_2=\frac{v}{2}:\frac{v}{2}=1:1[/math][br]选B、D[/color]
[color=#0000ff][b]例2[/b]:[/color][color=#0000ff]质点由A 点出发沿直线AB 运动,行程的第一部分是加速度大小为[math]a_1[/math]的匀加速运动,接着做加速度大小为[math]a_2[/math]的匀减速运动,到达B 点时恰好速度减为零.若AB 间总长度为[math]s[/math],则质点从A 到B 所用时间t为( )[br][br]A. [math]\sqrt{\frac{s(a_1+a_2)}{a_1a_2}}[/math] B.[math]\sqrt{\frac{2s(a_1+a_2)}{a_1a_2}}[/math] C.[math]\frac{2s(a_1+a_2)}{a_1a_2}[/math] D.[math]\sqrt{\frac{a_1a_2}{s(a_1+a_2)}}[/math][br][/color][br][color=#ff0000]解析:[br]设物体加速阶段的时间为[math]t_1[/math],运动位移[math]s_1[/math];减速阶段的运动时间[math]t_2[/math],运动位移[math]s_2[/math]。[br][/color][math]s=s_1+s_2[/math][br][math]s_1:s_2=a_2:a_1[/math][br][math]s_1=\frac{1}{2}a_1t_1^2=\frac{a_2}{a_1+a_2}s[/math][color=#ff0000][br]联立解得[/color][math]t_1=\sqrt{\frac{2sa_2}{a_1(a_1+a_2)}}[/math][color=#ff0000][br]又[/color][math]t_1:t_2=a_2:a_1[/math][color=#ff0000],[br][/color][math]t_2=\frac{a_1}{a_2}t_1=\sqrt{\frac{2sa_1}{a_2(a_1+a_2)}}[/math][math]t=t_1+t_2=\sqrt{\frac{2s(a_1+a_2)}{a_1a_2}}[/math][color=#ff0000][br]故选B[/color]
[color=#0000ff][b]例3[/b]:[/color][color=#0000ff]一汽车由静止沿直线由A 行驶至B,汽车先做匀加速直线运动再做匀减速直线运动,到达B 时速度恰好减至零,已知A、B 间相距300m,行驶时间为60s,分析汽车行驶的最大速度.[/color][br][br][color=#ff0000]解析:[br]假设最大速度为[math]v_m[/math],[br][img]https://www.helloimg.com/i/2024/11/06/672b1b8d5e5cf.jpg[/img][br]由图像我们可以知道,[/color][math]s=\frac{v_m\cdot t}{2}[/math][color=#ff0000],[/color][math]v_m=\frac{2s}{t}=\frac{2\times300m}{60s}=10m/s[/math]
[color=#0000ff][b]例4[/b]:一辆汽从A到B,先匀加速后匀速再匀减速,要求汽车从A静止开始运动,到B刚好速度为[math]0m/s[/math],已知汽车加速和减速时加速度都为[math]a=5m/s^2[/math],AB间距离为[math]180m[/math],求汽车行驶的最短时间(不考虑汽车的最大速度)。[/color][br][br][color=#ff0000]解析:[br]要使汽车的行驶时间最短,加速时间要尽可能长,匀速阶段应该尽量少,所以整个过程应该只包含加速和减速阶段。[br]假设加速阶段时间为[math]t_1[/math],减速阶段时间[math]t_2=\frac{a_1}{a_2}t_1=t_1[/math][br][math]s=s_1+s_2=\frac{1}{2}at_1^2+\frac{1}{2}at_2^2=180m[/math][br]解得[math]t_1=t_2=6s[/math][br]则汽车行驶最短时间为[math]t=t_1+t_2=12s[/math][/color]

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