匀变速直线运动规律的应用
1. 要求摩托车由静止开始在尽量短的时间内走完一段直道,然后驶入一段半圆彤的弯道,但在弯道上行驶时车速不能太快,以免因离心作用而偏出车道.求摩托车在直道上行驶所用的最短时间.有关数据见表格.
启动加速度al
|
4m/s2
|
制动加速度a2
|
8m/s2
|
直道最大速度V1
|
40m/s
|
弯道最大速度v2
|
20m/s
|
直道长度s
|
218 m
|
某同学是这样解的:要使摩托车所用时间最短,应先由静止加速到最大速度v1=40 m/s,然后再减速到v2=
你认为这位同学的解法是否合理?若合理,请完成计算;若不合理,请说明理由,并用你自己的方法算出正确结果.[考场错解]解法合理.
题中条件较多,要求能够从众多的条件中选择高考资源网解题的突破口.按题中所提供的解法经计算可以发现,加速和减速的位移之和大于218 m,可见直道的最大速度不一定非达到,但位移一定不会少的,利用位移关系,结合运动学公式即可得到正确解法.
[解答]这种接法是错误的.若加速到最大速度,加速位移为S1=v12/2a1=200m,减速的位移S2一(v12 v22)/2a2=75 m,可见S1+S2=275 m>218 m.不成立.
正确解法:设加速过程速度达到u开始减速,则:加速位移S1=v2/2a1,减速位移S2=(v2-v22)/2a2,
又Sl+S2=218 m,
联立并代入数据解得:v=36 m/s.
即摩托车先加速到36 m/s,再开始减速,到减为20 m/s时刚好到达弯道.
故最短时间为