理论教育 如何求非匀速直线运动物体的瞬时速度?

如何求非匀速直线运动物体的瞬时速度?

时间:2023-05-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:1.做变速直线运动物体的瞬时速度设有一质点沿直线运动,其位移时间的函数关系s=s(t),求物体在任意时刻t0的瞬时速度v(t0).由物理学知,物体做匀速直线运动时,可来求质点的运动速度,而物体做非匀速直线运动时,就不能简单地用来描述物体运动的速度了,此时,设在t0时刻物体的位置坐标为s(t0),当时间由t0变到t0+Δt时,物体在这一时间段内所经过的路程为于是这一段时间内物体运动的平均速度为易见Δ

如何求非匀速直线运动物体的瞬时速度?

1.做变速直线运动物体的瞬时速度

设有一质点沿直线运动,其位移时间的函数关系s=s(t),求物体在任意时刻t0的瞬时速度v(t0).

由物理学知,物体做匀速直线运动时,可来求质点的运动速度,而物体做非匀速直线运动时,就不能简单地用来描述物体运动的速度了,此时,设在t0时刻物体的位置坐标为s(t0),当时间由t0变到t0+Δt时,物体在这一时间段内所经过的路程

于是这一段时间内物体运动的平均速度为

易见Δt充分小,Δt时间内的平均速度的值就无限接近t0时刻的速度;因此,当Δt→0时,平均速度的极限就为物体在t0时刻的瞬时速度,即

2.平面曲线的切线

中学数学的平面几何中,圆锥曲线的切线定义为与曲线只有一个交点的直线,这种定义很有局限性,仅适用于少数几种曲线,例如圆锥曲线等;而对于一般的平面曲线而言,我们给出曲线切线的定义.(www.daowen.com)

定义1 设点M(x0,y0)是曲线L的一定点,在曲线L上任取一点M1,作割线M1M,当点M1沿曲线L趋向于点M时,如果割线M1M的极限位置MT存在,则称直线MT为曲线L在点M(x0,y0)处的切线.(如图3.1)

图3.1

那么曲线的切线斜率如何计算呢?

设曲线L的方程为y=f(x),M(x0,y0)为曲线L上的点,在点M(x0,y0)处的附近取曲线L上任意一点M1(x0+Δx,y0+Δy),若割线M0M与x轴夹角为φ,那么割线M1M的斜率为

当点M1沿曲线L趋向于点M时,即Δx→0时,割线M1M的极限位置存在,为切线MT,从而切线MT的斜率就应该是割线M1M斜率的极限,如图3.1所示,若其倾角α,则有

上述两个引例虽然反映的具体问题不同,但究其本质,它们讨论的都是当变量的增量的趋于零时,函数的增量与自变量的增量比值的极限(因变量关于自变量的变化率)问题.抛开这些变量的具体意义,抓住它们在数量关系上的实质,就可引出导数的概念.

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