极限思维法
1.方法概述
由平均速度公式v=Δt(Δx)可知,当Δt非常小,趋向于零时,这时的平均速度就可认为是Δt内某一时刻的瞬时速度。这种由比值定义法和极限思维法求变化率的方法,只能用于在选定区域内所研究的物理量连续变化的情况。
2.常见类型
用极限法求瞬时速度和瞬时加速度
(1)公式v=Δt(Δx)中,当Δt→0时,v是瞬时速度。
(2)公式a=Δt(Δv)中,当Δt→0时,a是瞬时加速度。
例 如图所示,在气垫导轨上安装有两个光电计时装置A、B,A、B间距离为L=30 cm,为了测量滑块的加速度,在滑块上安装了一个宽度为d=1 cm的遮光条,现让滑块以某一加速度通过A、B,记录遮光条通过A、B的时间分别为0.010 s、0.005 s,滑块从A到B所用时间为0.200 s,则下列说法正确的是( )
A.滑块通过A的速度为1 cm/s
B.滑块通过B的速度为2 cm/s
C.滑块的加速度为5 m/s2
D.滑块在A、B间的平均速度为3 m/s
[答案] C
[解析] 滑块通过装置A的速度vA=tA(d)=0.010(0.01) m/s=1 m/s,A错误;滑块通过装置B的速度vB=tB(d)=0.005(0.01) m/s=2 m/s,B错误;滑块的加速度a=t(vB-vA)=0.200(2-1) m/s2=5 m/s2,C正确;滑块在A、B间的平均速度-(v)=t(L)=0.200(0.30) m/s=1.5 m/s,D错误。
【名师点睛】 本题中由于遮光条通过装置A、B的时间极短,所以才能用平均速度表示瞬时速度,否则不适宜这样处理。 |
跟进训练 如图所示,气垫导轨上滑块经过光电门时,其上的遮光条将光遮住,电子计时器可自动记录遮光时间Δt。测得遮光条的宽度为Δx,用Δt(Δx)近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度。为使Δt(Δx)更接近瞬时速度,正确的措施是( )
A.换用宽度更窄的遮光条
B.提高测量遮光条宽度的精确度
C.使滑块的释放点更靠近光电门
D.增大气垫导轨与水平面的夹角
答案:A
解析:瞬时速度表示运动物体在某一时刻(或经过某一位置)的速度,-(v)=Δt(Δx),当Δt→0时,Δt(Δx)可看成物体的瞬时速度,Δx越小,Δt也就越小,Δt(Δx)越接近瞬时速度,A正确;提高测量遮光条宽度的精确度,只能使平均速度的测量值更准确,B错误;C、D项的做法导致瞬时速度改变,表现为平均速度的测量值Δt(Δx)中Δt改变,而Δx不变,则Δt(Δx)不会更接近瞬时速度,C、D错误。
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