1.三个平均速度公式及适用条件
(1)=,适用于所有运动.
(2)=,适用于匀变速直线运动.
(3)=v,即一段时间内的平均速度,等于这段时间内中间时刻的瞬时速度,适用于匀变速直线运动.
2.对=v=的推导
设物体的初速度为v0,做匀变速直线运动的加速度为a,t秒末的速度为vt.
由x=v0t+at 2得, ①
平均速度==v0+at. ②
由速度公式vt=v0+at知,当t′=时,
v=v0+a, ③
由②③得=v. ④
又vt=v+a, ⑤
由③④⑤解得v=,所以=v=.
【例1】 从车站开出的汽车,做匀加速直线运动,走了12 s时,发现还有乘客没上来,于是立即做匀减速运动至停车,共历时20 s,行进50 m,求其最大速度.
思路点拨:汽车先做初速度为零的匀加速直线运动,达到最大速度后,立即改做匀减速直线运动,中间的最大速度既是第一阶段的末速度,又是第二阶段的初速度.
[解析] 法一:(基本公式法)设最大速度为vmax,由题意得x=x1+x2=a1t+vmaxt2-a2t,
t=t1+t2,vmax=a1t1,0=vmax-a2t2,
解得vmax== m/s=5 m/s.
法二:(平均速度法)由于汽车在前、后两阶段均做匀变速直线运动,故前、后两阶段的平均速度均为最大速度vmax的一半,即==
由x=t得vmax==5 m/s.
法三:(图像法)作出运动全过程的vt图像如图所示,vt图像与t轴围成的三角形的面积与位移等值,故x=,则vmax==5 m/s.
[答案] 5 m/s