【一质点在平面上运动,已知质点位置矢量的表示式为: (其中a,b为常量),】(其中 a, b 为常量)
一、
当一个质点在平面上运动时,其位置可以用一个位置矢量来描述。该矢量通常用直角坐标系中的 x 和 y 分量表示,即:
$$
\vec{r}(t) = x(t)\hat{i} + y(t)\hat{j}
$$
其中,$x(t)$ 和 $y(t)$ 是时间 t 的函数,分别表示质点在 x 轴和 y 轴上的位置。若已知位置矢量的表达式,可以进一步分析质点的运动轨迹、速度和加速度等物理量。
以下是一个典型的例子,假设质点的位置矢量为:
$$
\vec{r}(t) = at\hat{i} + bt^2\hat{j}
$$
其中,a 和 b 是常量。根据这个表达式,我们可以推导出质点的速度和加速度,并判断其运动类型。
二、关键物理量分析表
物理量 | 表达式 | 说明 |
位置矢量 | $\vec{r}(t) = at\hat{i} + bt^2\hat{j}$ | 描述质点随时间变化的空间位置 |
速度矢量 | $\vec{v}(t) = \frac{d\vec{r}}{dt} = a\hat{i} + 2bt\hat{j}$ | 位置矢量对时间的一阶导数 |
加速度矢量 | $\vec{a}(t) = \frac{d\vec{v}}{dt} = 0\hat{i} + 2b\hat{j}$ | 速度矢量对时间的一阶导数 |
轨迹方程 | $y = \frac{b}{a^2}x^2$ | 消去时间 t 后得到的 x 和 y 之间的关系 |
运动类型 | 抛物线运动 | 在 x 方向匀速,y 方向匀加速的曲线运动 |
三、结论
通过给定的质点位置矢量表达式,我们可以清晰地了解其运动状态。本例中,质点在 x 方向上做匀速直线运动,在 y 方向上做匀加速直线运动,因此整体轨迹为抛物线,属于典型的二维曲线运动。
这种分析方法不仅适用于本题,也可以推广到其他形式的位置矢量表达式中,是研究质点运动的重要基础。