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SAT2物理知识点与实际应用——基础运动学

2018-11-06 17:25

来源:上海新东方

作者:徐晨

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  一些美国大学在申请过程中需要申请者提交SAT2物理成绩,上海新东方徐晨老师在此为大家讲解SAT2物理部分的重点内容。本文讲解SAT2物理之基础运动学。

  基础运动学(Kinematics)主要会涉及三个物理量,Displacement、Velocity和Acceleration。

SAT2物理知识点与实际应用——基础运动学

  1 Displacement 位移

  Displacement,中文叫做位移,它指的是物体位置的移动,它其实是一个Vector,是从物体的开始位置指向物体的结束位置。Displacement对应Scalar的概念是路程。路程和位移最大的区别在于,比方说你现在在跑步,跑步的轨道是环形的,那你在跑完了一圈以后,最终又回到了开始位置,在这个过程当中,因为开始位置和结束位置是一样的,所以在这个过程当中,Displacements是等于0的,但是路程等于你跑步轨道的整个周长。

  2 Velocity 速度

  Velocity,中文叫做速度,它和我们平时讲的speed是有不同的,Velocity本质上是一个矢量,那它既包含大小,也包含方向。

  3 Acceleration 加速度

  Acceleration指的是速度的变化率,与Velocity对应的Acceleration也应该是一个矢量,它也是带有方向的。

SAT2物理知识点与实际应用——基础运动学

  上图出现的两个公式是平时物理当中,最常用的两个计算位移的公式。上面一个公式中的d,代表的是Displacement,vi代表的是这个物体开始的时候,它的Velocity,t代表的时间,a代表的是它的Acceleration。应用这个公式需要注意v和a是在同一个直线上来的。如果v和a的方向是相同的话,那么两个可以同时取正号,如果v和a方向相反的话,说明这个物体做的是减速运动了,a应该是带符号的。

  这个公式具体可以用在,当我们知道一个物体以什么样的速度在加速,或者知道它的初速度多少,那么它在这一段时间里面跑了多少路,我们是可以用这个公式计算出来的。

  第二个公式属于一个高端操作,这个公式可以用在跟这个时间没有关系的情况下,只想知道一开始的速度、结束时的速度、加速度和Displacement是多少。

  4 Projectile Movement 抛物运动

  针对Projectile Movement,最简单的一种情况是竖直上抛运动,就是这个物体是原地向上抛出去的。它的初速度是朝上的,加速度实际上是由于重力产生的重力加速度,那么它是恒定的向下的加速度,这个情况的话,它就属于一个直线运动,它只会y的方向上做上下运动,所以我们只需要运用上图的第一个公式就可以了。

  针对斜抛运动、平抛运动,它在刚才的基础上加了一个X方向的运动,这个时候就需要用到刚才讲的矢量分析。我们先把它拆成X方向和Y方向,在Y方向上它受到一个由于重力产生的重力加速度了,它有一个向下的重力加速度,所以它对应的是第一个公式。它在X方向上,因为它是没有加速度的,就是一个最简单的匀速直线运动。所以,X方向的Displacement只需要将X方向上的初速度乘以time,就可以分别求出X方向和Y方向的距离了。

  5 Circular Movement 曲线运动

  我们在运动学里面第二个经常会遇到的一个问题是Circular Movement曲线运动,我们会称之为圆周运动。

  这里同学经常会犯的一个错误是,假如说一个物体,它以一个恒定的速率绕着这个圆圈做圆周运动的话,这个物体它到底有没有加速度,很多同学说它的速度没有发生变化,一直都是一样大的,所以它是没有加速度的。这个说法是错误的,刚才我们说了,Velocity的本质是一个Vector,在这个过程当中,它的大小没有发生任何变化,但是方向一直在发生着变化,所以只要是在做曲线运动,它的Velocity的方向一直在变,就一定会有加速度。

  这个加速度如果真的有刚才讲的这种情况,速度是恒定的,那加速度应该等于多少呢?这个加速度我们会称之为向心加速度,它的大小有两个公式。

SAT2物理知识点与实际应用——基础运动学

  第一个公式的v是物体的速度,r是它去走这样一个圆圈的半径。第二个公式不是w,是欧米伽,代表它的一个加速度。通过这个公式我们可以看出,当一个物体,它沿相同的弧线做运动的时候,如果它跑得越快,那么它的向心加速度就越大,也就是说它需要的向心力也就越大。

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(责任编辑:Hui)

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